Química del Petróleo.

Dr. Rogelio Sotelo Boyas.

Grupo :5PM1Alumno: Zamora Pérez

Etelberto

ALQUILACIÓN

OBJETIVO.

Hacer reaccionar olefinas de bajo peso molecular con una isoparafina para dar isoparafinas de mayor peso molecular y obtener gasolinas con un elevado numero de octanaje.

PROCESO DE ALQUILACIÓN

Isobutileno + isobutano

propileno + isobutano

2,2,4-trimetilpentano (isooctano)

2,2-dimetilpentano (isoheptano)CATALIZADORES:

• Acido sulfúrico(H2SO4)

• Acido fluorhidrico (HF)

REACTOR PHILIPS PARA ALQUILACIÓN CON HF

Reactor Phillips de HF

ALQUILACIÓN DEL ÁCIDO FLUORHÍDRICO

En el proceso Phillips, la carga de olefina e isobutano se seca y pasa a una unidad combinada de reacción y decantación. (1)

REACTOR PHILIPS PARA ALQUILACIÓN CON HF

Reactor Phillips de HF

1

ALQUILACIÓN DEL ÁCIDO FLUORHÍDRICO

El hidrocarburo procedente de la zona de decantación (Sedimentador) se carga en el fraccionador principal. El producto de evaporación de la sección superior del fraccionador principal pasa a un despropanizador. (2)

REACTOR PHILIPS PARA ALQUILACIÓN CON HF

Reactor Phillips de HF

2

ALQUILACIÓN DEL ÁCIDO FLUORHÍDRICO

El propano, que contiene trazas de ácido fluorhídrico (HF), pasa a una torre rectificadora de HF, y después se desfluora catalíticamente,se trata y se almacena. (3)

El isobutano se extrae del fraccionador principal y se recicla en el reactor/decantador, y el alquilato se envía a un divisor. (4)

REACTOR PHILIPS PARA ALQUILACIÓN CON HF

Reactor Phillips de HF

4

3

REACTOR PARA ALQUILACIÓN DE TIPO CONVENCIONAL(PARA H2SO4)

REACTOR PARA ALQUILACIÓN EN DISPOSICIÓN DE CASCADA (PARA H2SO4)

ALQUILACIÓN CON ÁCIDO SULFÚRICO

En las unidades de alquilación de ácido sulfúrico en cascada, , penetran en el reactor cargas de propileno, butileno e isobutano fresco, entre otras, y allí entran en contacto con el catalizador de ácido sulfúrico. (1)

El reactor está dividido en zonas; las olefinas se introducen en cada zona mediante distribuidores, y el ácido sulfúrico y los isobutanos circulan sobre deflectores de una zona a otra.(2)

REACTOR PARA ALQUILACIÓN EN DISPOSICIÓN DE CASCADA (PARA H2SO4)

1

2

SALIDA DE

ISOBUTANO

ALQUILACIÓN CON ÁCIDO SULFÚRICO

El calor dela reacción se elimina por evaporación del isobutano.

El isobutano gaseoso se extrae de la parte superior del reactor, se enfría y se recicla, enviándose una parte del mismo a la torre despropanizadora.(4)

REACTOR PARA ALQUILACIÓN EN DISPOSICIÓN DE CASCADA (PARA H2SO4)

REACTOR

ALQUILADO

4 nC4

ALQUILACIÓN CON ÁCIDO SULFÚRICO

El residuo del reactor se decanta y el ácido sulfúrico se extrae del fondo del recipiente y se recicla. Se utilizan lavadores cáusticos o de agua para eliminar pequeñas cantidades de ácido de la corriente de proceso, que a continuación pasa a una torre deisobutanizadora.(5)

El isobutano obtenido en la sección superior del debutanizador se recicla, y los restantes hidrocarburos se separan en una torre de redestilación y/o se envían a la operación de mezcla.(6)

REACTOR PARA ALQUILACIÓN EN DISPOSICIÓN DE CASCADA (PARA H2SO4)

5

6

PRESIÓN

Debido a la presencia del catalizador y desde que las reacciones de alquilacion ya no dependen de una gran presion, el valor de esta ya no tiene efecto en el equilibrio de la reaccion, el nivel de presion debe ser solo el necesario para mantener los componentes en estado liquido.

Generalmente para el caso del reactor de cascada somete a 5-15 psi de presión.

TEMPERATURAH2SO4 (ÁCIDO SULFURICO)

40 a 50 °F con un máximo de 70 °F y un mínimo de 30°F (Es recomendable un rango de 35 a 45 °F)

HF (ÁCIDO FLUORHIDRICO)70 a 100 °F

CATALIZADORESÁCIDO FLUORHÍDRICOPropiedades físicasEstado de agregación líquidoDensidad 1.140 kg/m3; 1.14 g/cm3Masa molar 20,01 g/molPunto de fusión 190 K (-83,15 °C)Punto de ebullición 293 K (19,85 °C)

Propiedades químicasAcidez (pKa) 3,19Solubilidad en agua >70 g/100 ml agua (20 °C, 293 K)

CATALIZADORESÁCIDO SULFÚRICO

Propiedades físicasFórmula semidesarrollada H2SO4Estado de agregación LíquidoDensidad 1800 kg/m3; 1.8 g/cm3Masa molar 98,08 g/molPunto de fusión 283 K (10 °C)Punto de ebullición 610 K (337 °C)

Propiedades químicasAcidez (pKa) pKa1 = -6.62pKa2 = 1.99Solubilidad en agua MiscibleTermoquímicaΔfH0líquido -814 kJ/molS0líquido, 1 bar 19 J·mol-1·K-1

H3C C

CH3

CH2 H3C CH

CH3

CH3 H3C C

CH3

H2C C

H

CH3

CH3

CH3

H2C CH

CH2 H3C CH

CH3

CH3 H3C C

CH3

H2C

H2C CH3

CH3

REACCIONES

TERMODINÁMICA DEL PROCESOÉste proceso se lleva a cabo a bajas temperaturas y presiones relativamente bajas, debido a que es un proceso de unificación, mediante el cuál se crean enlaces covalentes, por tanto se libera energía, y de ésta manera se requiere una baja temperatura para mejorar el rendimiento de la alquilación.Otro aspecto a tener en cuenta es que las reacciones que se llevan a cabo son irreversibles, esto es, no se puede alcanzar una eficiencia de 100%; particularmente, para el caso que nos ocupa, se puede llegar a una conversión máxima de 80%.

Δ HΔ n

Se favorece a

Con ácido sulfúrico

Con ácido fluorhídrico

124000 BTU por barril de

isobutano reaccionado

-1

-La temperatura de reacción tiene

mayor efecto -Temperaturas

bajas proporcionan altas

calidades- Concentración

del ácido del 93 al 95% con 1 a 2%

de peso de agua y el resto de

hidrocarburos diluyentes

-La temperatura de reacción tiene

menos importancia-Temperaturas más altas que con ácido

sulfúrico-Concentración del ácido del 83 al 92% con menos de 1%

de agua