UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE QUÍMICA E ING. QUIMICAE.A.P INGENIERÍA QUIMICA

PROCESAMIENTO DE HIDROCARBUROS I

“ALQUILACION”

ALQUILACIÓN

Definición 1: En la química orgánica, se denomina alquilación a la transferencia de un grupo alquilo de una molécula a otra. El grupo alquilo puede ser transferido como un carbocatión de alquilo, un radical libre, un carbanión o un carbeno (o sus equivalentes). En el contexto de la refinación del petróleo, se utiliza el término alquilación para referirse a un procedimiento en donde se combinan olefinas con parafinas para formar isoparafinas de alto peso molecular .

Alquilación: Friedel-Crafts

Implica la reacción entre un haluro de alquilo y una molécula de benceno en presencia de un ácido de Lewis como catalizador. Los productos son alquilbenceno y haluro de hidrógeno. El orden de reactividad aumenta con la polarización del enlace C-X, siguiendo pues el orden RI <>(AlX3) o de hierro (FeX3).

MECANISMO:

1) Activación del haloalcano

2) Ataque electrófilo

3) Pérdida del protón

Si bien las alquilaciones de Friedel-Crafts son útiles en términos generales para la síntesis de alquilo bencenos, están sujetas a ciertas limitaciones:

-Una de ellas es que sólo se pueden usar halogenuros de alquilo, la reacción no funciona con halogenuros de arilo y halogenuros vinílicos.

-Una segunda limitación es que las reacciones de Friedel-Crafts no proceden con anillos aromáticos que estén sustituidos con grupos fuertemente desactivadores.

-Una tercera limitación es que estas reacciones son difícil de detener en el producto monosustituido, suelen dar el producto disustituido en para como producto principal

Definición 2:

Proceso para la producción de un componente de gasolinas de alto octanaje por síntesis de butilenos con isobutano. El proceso de alquilación es una síntesis química por medio del cual se une un alcano ramificado al doble enlace de un alqueno, extraído del cracking o segunda destilación. Al resultado de la síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por componentes isoparafínicos.

La alquilación es la unión de un olefino con un hidrocarburo parafínico para obtener gasolina de alto octanaje. La alquilación se favorece por encima de la polimerización ya que solo una mole de olefino reacciona por cada mole de alquilado producida, de ahí que conserve sus existencias de olefino.Esta reacción es catalizada por un ácido fluorhídrico o sulfúrico. En la mayoría de los procesos, el olefino reactivo es inyectado al parafínico y los flujos combinados contactados con el ácido.

REFINACION DE HIDROCARBUROS

Aunque existen nuevos procesos de refinación de petróleo utilizados actualmente y nuevas aplicaciones para los sistemas de adsorción en este mercado, la mayoría caen dentro de los siguientes:

Reformación Catalítica

La reformación catalítica se refiere al mejoramiento del octanaje de la gasolina y la refinación de naftas craqueados. Los naftenos de C5 y C6 son isomerizados y deshidrogenados en aromáticos; las parafinas son hidrocraqueadas o ciclizadas e hidrogenadas en aromáticos.

Las reacciones son llevadas a cabo en series de tres o cuatro reactores de cama y ya que sus reacciones son endotérmicas, los hornos calentadores son colocados en la entrada de cada reactor. El hidrógeno es reciclado para prevenir formación del carbón en la superficie.

La reformación catalítica es también una fuente de benceno, tolueno y xileno. El componente para esta producción es nafta.

Isomerización

La isomerización es la conversión del butano, pentano y hexano común a sus respectivos iso-isomeros. Es un proceso de fase de vapor de cama fija que se lleva acabo bajo una atmósfera de hidrógeno seco. El catalizador es usualmente AlCl3 o HCl cargado en sílica-alúmnia.

Craqueado Catalítico 

El craqueado catalítico consiste en el rompimiento de moléculas de C12+ en olefinas y parafinas, gasolina, aceite ligero y coque C1-C4. La mayoría de estas reacciones son endotérmicas y se debe suministrar calor para inducir la reacción.

El craqueado puede ser tanto termal como catalítico. Existen dos tipos de sistemas de craqueado catalítico, el sistema de movimiento de cama y a manera de fluido.

Hidrocraqueado 

El hidrocraqueado puede proveer a una refinería con combustibles de petróleo desde propano hasta aceite residual desulfurizado con suministros que varían desde azufre muy pesado hasta aceites ligeros de gas. Las reacciones son similares a las reacciones de craqueado catalíticas pero con hidrogenación superimpuesta.

Los poliaromáticos se hidrogenan, los aros del nafteno se abren, las olefinas hidrogenadas, las parafinas craqueadas e isomerizadas. La reacción ocurre en una atmósfera de hidrógeno en presencia del catalizador.

PROCESO DE ALQUILACION

La alquilación es un proceso catalítico que requiere un catalizador de naturaleza ácida fuerte, como el fluoruro de hidrógeno (HF) o el ácido sulfúrico (H2SO4).

La alquilación es usualmente usada para aumentar la performance de un producto e implica la conversión de, por ejemplo, una amina a sus homólogos alquilados como en la reacción de anilina con alcohol metílico en presencia de catalizador de ácido sulfúrico:

C6H5NH2 + 2CH3OH → C6H5N(CH3)2 + 2H2O

En la industria del petróleo, la alquilación es un proceso de síntesis química que consiste en la reacción de olefinas ligeras (tales como etileno, propileno, y semejantes) con hidrocarburos saturados (usualmente 3-metilpropano) dando lugar a hidrocarburos saturados de cadena ramificada para obtener un producto de alto peso molecular y un número grande de carbonos.

El producto tiene un alto índice de octano y es usado para mejorar la calidad de combustibles de rango gasolinas.

En la práctica real de refinería, la materia prima para el proceso de alquilación es el isobutano (o una corriente rica en isobutano) recuperado de los gases de refinería o producido por isomerización del isobutano. La olefina para las materias primas es derivada partir de la producción de gas de un craqueador catalítico (Ver también: Craqueo; Isomerización).

(1)  

Reacciones

Tomando como ejemplo la reacción de eteno (olefina) con el isobutano:

CH2 = CH2 + (CH3)3CH → (CH3)3CCH2CH3

La reacción de alquilación es iniciada por la adición de un protón (H+) a la olefina [reacción (1) ].

 

La olefina protonada (ion carbonio) luego reacciona con el isobutano por abstracción de un protón desde el isobutano para producir el ión t-butil carbonio [reacción (2) ].

(2)  

La reacción de este ión carbonio terciario con la olefina procede por combinación de las dos especies [reacción (3)]

(3)  

para producir un ión carbonio más complejo de seis carbonos el cual rinde un producto estabilizado por abstracción de un protón desde otra molécula de isobutano [reacción (4) ].

(4)  

Procesos

Los procesos de alquilación son exotérmicos y son fundamentalmente similares a los procesos de polimerización de la industria de refinación pero ellos difieren en que sólo parte del stock cargado necesita a ser insaturada. Como consecuencia, el producto alquilado no contiene olefinas y tiene un número de octano superior