procesos de alquilacion

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ALQUILACIÓN
Objetivos:
La incorporación de un grupo alquilo a cualquier compuesto es una
reacción de alquilación, pero en la terminología del refino de petróleo el término
de alquilación se emplea para la reacción de olefinas de bajo peso molecular
con una isoparafina, para dar isoparafinas de mayor peso molecular. La
demanda denaftas de aviación de alto número de octano durante la Segunda
Guerra Mundial actuó como estimulante para el desarrollo del proceso de
alquilación para producir naftas isoparafínicas de alto número de octano.
Aunque la alquilación puede tener lugar a altas temperaturas y presiones en
ausencia de catalizador, los únicos procesos de importancia comercial trabajan
a baja temperatura en presencia deácido sulfúrico o fluorhídrico. Las
reacciones que tienen lugar en ambos procesos son complejas y el producto
tiene un amplio rango de puntos de ebullición. Eligiendo adecuadamente las
condiciones de operación, la mayor parte de los productos pueden incluirse en
el rango de puntos de ebullición de la nafta, con números de octano entre 94 a
99.
REACCIONES DE ALQUILACIÓN
En los procesos dealquilación que emplean ácido fluorhídrico o sulfúrico
como catalizadores, sólo reaccionan con las olefinas las isoparafinas con
átomos de carbono terciarios, como el isobutano o el isopentano. En la práctica
sólo se usa el isobutano, pues el isopentano tiene un número de octano
suficientemente alto y presión de vapor baja, por lo que puede ser mezclado
directamente para dar naftas.
El procesoque usa ácido sulfúrico es mucho más sensible a la
temperatura que el proceso que usa fluorhídrico. Con ácido sulfúrico es
necesario llevar a cabo las reacciones a 50 o 70º F o menos, para minimizar las
reacciones de oxidación-reducción, que dan como resultado la formación de
asfaltos y desprendimiento de SO2. Si el catalizador es ácido fluorhídrico
anhidro, la temperatura se limitanormalmente a 100º F o menos. En ambos
procesos, el volumen de ácido empleado es aproximadamente igual a la carga
de hidrocarburo líquido y se mantiene suficiente presión en el sistema como
para mantener los hidrocarburos y el ácido en fase líquida. Se emplean
elevadas relaciones isoparafina/olefina (de 4:1 a 15:1 molar) para minimizar la
polimerización y elevar el número de octano. Para obtenerelevada calidad de
producto y altos rendimientos es esencial que haya una eficaz agitación para
aumentar el contacto entre las fases acida y de hidrocarburo. Se usan en
general tiempos de contacto de 10 a 40 minutos. El rendimiento, la volatilidad y
el número de octano del producto se regulan ajustando la temperatura, la
relación ácido/hidrocarburo y la relación isoparafina/olefina. Para las mismascondiciones de operación, los productos obtenidos de los procesos de
alquilación con fluorhídrico y con sulfúrico son muy similares. Para ambos
procesos las variables más importantes son:
 Temperatura de reacción.
 Concentración del ácido
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 Concentración de isobutano
 Velocidad espacial de la olefina.
Las principales reaccionesque tienen lugar en la alquilación son la
combinación de las olefinas con las isoparafinas como se muestra a
continuación:
CH3

CH3

CH3-C=CH 2 + CH3-CH-CH 3

CH3

CH3

CH3-C-CH 2-C-CH 3
CH3

isobutileno

isobutano

CH3
CH2=CH-CH 3

+

CH 3-CH-CH 3

isooctano

CH3
CH3-C-CH 2-CH 2-CH 3
CH3

propileno

isobutano

isoheptano

Otra reacción significativa en laalquilación del propileno es la
combinación de propileno con isobutano para dar propano o isobutileno. El
isobutileno reacciona entonces con más isobutano para dar 2,2,4trimetilpentano (isooctano). El primer paso, la formación de propano, es una
reacción de transferencia de hidrógeno.
Se han dado diversas teorías para explicar los mecanismos de la
alquilación catalítica. La más comúnmente...