Трансалкилирование - это химическая реакция, включающая перенос алкильной группы от одного органического соединения к другому. Реакция используется для переноса метильной и этильной групп между бензольными кольцами. Это имеет особое значение в нефтехимической промышленности [1] для производства п-ксилола , стирола , [2] и других ароматических соединений . Мотивация к использованию реакций трансалкилирования основана на разнице в производстве и спросе на бензол, толуол и ксилолы. Трансалкилирование может превратить толуол, который образуется в избытке, в бензол и ксилол, которые производятся недостаточно. [3] Цеолитычасто используются в качестве катализаторов в реакциях трансалкилирования. [4]
Диспропорционирование
Трансалкилирование, используемое в нефтехимической промышленности, часто используется для превращения толуола в бензол и ксилолы. Это достигается за счет реакции диспропорционирования толуола, в которой одна молекула толуола передает свою метильную группу другой. Реакция не является селективной, и получаемый ксилол может быть орто-, мета- или пара-. Существует более высокий спрос на пара-ксилол, поэтому его часто разделяют, и смеси позволяют повторно уравновеситься, чтобы получить больше пара-продукта. [3]
Диэтилбензолы
Диэтилбензолы возникают как побочные продукты алкилирования бензола этиленом, которое проводится в очень больших масштабах. Поскольку рынок диэтилбензола ограничен, большая его часть перерабатывается путем трансалкилирования с образованием этилбензола: [1]
- С 6 Н 4 (С 2 Н 5 ) 2 + С 6 Н 6 → 2 С 6 Н 5 С 2 Н 5
Соотношение M / R
Этот тип реакции также можно проводить с толуолом и триметилбензолом для получения ксилола. Реакция протекает через равновесие, поэтому продукт не является чистым ксилолом. Многие продукты производятся с различным количеством метильных групп. Величины , в которых каждый продукт производится в зависимости от соотношения М / R . Это отношение количества метильных групп к количеству бензольных колец во всех субстратах. Например, при диспропорционировании толуола отношение M / R равно 1. Побочные реакции, в которых образуются алканы, уменьшают количество доступных метильных групп, что снижает соотношение M / R. Это можно смягчить путем добавления соединений с большим количеством метильных групп, таких как триметилбензол. Соотношение продуцируемых продуктов зависит только от отношения M / R, поэтому разные исходные материалы могут давать одни и те же соединения посредством трансалкилирования. [3]
Цеолитные катализаторы
Реакции трансалкилирования ароматических соединений, метилированных от шести до десяти атомов углерода, часто проводят с добавлением газообразного водорода над твердым катализатором на основе цеолита. В промышленных процессах реактор трансалкилирования работает при повышенных температуре и давлении для достижения желаемой экономичности процесса. Цеолиты представляют собой микрокристаллические твердые вещества, состоящие из тетраэдрического AlO.
4и SiO
4строительные блоки. Эти кристаллы имеют пористую природу с характерными каналами микропор, полостями. Цеолит известен как один из классов молекулярных сит, потому что их отверстия каналов часто составляют от 0,4 до 1,5 нанометров, как раз достаточно, чтобы молекулы могли пройти через них. Молекулы ароматических углеводородов входят в эти каналы и выходят из них с разной скоростью, также называемой диффузией. Помимо эффекта молекулярного сита, цеолиты имеют слабосвязанные протоны, обусловленные их химическим составом. Это химические активные центры для реакции трансалкилирования, катализируемой кислотой.
Цеолиты разных размеров используются для трансалкилирования на разных субстратах. Например, цеолиты с размером пор 5,5 Å подходят для трансалкилирования бензола, толуола, ксилолов и триметилбензолов. [3]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Карл Грисбаум, Арно Бер, Дитер Биденкапп, Хайнц-Вернер Фогес, Доротея Гарбе, Кристиан Паец, Герд Коллин, Дитер Майер, Хартмут Хёке «Углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2002 Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a13_227
- ^ Процесс стирола с рециркуляцией из зоны дегидрирования. Архивировано 20 марта 2012 г. на Wayback Machine.
- ^ a b c d Цай, Цзэн-Чанг "Диспропорционирование и трансалкилирование алкилбензолов на цеолитных катализаторах". Elsevier Science, 1999 г.
- ^ Заявка США 20100022814 , Goncalvez De Алмейда; Хосе Луис и Берна Техеро и др., «Каталитическое трансалкилирование диалкилбензолов», опубликовано 28 января 2010 г., переуступлено Petroquimica Espanola, SA Petresa
- ^ Ой, SH; Сеонг, KH; Kim, YS; Choi, S .; Lim, BS; Ли, JH; Woltermann, J .; Чу, Ю.Ф. (2002). «Модернизация риформинга для производства обогащенного БТК с использованием цеолитного катализатора, активированного благородными металлами». Исследования в области наук о поверхности и катализа . 142 : 595–601. DOI : 10.1016 / S0167-2991 (02) 80078-7 . ISBN 9780444511744.