Хлорид алюмінію і його застосування

Хлористий алюміній знаходить часте застосування в якості каталізатора в різних технологіях органічного синтезу. Зокрема безводний хлорид алюмінію може застосовуватися в якості деструктивного каталізатора процесу розкладання нафти на фракції. В основі цього процесу лежить властивість нафти при її нагріванні з хлоридом алюмінію розкладатися з отриманням газоподібних і легких вуглеводнів бензинового типу. Для цього до збезводненої нафти додають приблизно від п'яти до десяти відсотків по масі безводного хлориду алюмінію, і прогрівають їх при 260-280оС. На першій стадії цього процесу відбувається відділення маслянистої фракції, після чого починається отгонка легкої бензинової фракції, яка після промивання її лугом набуває прозорість і стає стабільною. Перші розробки каталітичного крекінгу були зроблені ще в 1881 році в Росії, Густавсон і згодом удосконалені професором Зелінським, в США в цьому ж напрямку працював Мак-Аффі, кому першому вдалося провести каталітичний крекінг нафти хлоридом алюмінію в промислових масштабах. Слід зазначити, що бензин, що отримується в результаті впливу каталізатора хлориду алюмінію, відрізняється від отриманого в звичайному крекінгу, не взаємодіє з бромом і перманганатом калію, що свідчить про повну відсутність в ньому вуглеводнів непредельного ряду і містить в основному нижчі парафінові і ароматичні вуглеводні, а так само нафтени. Відділення маслянистої фракції, що відбувається на першому етапі розкладання нафти в присутності хлориду алюмінію, може бути полегшено при пропущенні зневодненого галогеноводорода, так як при цьому утворюється галогеноалюміній утворює комплексне з'єднання з важкими вуглеводнями, що входять в цей осад. Ненасичені вуглеводні ряду етилену під дією хлориду алюмінію полимеризуются і конденсуються з утворенням більш складних систем. Цей процес дозволяє отримувати на основі фракції ненасичених вуглеводнів синтетичні мастила. В даний момент в цій якості в нафтовому крекінгу використовуються алюмосилікати, що не володіють такою активністю, як хлорид алюмінію, але мають ряд технологічних переваг.

Проте, це ж властивість хлориду алюмінію лежить і в основі процесів алкілування. Тобто отримання вуглеводневої фракції з високим октановим числом, що супроводжується низькими значеннями тиску насиченої пари. практичною відсутністю сірковмісних сполук і здатністю не взаємодіяти з киснем, які є в повітряній масі. Ці похідні в першу чергу служать компонентами для виготовлення високооктанових бензинів і моторних палив, що володіє високою антидетонаційної здатністю. Хлорид алюмінію в цьому випадку відноситься до ряду так званих кислот Льюїса, що включають в себе нітрати багатозарядних металів, і є найсильнішим за впливом після броміду алюмінію. Тому він і є найпоширенішим з каталізаторів органічного синтезу. Вперше для цієї мети він був використаний Фріделем і Крафтс в 1877 році. В процесі алкілування, що проходить в присутності каталізатора, хлориду алюмінію. ароматичний вуглеводень взімодействіе з алкилирующим речовиною, в якості якого можуть виступати галогеноалкани і алкени. При цьому відбувається заміщення атомів водню на алкени, а також проходження реакцій ізомеризації і полімеризації, що приводить до отримання насичених вуглеводнів. Технологічно процес алікілірованія бензолу складається з декількох стадій. Перша з них полягає в його попередньому зневодненні, друга полягає в отриманні розчину каталізатора, що складається з бензолу, поліалкілбензоли, Етілхлорід і хлорид алюмінію і заповненні ним реактора, в якому і відбувається взаємодія між бензолом етано-етиленової сумішшю. Утворений поліалкілбензоли змішується з розчином каталізатора і після відстоювання отриманої суміші становить верхній її шар. Цей шар алкилата в скрубберах відмивається від розчинених в ньому хлориду алюмінію і соляної кислоти. Для цього в скрубберние колони подається лужний розчин. Далі, після відділення від алкилата рідкої фази і не прореагував бензолу, він розділяється в ректифікаційної колоні на смоли і алкілат, є кінцевим продуктом.

Використання хлориду алюмінію в якості каталізатора проводиться і в реакціях ацилювання, що полягають у приєднанні ацильної групи шляхом заміщення одного атома, або цілої групи атомів вуглецю, азоту або кисню, результатом чого стає освіту кетонів, амідів або ж складних ефірів. Методика ацилирования так само відноситься до реакцій, які проходять за механізмом Фріделя-Крафтца, як і реакції алкілування, і мають багато спільного з методикою вилучення і обробці синтезованого речовини.

Хлорид алюмінію в якості каталізатора раніше використовувався також і в реакціях ізомеризації парафінових вуглеводнів. Вперше ця методика була використана в 30-х роках двадцятого століття Неніщеску і Драганом. Застосування хлориду алюмінію дозволяє забезпечити протікання реакцій ізомеризації парафінів при температурі від п'ятдесяти до ста п'ятдесяти градусів Цельсія. В основному ця методика використовувалася для отримання изобутана, на ній, зокрема, грунтувався рідиннофазної процес, розроблений на фірмі «Шелл», де як каталізатор процесу використовувався розчин хлориду алюмінію в хлориде сурми. Зараз для цієї мети використовуються каталізатори, що мають в своїй основі алюмосилікати і оксид алюмінію.

Хлорид алюмінію також застосовується в процесах видалення сірки з нафти і нафтопродуктів. Одним з них є метод знесірчення алкилированием тиофена і його похідних, який є розробкою компанії «Брітіш Петролеум» та схожий з процесами алкилирования, чий каталіз так само забезпечується хлоридом алюмінію. Суть його полягає в збільшенні молекулярної маси сірковмісних сполук шляхом їх алкілування, що підвищує в результаті їх температуру кипіння і дозволяє відігнати фракції, що не містять сірку. Таким способом можна провести очищення бензину від сірки з ефективністю порядку 99,5%, при незначних втратах октанового числа.

Таким чином, хлорид алюмінію застосовується так само і в якості каталізатора на багатьох напрямках органічного синтезу, в тому числі спрямованого в основному на отримання високооктанових компонентів, що входять до складу бензину і моторного палива.

Нам необхідно видалити сірку з нафти. Правильно розумію, що можна використовувати хлорид алюмінію?

Так, в якості каталізатора в процесі алкілування.

Хлорид алюмінію і його застосування

Схожі статті