Procesy alkilowania
a) Alkilowanie i-butanu olefinami C3-C4, wykorzystanie produktu jako komponenta benzyn

Surowce:
- frakcja propanowo-propenowa
- frakcja butenowo-butenowa
- izobutan

Pozyskiwanie surowców:
- piroliza olefinowa
- kraking katalityczny

Produkty główne:
- alkilat – izooktany (2,2,4-trimetylopentan, 2,3,4-trimetylopentan, 2,3,3-trimetylopentan)

Produkty uboczne:
- butan,
- propan.

Parametry procesu (w reaktorze):
Gdy katalizator H₂SO₄: T=2-10^OC, p=0,3-0,2MPa
Gdy katalizator HF: T=20-40^OC, p=1MPa
Faza ciekła

Katalizatory:
- H₂SO₄, HF

Wykorzystanie produktów:
- alkilat stanowi wysokooktanowy komponent do benzyn, korzystny ze względu na wymagania limitujące zawartość Pb i związków aromatycznych w benzynach; benzyna tzw. nowej formuły; alkilowanie jest procesem tańszym niż synteza MTBE; alkilat nie zawiera siarki, olefin;

Reakcje, przykład: alkilowanie propylenu izobutanem:

b) Alkilowanie benzenu α-olefinami (alkilowanie benzenu propylenem) propylobenzen (kumen)
Kumenowa metoda produkcji fenolu; utlenienie kumenu → rozkład wodoronadlenku kumenu do fenolu i acetonu.

Alkilowanie benzenu propylenem
Surowce:
- propylen
- benzen

Pozyskiwanie surowców:
- propylen: piroliza olefinowa, kraking katalityczny
- benzen: reforming (na drodze ekstrakcji WA), odwodornienie cykloheksanu, hydrodealkilowanie w. aromatycznych, z destylacji benzolu koksowniczego.

Produkty główne:
- fenol i aceton

Produkty pośrednie:
- kumen

Parametry procesu:
AlCl₃ :
- alkilowanie benzenu propylenem 250^OC, 30atm
- utlenianie kumenu 95-120^OC
0,5MPa
faza ciekła
H₂SO₄ : 60^OC

- hydroliza kwasowa nadtlenku benzenu 60^OC
Produkt uboczny: Al (OH)₃, polialkilobenzeny

Katalizatory:
- kwasy: H₂SO₄
- katalizatory Friedla-Craftsa (AlCl₃)
- katalizatory zeolitowe

Wykorzystanie produktów:
Fenol: surowiec do produkcji żywic fenylowo-formaldehydowych, leków, detergentów, herbicydów, fungicydów, barwników;
Aceton: rozpuszczalnik organiczny o dużej polarności, produkcja leków, barwników, farb, lakierów, środków czyszczących.

Kumen: w syntezie organicznej do produkcji fenolu i acetonu, rozpuszczalnik do farb i lakierów, dodatek do paliw lotniczych (zwiększa liczbę oktanową).

Reakcja ogólna:

Alkilowanie propylenu benzenem w obecności AlCl₃

c) Alkilowanie benzenu α-olefinami (alkilowanie benzenu etylenem); etylobenzen. Wykorzystanie etylobenzenu (Odwodornienie etylobenzenu → styren )

Alkilowanie benzenu etylenem
Surowce:
- benzen
- etylen

Pozyskiwanie surowców:
- etylen – piroliza olefinowa, kraking katalityczny
- benzen – reforming, aromizing (ekstrakcja, destylacja produktów), hydrodealkilowanie węglowodorów aromatycnych, odwodornienie cykloheksanu, destylacja benzolu koksowniczego

Produkty główne:

Produkty uboczne:

Parametry procesu:
AlCl₃ , HCl : T=160^OC
faza ciekła

ZSM-5 T=370-420^OC
p= 1,5-2MPa

Katalizatory: AlCl₃ , HCl

Wykorzystanie produktów:

Etylobenzen jest wytwarzany praktycznie wyłącznie jako półprodukt w syntezie styrenu, ale stosowany jest także w produkcji kauczuków syntetycznych, lub jako rozpuszczalnik.

Reakcja:

d) O-alkilowanie izobutylenu metanolem (zastosowanie MTBE)

Surowce:
- izobutylen
- metanol

Pozyskiwanie surowców:
- izobutylen – frakcja C₄ z fluidalnego krakingu katalitycznego, frakcja C₄ z pirolizy substratów ciekłych, katalityczne odwodornienie i-butanu, katalityczna izomeryzacja n-butenów
- metanol – synteza z gazu syntezowego

Produkty główne:
- eter metylotertbutylowy MTBE

Produkty uboczne:
- eter dimetylowy

Parametry procesu:
90-100^OC
faza ciekła

Katalizatory: wysokokwaśnie żywice kationowymienne z SO₃H

Wykorzystanie produktów:
- stosowany głównie jako wyokooktanowy dodatek do benzyn, jako środek zastępujący tetraetylek ołowiu, jako dodatek do benzyn zmniejsza ilość wytwarzanego, silnie toksycznego tlenku węgla CO, poprzez jego utlenianie do dwutlenku węgla CO₂; charakteryzuje się małą gęstością, rozpuszcza się w węglowodorach.

Reakcja:

8. Wykorzystanie etylenu do syntez

a) Otrzymywanie etanolu. Proces pośredniej i bezpośredniej hydratacji etylenu. Porównanie procesów. (Inna metoda otrzymywania etanolu). Najważniejsze zastosowania etanolu.

Pośrednia hydratacja etylenu
Surowce:
- etylen (frakcja etanowo-etylenowa)

Pozyskiwanie surowców:
- etylen – piroliza olefinowa etanu, oleju napędowego, benzyny, kraking katalityczny; katalityczna dehydratacja etanolu, wydzielanie z gazu koksowniczego, piroliza surowców ciężkich metodami termo kontaktowymi
- woda

Produkty główne:
- etanol

Produkty uboczne:
- frakcja C₂, eter dietylowy

Parametry procesu:
T = 70-100C
0,2-0,5MPa
faza ciekła

Katalizatory:
- stężony H₂SO₄

Wykorzystanie produktów:
- paliwa silnikowe;
- octan etylu;
- chloral (DDT)
- rozpuszczalnik;
- etylen – proces odwrotny

Bezpośrednia hydratacja etylenu

Surowce:
- etylen wielkiej czystości

Pozyskiwanie surowców:
- jak wyżej

Produkty główne:
- etanol

Produkty uboczne:
- eter dietylowy, aldehyd octowy

Parametry procesu:
265-300^OC, p=7-8MPa
faza gazowa !!

Katalizatory: kwas fosforowy osadzony w porach nośnika krzemionkowego

Parametr	Pośrednia hydratacja	Bezpośrednia hydratacja
Surowiec	Frakcja etanowo etylenowa (56-60% etylenu)	Etylen wielkiej czystości (97-99%)
Temperatura	70-100^oC	265-300^oC
Ciśnienie	0,2 - 2,5 MPa	7,5 – 8 MPa
Katalizator (donor protonów)	Kwas siarkowy (VI) (korozja)	Kwas fosforowy
Faza	Ciekła	Gazowa
Zużycie energii	Mniejsze	Większe
Zanieczyszczenie produktu	Większe	Mniejsze

Porównanie procesów

b) Chlorek winylu. Trzy koncepcje syntezy chlorku winylu: oksychlorowanie etylenu, bezpośrednie chlorowanie etylenu, z użyciem etylenu i acetylenu)

Oksychlorowanie etylenu ( r. egzotermiczna)
Surowce: etylen, HCl , tlen
reakcje:

1) CH₂=CH₂ + 0,5 O₂ + 2 HCl CH₂Cl CH₂Cl + H₂O ( oksychlorowanie)

2) CH₂Cl CH₂Cl CH₂=CHCl + HCl ( kraking DCE)

Pozyskiwanie surowców: HCl – z krakingu DCE , O₂- rektyfikacja powietrza/ powietrze, etylen- piroliza olefinowa,

Produkty główne: chlorek winylu

Produkty uboczne: woda, HCl

Parametry procesu: *oksychlorowanie T=230-260 ^oC, p=0,3 MPa ( proces w warstwie fluidalnej)
* kraking DCE- T= 500 st. C

Katalizatory: CuCl₂/ Al₂O₃ lub CuCl₂/żel krzemionkowy;

Wykorzystanie produktów: Znajduje zastosowanie w przeważającej mierze jak monomer do polimeryzacji (99% produkcji). Najważniejsze zastosowanie techniczne znajduje polimeryzacja chlorku winylu do poli(chlorku winylu).

Bezpośrednie chlorowanie etylenu
Surowce: etylen; chlor
Reakcje:

1) CH₂=CH₂ + Cl₂ CH₂Cl CH₂Cl

2) CH₂Cl CH₂Cl CH₂=CHCl + HCl ( kraking DCE)

Pozyskiwanie surowców: etylen- piroliza olefinowa, chlor- elektroliza NaCl

Produkty główne: chlorek winylu

Produkty uboczne: HCl

Parametry procesu: chlorowanie- T=90-120 ^oC, p=? ,
kraking DCE- T=500 C

Katalizatory: FeCl₃

Wykorzystanie produktów: Znajduje zastosowanie w przeważającej mierze jak monomer do polimeryzacji (99% produkcji). Najważniejsze zastosowanie techniczne znajduje polimeryzacja chlorku winylu do poli(chlorku winylu).

Chlorowodorowanie acetylenu (r. egzotermiczna):

Surowce: acetylen, HCl

Reakcje: HC≡CH + HCl CH₂=CHCl

Pozyskiwanie surowców: acetylen-produkcja z karbidu, kraking termiczny węglowodorów (bardzo drogi!); HCl- najczęściej instalacje produkcji chlorku winylu są integrowane ze sobą i HCl powstający jak produkt uboczny krakingu DCE jest zawracany do instalacji chlorowodrowania acetylenu;

Produkty główne: chlorek winylu

Produkty uboczne: brak

Parametry procesu: T=170-220 st.C faza gazowa

Katalizatory: HgCl₂ ( toksyczny silnie!)

Wykorzystanie produktów: Znajduje zastosowanie w przeważającej mierze jak monomer do polimeryzacji (99% produkcji). Najważniejsze zastosowanie techniczne znajduje polimeryzacja chlorku winylu do poli(chlorku winylu).

c) Otrzymywanie kwasu octowego i bezwodnika octowego. Najważniejsze zastosowania

Otrzymywanie kwasu octowego metodą karbonylowania metanolu:
Surowce: metanol, CO
Reakcja: CH₃OH + CO CH₃COOH

Pozyskiwanie surowców: metanol- synteza z gazu syntezowego metodą Lurgi lub ICC; CO- gaz syntezowy

Produkty główne: kwas octowy

Produkty uboczne: kwas propionowy

Parametry procesu: T= 200 st.C, p < 3,5 MPa ( faza ciekła)

Katalizatory: rodowy promotowany jodem

Wykorzystanie produktów: Kwas octowy znajduje zastosowanie w syntezie organicznej głównie jako surowiec do produkcji:estrów kwasu octowego, soli kwasu octowego, kwasu nadoctowego, kwasu monochlorooctowego, sztucznego jedwabiu, leków (aspiryna),oraz jako ocet spożywczy.

Otrzymywanie bezwodnika octowego metodą utleniania aldehydu octowego (r. egzotermiczna)
Surowce:* aldehyd octowy; * tlen/ powietrze

Reakcje:
1. CH₃CHO + O₂ CH₃COOOH
2. CH₃CHO + CH₃COOOH CH₃COOOCHOHCH₃
3. CH₃COOOCHOHCH₃ (CH₃CO)₂O + H₂O
Pozyskiwanie surowców: *aldehyd octowy – utlenianie etylenu ( proces Wacker- Chemie); * rektyfikacja powietrza/ powietrze;

Produkty główne: bezwodnik octowy

Produkty uboczne: kwas octowy

Parametry procesu: T= 50 st.C, p= 0,2 MPa(faza ciekła)

Katalizatory: mieszanina octanów kobaltu i miedzi;

Wykorzystanie produktów: Bezwodnik octowy znajduje szerokie zastosowanie syntezie organicznej jako surowiec do produkcji:acetylocelulozy, estrów kwasu octowego, kwasu acetylosalicylowego, kwasu cynamonowego, acetanilidu, lekarstw, barwników, acetofenonu, środków zapachowych, kwasu nadoctowego, nadtlenku acetylu, chlorku acetylu.

d) Otrzymywanie glikolu etylenowego ( katalityczną metodą utleniania etylenu powietrzem). Integracja produkcji tlenku etylenu i glikolu etylenowego

Surowce:* etylen; * powietrze

Pozyskiwanie surowców: * etylen- piroliza olefinowa/ kraking katalityczny frakcji z destylacji ropy naftowej;

Produkty główne: tlenek etylenu

Produkty uboczne: CO₂, H₂O

Parametry procesu: T=200-300 st.C

Katalizatory: metaliczne Ag/ Al₂O₃

Wykorzystanie produktów: EO znajduje zastosowanie w produkcji glikolu etylenowego a także glikoli di- i tri- etylenowych, jako monomer do syntezy poli(tlenku etylenu), środek grzybobójczy i bakteriobójczy, do sterylizacji sprzętu medycznego.

e) Otrzymywanie glikolu etylenowego metodą hydratacji tlenku etylenu.

Surowce:* tlenek etylenu; * woda

Reakcje:
1. EO + H₂O CH₂OHCH₂OH ( glikol etylenowy)
2. CH₂OHCH₂OH + EO DEG ( glikol dietylenowy)

Pozyskiwanie surowców: * tlenek etylenu- utlenianie katalityczne etylenu

Produkty główne: glikol etylenowy

Produkty uboczne: brak

Parametry procesu: T=180-200 st.C, p=1,8-2 MPa

Katalizatory: proces przebiega bez katalizatorów;

Wykorzystanie produktów: stosowany jest w płynach niezamarzających chłodnic silnikowych, oraz jako pośredni czynnik chłodniczy, do produkcji żywic poliestrowych, włókien syntetycznych, plastyfikatorów.

9. Wykorzystanie propylenu do syntez

a ) Otrzymywanie chlorku allilu metodą wysokotemperaturowego chlorowania propylenu

Surowce:
* propylen; * chlor

Reakcje:
CH₂=CH-CH₃ + Cl₂ CH₂=CH-CH₂Cl + HCl

Pozyskiwanie surowców: propylen – piroliza olefinowa/ kraking katalityczny destylatów ropy naftowej; * chlor- elektroliza NaCl;

Produkty główne: chlorek allilu

Produkty uboczne: HCl, 1,3-dichloropropen, 1,2- dichloropropan

Parametry procesu: T= 500-510 st. C

Katalizatory: dziwne ale Molenda nie wypowiedział się na ten temat.;P

Wykorzystanie produktów: Znajduje zastosowanie jako półprodukt w syntezie alkoholu allilowego, epichlorohydryny, oraz gliceryny; przemysł tworzyw sztucznych, synteza farmaceutyków, produkcja barwników, synteza środków owadobójczych;

b) Otrzymywanie epichlorohydryny z chlorku allilu

Surowce:
*chlorek allilu; * chlor

Reakcje:

Pozyskiwanie surowców:* chlorek allilu- wysokotemperaturowe chlorowanie propylenu; * chlor- elektroliza NaCl

Produkty główne: epichlorohydryna

Produkty uboczne: HCl

Parametry procesu: ?

Katalizatory: ?

Wykorzystanie produktów: Produkcja żywic epoksydowych, elastomerów, lakierów nawierzchniowych, gliceryny syntetycznej, środki farmaceutyczne;

d) Utlenianie propylenu do akroleiny.

Surowce: * propylen * tlen/powietrze

Reakcje:
CH₂=CH-CH₃ + O₂ CH₂=CH-CHO + H₂O

Pozyskiwanie surowców: * propylen – piroliza olefinowa/ kraking katalityczny * tlen- powietrze/ rektyfikacja;

Produkty główne: akroleina

Produkty uboczne: aldehyd octowy, aldehyd mrówkowy, aldehyd propionowy, kwas akrylowy

Parametry procesu: T= 50-80 st. C, p=5 atm

Katalizatory: Cu₂O / SiC lub Cu₂O/ Al₂O_{3 ;} katalizator bizmutowo-molibdenowy

Wykorzystanie produktów: Znajduje zastosowanie w syntezie gliceryny, w produkcji alkoholu allilowego. Stosowana do syntezy metioniny, półprodukt do otrzymywania kwasu akrylowego z propylenu, monomer do produkcji poliakroleiny, składnik w produkcji żywic poliestrowych.

3. Produkcja kwasu akrylowego ( utlenianie dwustopniowe- z etapem pośrednim- otrzymywaniem akroleiny)

Surowce: *akroleina * tlen/powietrze

Reakcja:
2 CH₂=CH-CHO+ O₂ 2 CH₂=CH-COOH

Pozyskiwanie surowców: * akroleina- instalacja połączona z instalacją otrzymywania akroleiny ( katalityczne utlenianie akroleiny); *O₂/ powietrze- rektyfikacja

Produkty główne: kwas akrylowy

Produkty uboczne: kwas octowy, CO, CO₂, N₂

Parametry procesu: T=250-300 st.C, p=?;

Katalizatory: katalizator molibdenowo-bizmutowy/ Al₂O₃

Wykorzystanie produktów: półprodukt do otrzymywania estrów: akrylan metylu, akrylan etylu, akrylan butylu; wykorzystywany w przemyśle włókienniczym, otrzymuje się z niego kopolimery stosowane jako środki wiążące, zagęszczające i dyspergujące, farby malarskie, lakiery termoplastyczne i termoutwardzalne.