Макет страницы
6.2.1. Катализаторы
Ниже приведены данные о физико-химических свойствах серной кислоты и фтороводорода — катализаторов алкилирования изобутана алкенами:
H2SO4 HF
Плотность при 20 °С, 1836,5 (98%); 980 (прт 120C);
кг/м3 1830,5 (100%) 954,6 (при 250C) Температура, °С
плавления 0,1 (98%); —83,4 6,7 (99%); 10,4 (100%)
кипения 332,4 (98%); 19,4 ' 296,2 (100%)
Вязкость, мПа • с 24,5 (при 25 0C); 0,53 (при 0 0C)
33,0 (при 15 0C)
Поверхностное натяже - 55 • Ю-3 (при 20 0G) 10,1 • 10_3(при0°С)-,
ние' Н/м 8,6- Ю-3 (при 18 °С)
Диэлектрическая по - 114 (при 2O0C) 84 (при O0C);
стоянная 60 (при 190C)
Функция кислотности —12,2 (100%); —10,2 (100%);
Гаммета -9,85 (95%); —8,9 (98%)
-8,92 (90%)
Массовая растворимость при 26,6 °С, %
изобутана 0,100 (99,5%) 2,7(100%,при 13°С)
0,070 (98,7%);
0,040 (96,5%)
в изобутане — , 0,44
Серная кислота обладает значительно большей протонодонор-ной активностью, чем фтороводород — для 100% кислот на два порядка выше. Однако уровень значений диэлектрических постоянных таков, что в обеих кислотах концентрация ионных пар незначительна, полярность растворителей обеспечивает независимость противоионов друг от друга. Значительно более высокие плотности, вязкость и поверхностное натяжение серной кислоты намного усложняют создание высокой поверхности раздела между фазами кислота — углеводороды по сравнению со фтороводоро-дом. Особенно важным отличием фтороводорода является значительно большая (примерно на порядок) растворимость в нем изобутана. Скорость растворения алкенов в кислотах гораздо больше, чем изобутана.
В результате больших скорости растворения и растворимости изобутана во фтороводороде соотношение изобутан : алкен в реакционной зоне (в пленке кислоты, в которой идет реакция) значительно выше, чем в случае серной кислоты. Поэтому роль побочных реакций при применении в качестве катализатора фтороводорода меньше, чем при катализе серной кислотой. В результате выход основных продуктов реакции при фтороводородном алкили-ровании значительно выше, чем при сернокислотном (табл. 6.1).
Значительно меньшая роль побочных реакций при фтороводородном алкилировании позволяет проводить процесс без искусственного охлаждения.