Изомеризация алканов С4 — С5

Процесс, основанный на использовании реакции изомеризации нормальных алканов, широко применяется в мировой нефтепереработке. Процесс может быть использован как для производства высокооктановых неароматизованных добавок к карбюраторным топливам, так и для синтеза индивидуальных углеводородов (изобутана, изопентана и др.). Изобутан в нефтепереработке используют и в уже известном процессе алкилирования, и в производстве высокооктановой кислородсодержащей добавки к моторному топливу — метилтретбутилового эфира (МТБЭ). Изопентан применяют в нефтехимическом синтезе для получения синтетических каучуков, изоамилового спирта и т. д.

Изомеризации подвергают, как правило, прямогонные бензиновые фракции С₄ — С₅ на кислотных катализаторах. Процесс протекает по карбкатионному механизму:

R⁺ + CH₃(CH₂)₂CH₃ RH + CH₃CHCH₂CH₃; (11.7).

+ + +.

CH₃CHCH₂CH₃ CH₃CH (СН₃)CH₂ CH₃С (CH₃)₂; (11.8).

+ +.

CH₃С (CH₃)₂ + CH₃(CH₂)₂CH₃ CH₃CH (CH₃)₂ + CH₃CHСН₂CH₃. (11.9).

Процесс может быть осуществлен также на бифункциональном катализаторе электронного типа (гидрирования-дегидрирования), на котором наиболее вероятен радикально-цепной механизм процесса и который идет с образованием тех же продуктов, что и на кислотном катализаторе. Эти катализаторы соответствуют современным технологиям и представляют системы Ме — носитель. В качестве металла обычно применяют платину и палладий, а в качестве носителя — фторированный или хлорированный оксид алюминия. Хлор вводят в каталитическую систему в количестве 7 — 10%. Такие катализаторы позволяют проводить процесс при низких температурах (100−200 ^оС). При этом сырье и водородсодержащий газ должны быть очищены от гетероатомов и воды.

В последнее десятилетие в мире идут интенсивные исследования по замене традиционных катализаторов так называемыми «сверхкислотами». В качестве таковых рассматриваются HBF₄, HSbF₆, HSbSO₃F₅ и др. Как показывают результаты исследований, изомеризация на таких катализаторах возможна при температурах 20 — 50 ^оС. При этом карбкатионы образуются прямо из алканов:

+ +.

С₄Н₁₀ + Н СН₃СНСН₂СН₃ + Н₂. (11.10).