Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le procédé d'alkylation des oléfines par les paraffines a été développé au début de la seconde guerre mondiale pour produire des carburants aviation à hauts indices d'octane. Les capacités mondiales de production d'alkylats ont fortement augmenté ces dernières années. En effet, les alkylats offrent des avantages appréciables par rapport aux essences issues d'autres procédés : leur indice d'octane élevé qui permet de compenser en partie la disparition du plomb dans l'essence, leur toxicité faible et leur combustion moins polluante. Cet article détaille le schéma réactionnel de l’alkylation, avant de présenter la mise en œuvre industrielle des procédés HF et des procédés H2SO4, pour compléter avec les procédés d’alkylation en présence de catalyseurs hétérogènes.
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The process of alkylation of olefins by paraffin was developed at the beginning of WWII in order to produce high-octane aviation fuels. The global production capacity of alkylates has significantly increased over the last few years. Indeed, alkylates present major advantages compared to fuels derived from other processes: their high octane level which allows for compensating partly the phasing-out of lead in petrol, their low toxicity and less polluting combustion. This article begins by detailing the alkylation reaction scheme, proceeds by presenting the industrial implementation of HF and H2SO4 processes and finally presents the alkylation processes in the presence of heterogeneous catalysts.
Auteur(s)
-
Jean-François JOLY : Ingénieur de l'École supérieure de chimie industrielle de Lyon - Ingénieur-docteur de l'Université de Lyon - Chef du Département réactions et modélisation des réacteurs à l'IFP
INTRODUCTION
Le procédé d'alkylation des oléfines par les paraffines a été développé dans les années 1930 et a connu un grand essor au début de la seconde guerre mondiale pour produire des carburants aviation à hauts indices d'octane. Plus récemment, la demande croissante en essence ainsi que la reformulation des carburants (en particulier la diminution des teneurs en soufre et des teneurs en composés aromatiques) s'est accompagnée d'une augmentation des capacités mondiales de production d'alkylats. En effet, ces derniers offrent des avantages appréciables par rapport aux essences issues d'autres procédés : leur indice d'octane élevé permet de compenser en partie la disparition du plomb dans l'essence, leur toxicité est faible et leur combustion donne lieu aux émissions les moins polluantes.
La réaction d'alkylation consiste à faire réagir une molécule d'isobutane avec une molécule d'oléfine légère pour produire une coupe essence constituée de paraffines dont les nombres d'atomes de carbone sont compris entre 5 et 12.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1984 par Bernard TORCK
- Version archivée 2 de déc. 1996 par Bernard TORCK
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Procédés d'alkylation en présence de catalyseurs hétérogènes3. Mise en œuvre industrielle des procédés HF et H2SO4
Si le mécanisme de la réaction chimique est complexe du fait de la compétition entre les isomérisations par réarrangement des ions carbonium et les transferts d'hydrure, l'alkylation se complique, d'une part, du fait des réactions secondaires conduisant à des produits non souhaitables et, d'autre part, par suite des phénomènes physiques dus à l'existence dans le réacteur de deux phases liquides (acide et hydrocarbure).
Un grand nombre d'études ont été effectuées pour élucider les influences simultanées des phénomènes physiques et chimiques dans le processus global de la transformation : en particulier, les rôles de l'agitation et de la température sur les transferts de matière et les solubilités ainsi que l'importance des caractéristiques des phases et de l'émulsion.
3.1 Facteurs physico-chimiques et conditions opératoires
Les réactions chimiques de l'alkylation se produisant dans la phase acide où sont localisés les ions carbonium, un certain nombre de facteurs s'avèrent importants pour favoriser la réaction principale : en particulier, le transfert de l'isobutane de la phase hydrocarbure vers la phase acide et le transfert des alkylats et des produits secondaires de la phase acide vers la phase hydrocarbure.
La sélectivité de la transformation va donc dépendre :
-
d'une part, des vitesses relatives de la réaction principale et des réactions secondaires, fonction de la force acide, des constantes de vitesse propres à chacune des réactions et des concentrations des réactifs ;
-
d'autre part, des vitesses de transfert de masse, fonction des solubilités, des phénomènes interfaciaux et de la nature de l'émulsion ;
chacun de ces paramètres pouvant être influencé différemment par la température.
Afin de favoriser la réaction principale qui conduit aux alkylats ayant les meilleurs indices d'octane, aux dépens des réactions secondaires, un certain nombre de conditions opératoires doivent être parfaitement contrôlées, comme indiqué ci-après Alkylation des oléfines par les paraffines[12].
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Mise en œuvre industrielle des procédés HF et H2SO4
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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Bibliographie
WEAST (R.C.) - ASTLE (M.J.) - BEYER (W.H.) (eds) - Handbook of Chemistry and Physics. - CRC Press, 67th ed., Boca Raton, FL (1986).
RHODES (A.K.) - * - Oil Gas J., USA, 92-34, p. 52, (1994).
HUTSON (T.J.) - HAYS (G.E.) - Reaction mechanisms for hydrofluoric acid alkylation. - Dans : ALBRIGHT (L.F.), ACS Symposium series, ACS, p. 27 (1977).
HUTSON (T.J.) - LOGAN (R.S.) - Estimate alky yield and quality. - Hydrocarbon Processing, USA, no 9, p. 107 (1975).
INNES (R.A.) - Fluorosulfonic acid promoters in HF alkylation. - Dans : Industrial and laboratory alkylation dans ALBRIGHT (L.F.), ACS Symposium Series ACS, p. 57 (1977).
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JEZAK (A.) - C5 alkylate : a superior blending component. - Hydrocarbon...
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