烷基化alkylation
沿革 1879年，德國人M.M.貝爾松首先用三氯化鋁作催化劑由苯和乙烯制得乙苯，但直至20世紀40年代，此法才實現工業(yè)化。30年代末建立了第一套用硫酸作催化劑的異丁烷與丁烯的烷基化反應，生產高辛烷值汽油調合組分的工業(yè)裝置；隨著第二次世界大戰(zhàn)對航空汽油的大量需要，該法迅速發(fā)展。40年代，美國殼牌公司開發(fā)了用硫酸作催化劑由丙烯與苯液相烷基化制異丙苯的生產裝置，與此同時還開發(fā)了用磷酸硅藻土作催化劑的氣相烷基化法。以后于1959年由美國環(huán)球油品公司開發(fā)的阿爾卡法和1975年由美國莫比爾石油公司開發(fā)的莫比爾－貝捷法，都是用氣相催化法生產乙苯的烷基化裝置。
反應類型 烷基化反應可分為熱烷基化和催化烷基化兩種。由于熱烷基化反應溫度高，易產生熱解等副反應，所以工業(yè)上都采用催化烷基化法。主要的催化烷基化有：①烷烴的烷基化，如用異丁烯使異丁烷烷基化得高辛烷值汽油組分：
液相烷基化催化劑 主要用:①酸催化劑，常用的有硫酸和氫氟酸。異丁烷用丙烯、丁烯進行的烷基化，目前以應用氫氟酸為多。苯用高碳烯烴或用C10～C18的氯化烷進行的烷基化，以及酚類的烷基化，則以應用硫酸為多。②弗瑞德-克來福特催化劑，如氯化鋁-氯化氫和氟化硼-氟化氫等，常用于苯與乙烯、丙烯以及高碳烯烴的烷基化，以及酚類的烷基化等過程。
氣相烷基化催化劑 主要用：①固體酸催化劑，如磷酸硅藻土等，用于苯與乙烯、丙烯，萘與丙烯的烷基化；②金屬氧化物催化劑，如氧化鋁、氧化鋁－氧化硅、鎂和鐵的氧化物以及活性白土等，常用于苯與乙烯、酚和甲醇進行烷基化反應等。③分子篩催化劑，如ZSM-5型分子篩催化劑，主要用于苯與乙烯進行烷基化的過程。
過程條件 烷基化是放熱反應，反應熱一般為80～120kJ/mol，因此，反應熱的移除至關重要。從熱力學觀點來看，在很寬的溫度范圍內，均可使反應接近完全，只在溫度很高時，才有明顯的逆反應。液相反應所用催化劑一般活性較高，反應可在較低溫度（0～100°C）下進行。采用適當的壓力是為了維持反應物呈液相以及調節(jié)反應溫度。為了減少烯烴的聚合以及多烷基化物的生成，常采用較高的烷烯或苯烯摩爾比（5~14:1）以及較短的停留時間。工業(yè)上為了使苯和烷基化劑得到有效利用，常將多烷基化物循環(huán)送回反應器，使之與苯發(fā)生烷基轉移反應，以生成一烷基苯。原料中的乙炔、硫化物和水對催化劑有害，應預先除去。氣相烷基化所用催化劑活性一般較低，故須在較高溫度（150～620°C）下進行反應，壓力通常在1.4～4.1MPa，苯烯摩爾比為3～20:1。原料中的硫化物及水易使催化劑中毒，必須預先脫除。
反應器 液相烷基化可在臥式或塔式反應器內進行，反應熱可由反應器（臥式）內的冷卻管或蒸發(fā)制冷而移除。為了保證反應物和酸的充分混合以及控制一定的停留時間，可采用攪拌、循環(huán)、加擋板或采用多級串聯式反應器。由于催化劑有腐蝕性，反應器須用耐腐蝕材料襯里。氣相烷基化對設備無腐蝕，一般使用列管式固定床反應器，也可用多段激冷式絕熱反應器。
工業(yè)應用 在石油煉制工業(yè)中，烷基化過程主要用于生產高辛烷值汽油的調合組分。例如：異丁烷用丙烯或丁烯進行烷基化，得到烷基化油，這是烷基化過程的最早應用。苯用丙烯進行烷基化生產異丙苯，開始也是作為汽油的摻合劑，現在是生產苯酚和丙酮的主要原料?，F在烷基化過程主要用于生成多種重要有機產品。例如：苯用乙烯進行烷基化生產乙苯，苯用C10～C18烯烴進行烷基化生產合成洗滌劑原料高碳數烷基苯。此外，甲苯用丙烯進行烷基化得到的甲基異丙苯，經過氧化及異構化可生產間甲酚；甲苯與乙烯反應可生產乙烯基甲苯。間二甲苯經異丁基化可生產二甲苯麝香。1，2，4-三甲苯用甲醇或氯甲烷進行烷基化，可生產1，2，4，5-四甲苯。苯酚用異丁烯進行烷基化可生成叔丁基苯酚，用二異丁烯進行烷基化可生成對辛基苯酚。
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