硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝比較分析

丁黎明 王華偉

摘要：烷基油本身屬于一種應(yīng)用效果較好的高辛烷值汽油調(diào)和組成成分，本文通過分析了不同烷基化工藝技術(shù)特點，通過對比不同技術(shù)的優(yōu)缺點，開展詳細闡述與探討，明確硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝流程及工藝技術(shù)特點，本文所有研究結(jié)果僅供參考。

關(guān)鍵詞：硫酸法烷基化;固體酸烷基化;工藝簡介;技術(shù)特點;工藝比較

烷基化油屬于一種應(yīng)用效果較好的高辛烷值汽油調(diào)和組成成分，一般由異丁烷和丁烯反應(yīng)生成烷基化油，在強酸作用下，可加速烷基化的合成。馬達法辛烷值在95以上，屬于一種烷烴類調(diào)和組分。本文主要闡述、分析硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝，詳細研究如下。

1 工藝簡介

1.1 硫酸法烷基化工藝

硫酸法烷基化主要是將STRATCO公司流出的制冷技術(shù)為主，硫酸法烷基化技術(shù)至今已經(jīng)具備60多年的歷史，擁有了成熟、可靠的技術(shù)。目前，全球范圍內(nèi)硫酸法烷基化工藝生產(chǎn)裝置總計75套，我國是在20世紀80年代才逐步引進硫酸法烷基化裝置，并逐步應(yīng)用硫酸法烷基化工藝，全國范圍內(nèi)總計9套硫酸法烷基化設(shè)備，如下表1所示。

硫酸法烷基化的應(yīng)用優(yōu)點包括：具備豐富的資源，且工藝成本較低，選擇性較好，回收連續(xù)性較強，物質(zhì)活性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置運行周期的延長。就硫酸腐蝕設(shè)備而言，硫酸法烷基化工藝消耗酸較大，工藝制備階段產(chǎn)生的大量酸渣會污染環(huán)境。必須要配備再生裝置，加強廢酸處理，才可切實解決環(huán)境污染問題。

1.2 固體酸烷基化工藝

固體酸烷基化工藝是以固體酸作為催化劑，包括：HF、H2S04，這類烷基化工藝，具備較強的腐蝕性與酸性。生產(chǎn)階段產(chǎn)生的酸渣、堿渣嚴重危害周圍環(huán)境，國外許多石油公司均將固體酸烷基化工藝視作跨世紀問題。國外就固體酸烷基化，已經(jīng)經(jīng)歷了25年的研究時間。大量研究結(jié)果顯示，就新開發(fā)的固體催化劑，應(yīng)用在異丁烷-丁烯，烷基化生產(chǎn)階段，具備強酸性、不管是分離還是回收，操作性均比較便捷，能夠活化再生，其酸類型主要劃分為固載酸化、固體超強酸，固體酸烷基化具備化工連續(xù)性、小腐蝕性的優(yōu)勢。

固體酸烷基化工藝，通過借助輕烯烴生產(chǎn)出來的烷基化油，可保障烷基化油生產(chǎn)質(zhì)量。固體酸烷基化工藝具備較強的安全性、便捷性，相比硫酸法烷基化，固體酸烷基化工藝應(yīng)用效果更為顯著。

2 工藝技術(shù)特點

烷基油屬于一種應(yīng)用效果較好的高辛烷值汽油調(diào)和組成成分，一般由異丁烷和丁烯組成，在強酸作用下，可加速烷基化的合成。硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝，詳細分析如下。

2.1 硫酸法烷基化工藝

硫酸法烷基化工藝流程與其他烷基技術(shù)基本相同，主要包含原料預(yù)處理、催化劑反應(yīng)、產(chǎn)品分離三部分。由于原料預(yù)處理較為簡單，其優(yōu)點在于原料適應(yīng)性較強，不需要選擇干燥、加氫方式，只需要進行脫除即可。

硫酸法烷基化反應(yīng)部分，反應(yīng)器為臥式流出物制冷，其內(nèi)部裝有內(nèi)循環(huán)夾套、攪拌葉輪，可加速物質(zhì)在其中的內(nèi)循環(huán)，以此提升設(shè)計水平。硫酸法烷基化的裝置較多，具備成熟、可靠的技術(shù)。在設(shè)計應(yīng)用階段，廢酸處理屬于關(guān)鍵性問題，需要配套咱們的廢酸處置裝置，才可減少工藝生產(chǎn)階段對周圍環(huán)境的污染。

2.2 固體酸烷基化工藝

UOP公司使用的是Alkylene工藝，就固體酸烷基化工藝，主要包含原料預(yù)處理、催化劑反應(yīng)、產(chǎn)品分離三部分。

原料預(yù)處理階段，選擇的是加氫技術(shù)，促使原料中的大分子分裂化解成小分子，原料內(nèi)的1-丁烯異構(gòu)化為2-丁烯，2-丁烯與1-丁烯（B2/B1）比例在10以上，通過飽和二烯烴，可將wt下降到50μg/g范圍內(nèi)。

反應(yīng)階段，設(shè)備裝置屬于核心部分，其工藝流程與FCC裝置基本相似，通過應(yīng)用液固流化床，可連續(xù)進行再生反應(yīng)，少量催化劑能夠在高溫再生器內(nèi)間歇再生。以此提升I/O比、催化劑與原料的基礎(chǔ)時間，保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

3硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝比較

硫酸法烷基化與固體酸烷基化工藝比較，如下圖2所示。

基于上圖2比較，能夠得知：就烷基化反應(yīng)，就催化原料的不同，選擇的催化劑也各不相同，需要具體情況具體考慮;就烷基化油反應(yīng)為一級反應(yīng)，聚合物反應(yīng)為二級反應(yīng)，需要綜合考慮其選擇性;大分子縮合物不可避免，需要結(jié)合催化劑反應(yīng)與再生流程，以此減少催化劑的流失。

4 結(jié)束語

綜上所述，硫酸法烷基化本身具備悠久的歷史、成熟可靠的技術(shù)，但在其應(yīng)用中，需要配套使用廢酸處理裝置。硫酸法烷基化未來研究方向為固體酸烷基化，這類全新的工藝可減少腐蝕性，切實降低設(shè)備材料，減少工藝制備階段對生態(tài)環(huán)境的影響。

由于固體酸烷基化對原料質(zhì)量有較高的要求，在使用階段，需要注意以下幾項問題：1.就烷基化反應(yīng)，就催化原料的不同，選擇的催化劑也各不相同，需要具體情況具體考慮。2.就烷基化油反應(yīng)為一級反應(yīng)，聚合物反應(yīng)為二級反應(yīng)，需要綜合考慮其選擇性。3.大分子縮合物不可避免，需要結(jié)合催化劑反應(yīng)與再生流程，以此減少催化劑的流失。

總而言之，就固體酸烷基化裝置運行，由于工程建設(shè)經(jīng)驗不足，使得工藝制備風(fēng)險存在。且工藝制備階段，催化劑屬于專利產(chǎn)品，長期依賴進口，適用性不強。

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