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用效果較好的高辛烷值汽油調和組成成分，本文通過分析了不同烷基化工藝技術特點，通過對比不同技術的優缺點，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特點，本文所有研究結果僅供參考。

關鍵詞：硫酸法烷基化;固體酸烷基化;工藝簡介;技術特點;工藝比較

烷基化油屬于一種應用效果較好的高辛烷值汽油調和組成成分，一般由異丁烷和丁烯反應生成烷基化油，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為主，硫酸法烷基化技術至今已經具備60多年的歷史，擁有了成熟、可靠的技術。目前，全球范圍內硫酸法烷基化工藝生產裝置總計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，并逐步應用硫酸法烷基化工藝，全國范圍內總計9套硫酸法烷基化設備，如下表1所示。

硫酸法烷基化的應用優點包括：具備豐富的資源，且工藝成本較低，選擇性較好，回收連續性較強，物質活性較高，能夠實現裝置運行周期的延長。就硫酸腐蝕設備而言，硫酸法烷基化工藝消耗酸較大，工藝制備階段產生的大量酸渣會污染環境。必須要配備再生裝置，加強廢酸處理，才可切實解決環境污染問題。

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。生產階段產生的酸渣、堿渣嚴重危害周圍環境，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，已經經歷了25年的研究時間。大量研究結果顯示，就新開發的固體催化劑，應用在異丁烷-丁烯，烷基化生產階段，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性、小腐蝕性的優勢。

固體酸烷基化工藝，通過借助輕烯烴生產出來的烷基化油，可保障烷基化油生產質量。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用效果更為顯著。

2 工藝技術特點

烷基油屬于一種應用效果較好的高辛烷值汽油調和組成成分，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基本相同，主要包含原料預處理、催化劑反應、產品分離三部分。由于原料預處理較為簡單，其優點在于原料適應性較強，不需要選擇干燥、加氫方式，只需要進行脫除即可。

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

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，主要包含原料預處理、催化劑反應、產品分離三部分。

原料預處理階段，選擇的是加氫技術，促使原料中的大分子分裂化解成小分子，原料內的1-丁烯異構化為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。

反應階段，設備裝置屬于核心部分，其工藝流程與FCC裝置基本相似，通過應用液固流化床，可連續進行再生反應，少量催化劑能夠在高溫再生器內間歇再生。以此提升I/O比、催化劑與原料的基礎時間，保障產品生產質量。

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，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;就烷基化油反應為一級反應，聚合物反應為二級反應，需要綜合考慮其選擇性;大分子縮合物不可避免，需要結合催化劑反應與再生流程，以此減少催化劑的流失。

4 結束語

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，但在其應用中，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，切實降低設備材料，減少工藝制備階段對生態環境的影響。

由于固體酸烷基化對原料質量有較高的要求，在使用階段，需要注意以下幾項問題：1.就烷基化反應，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.就烷基化油反應為一級反應，聚合物反應為二級反應，需要綜合考慮其選擇性。3.大分子縮合物不可避免，需要結合催化劑反應與再生流程，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，由于工程建設經驗不足，使得工藝制備風險存在。且工藝制備階段，催化劑屬于專利產品，長期依賴進口，適用性不強。

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