lumms硫酸法烷基化
烷基化系列基础知识及发展前景
烷基化系列基础知识及发展前景深度好文‖烷基化系列基础知识及发展前景，值得收藏！一、烷基化利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应过程。
烷基化反应作为一种重要的合成手段，广泛应用于许多化工生产过程。
1、简介烷基化是烷基由一个分子转移到另一个分子的过程。
是化合物分子中引入烷基（甲基、乙基等）的反应。
如汞在微生物作用下在底质下会烷基化生成甲基汞或二甲基汞。
工业上常用的烷基化剂有烯烃、卤烷、硫酸烷酯等。
铅的烷基化产物为烷基铅，其中四乙基铅常作为汽油添加剂，作防爆剂（烷基化工艺图如图一所示）。
图一：烷基化工艺图在标准的炼油过程，烷基化系统在催化剂(磺酸或者氢氟酸)的作用下，将低分子量烯烃(主要由丙烯和丁烯组成)与异丁烷结合起来，形成烷基化物(主要由高级辛烷，侧链烷烃组成)。
烷基化物是一种汽油添加剂，具有抗爆作用并且燃烧后产生清洁的产物。
烷基化物的辛烷值由所用的烯烃种类和采用的反应条件有关。
大部分原油仅含有有10%-40%可直接用于汽油的烃类。
精炼厂使用裂解加工，将高分子量的烃类转变成小分子量易挥发的产物。
聚合反应将小分子的气态烃类转变成液态的可用于汽油的烃类。
烷基化反应将小分子烯烃和侧链烷烃转变成更大的具有高辛烷值的侧链烷烃。
将裂解，聚合和烷基化相结合的过程可以将原油的70%转变为汽油产物。
另一些高级的加工过程，例如烷烃环化和环烷脱氢可以获得芳烃，也可以增加汽油辛烷值。
现代化炼油过程可以将输入的原油完全转变为燃料型产物。
在整个炼油过程中，烷基化可以将分子按照需要重组，增加产量，是非常重要的一环。
2、反应类型图二：反应式烷基化反应可分为热烷基化和催化烷基化两种。
由于热烷基化反应温度高，易产生热解等副反应，所以工业上都采用催化烷基化法。
主要的催化烷基化有：①烷烃的烷基化，如用异丁烯使异丁烷烷基化得高辛烷值汽油组分；②芳烃的烷基化，如用乙烯使苯烷基化；③酚类的烷基化，如用异丁烯使对甲酚烷基化。
烷基化也可以指金属烷基化，最典型的例子。
烷基化技术进展及其在汽油升级中的关键作用
烷基化技术进展及其在汽油升级中的关键作用针对烷基化技术进展、汽油升级中烷基化的关键作用为中心，分别从以下几个方面进行深入剖析，以此达到汽油升级目的的同时，发挥烷基化技术在汽油发展中的最大价值。
标签：烷基化技术;汽油升级;硫酸法烷基化;离子液体烷基化技术发展主要以烷基化油为主，异辛烷是其主要组成，本质属于C8异构烷烃混合物。
烷基化油辛烷值最高为95，此数值属于马达法辛烷值（MON），研究法辛烷值（RON）最高值可达到98。
两种研究方法下辛烷值存在差值，为催化裂化加氢汽油研究提供了机会。
烷基化技术在汽油升级中具有重要作用，其本身含硫量低以及不含氧等特点，帮助汽油组分重整芳烃，稀释汽油中的苯含量、硫、氮等杂质，并且将汽油整体的辛烷值提升，合理优化汽油组分。
1 烷基化技术进展研究1.1 液体酸烷基化技术研究1.1.1 氢氟酸法烷基化氢氟酸法烷基化的研究，主要以UPO、PHLLIPS两公司为主，以技术反映条件为载体，展开烷基化研究。
但是这两个公司在烷基化研究中反映系统方面出现研究差异。
UPO公司对于烷基化工艺处理，主要选择酸强制循环手段，以内部再生技术进行处理。
但是PHLLIPS公司虽然同样以酸为主要材料，但是则以重力循环手段为主，通过酸再接触技术完成烷基化处理。
酸重力循环手段下，可以将高酸介质中所需要的转动设备取消，有效控制酸泄漏点现象的出现，在很多方面体现出更多的安全性[1]。
1.1.2 硫酸法烷基化技术硫酸法烷基化技术是DUPONT公司、LUMMUS公司共同研究，但是80%的专利技术隶属于DUPONT公司。
DUPONT公司关于硫酸法烷基化技术的研究，主要结合STRATCO工艺为主，通过卧式列管式换热器为反映载体，有效处理工艺需求。
硫酸法烷基化反映中需要大量酸烃混合液，需要机械搅拌均匀[2]。
硫酸法烷基化技术中的STRATCO工艺具有腐蚀速率低的特点，并且反应能力高、温度低，相对其他工艺此工艺辛烷值更高，所以在实际應用中具有超高的价值。
硫酸法烷基化工艺的推进-文档
硫酸法烷基化工艺的推进烷基化工艺是炼厂气加工过程之一，是在催化剂（氢氟酸或硫酸）存在下，使异丁烷和丁烯（或丙烯、丁烯、戊烯的混合物）通过烷基化反应，以制取高辛烷值汽油组分的过程。
烷基化装置反应生成的烷基化油，其辛烷值高、敏感性（研究法辛烷值与马达法辛烷值之差）小，不含硫、芳烃、烯烃，具有理想的挥发性和清洁的燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。
烷基化工艺能充分利用炼厂气体资源的优点，而且，随着环保要求越来越高，烷基化工艺将是炼油厂中应用最广、最受重视的一种气体加工过程，而硫酸法烷基化更是适合我国诸多厂家操作的方式之一。
1烷基化工艺概况1.1 我国烷基化发展历程我国在20世纪60 年代建成硫酸法烷基化装置，近年来正在建设氢氟酸法烷基化装置。
我国从20 世纪60 年代中期到70 年代初期，由抚顺石油设计院和北京石油设计院分别承担设计，在兰州炼油厂、石油二厂、胜利炼油厂、荆门炼油厂先后建立了年加工1.5万〜6万t的硫酸法烷基化工业装置。
随着汽油向低铅和无铅方向发展，以及对高辛烷值汽油需求的增加，20 世纪80 年代以来国内烷基化工艺发展很快，生产和技术水平有了新的提高。
兰州、胜利、荆门、长岭等炼油厂和石油二 厂对原有的硫酸烷基化进行了技术改造，引进采用 国外先进技术(主要是美国 Stratco 硫酸烷基化技 术)。
1987 年 9 月，国内第一套氢氟酸烷基化装置 ( 6X104fa-1 )在天津炼 油厂试车成功。
与此同时， 有十几个炼油厂引进国外技术，相 继兴建了十余套 氢氟酸烷基化装置。
1.2 烷基化技术概况从目前的发展形势来看，烷基化技术分为三大 类：液体酸烷基化、固体酸烷基化及替代技术一一间接烷基化。
1.3 我国现状及发展趋势20世纪 90年代以后，我国很多地区正试图扩大烷基化工艺 的处理能力。
在技术开发方面，除了对现有的液体酸烷基 艺进行改造，以降低酸的污染程度外，也在大力 研究开发环境 友好的固体酸催化剂来代替液体酸催 化剂，这一研究课题已经 成为 21 世纪催化领域非连 续性技术进步的典型代表。
关于硫酸法烷基化工艺的推进
关于硫酸法烷基化工艺的推进发表时间：2019-09-03T17:01:54.680Z 来源：《科学与技术》2019年第07期作者：刘超[导读] 文章主要研究了关于硫酸法烷基化工艺推进的相关内容。
中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部天津市 300270摘要：烷基化油属于高辛烷值，具有良好抗爆性能，其蒸汽压相对较低，并没有含有芳烃以等物质，是硫含量相对较低的一种烷烃混合物质。
随着环境污染问题的凸显，随着汽车数量的增加，为了合理的控制汽车尾气污染等问题，就要重要汽油的升级换代。
因此，要加强对硫酸法烷基化工艺的研究。
基于此，文章主要研究了关于硫酸法烷基化工艺推进的相关内容。
关键词：硫酸法烷基化工艺；喷射反应器工艺；卧式搅拌反应器工艺；静态混合反应器工艺；硫酸法烷基化工艺在各种技术手段支持之下得到了广泛的发展。
而随着其配套设置的完善也为硫酸法烷基化工艺的优化与应用提供了有效的支持与参考，在无形之中推动了硫酸法烷基化工艺的发展。
1.我国烷基化装置发展现状随着人们环保意识的增强，我国环境保护法律也逐渐完善，现阶段在工业生产中清洁汽油标准呈现低硫、低芳烃、高辛烷值的发展方向，炼油工业对于燃料产品的指标要求更为严格，在生产中对于其清洁环保较为重视。
在现有的汽油组分构成中，其中高硫以及高烯烃含量的催化裂化汽油比例约为76.7%左右；催化重整汽油则为整体的15%左右，其中烷基化汽油约为整体的0.2%~0.5%左右。
烷基化汽油有着较为显著的低蒸气压、无硫、高辛烷值的优势，是较为理想的汽油调和成分。
现阶段，随着我国炼油装置以及其催化裂化装置规模的提升，异丁烷以及丁烯产能显著提升。
烷基化工艺就是通过催化剂，利用烷基化反应而产生高辛烷值汽油组分的一个过程。
烷基化工艺可以合理的利用炼厂气体资源，是较为关键的加工过程。
我国烷基化装置建设时间相对较早，其单套装置规模相对较小，开工率相对较低。
在整体上来说，我国国内的烷基化装置总生产能力以及其单套的装置规模与国外还是存在较为显著的差距问题，随着烷基化技术的不断发展，现阶段我国烷基化装置建设发展相对较快，取得了显著的效果。
硫酸法烷基化原料的净化研究
硫酸法烷基化原料的净化研究作者：苏传耀来源：《环球市场》2019年第05期摘要：采用碳四作为硫酸法烷基化原料，需要考虑碳四中含有的甲醇、二甲醚、丁二烯等杂质对装置运行和产品质量的不良影响。
基于这种认识，本文对硫酸法烷基化原料的净化工艺方法展开了分析，为碳四综合利用项目的实现提供参考。
关键词：硫酸法;烷基化;原料净化在石油化工生产领域，在实现液化石油气、天然气、燃料油等各种产品生产过程中，将产生大量异构化碳四。
为实现资源合理利用，一些民营炼化企业投资建设了碳四综合利用项目，将碳四当成是硫酸法烷基化原料用于生产。
但采用该方法对原料质量有一定要求，而石油化工生产产生的异构化碳四大多含有杂质，将导致烷基化装置运行和产品质量受到影响。
因此，需要加强硫酸法烷基化原料净化研究，从而达到碳四综合利用项目建设要求。
一、硫酸法烷基化原料杂质分析在硫酸法烷基化装置运行的过程中，原料碳四主要来源石油化工生产的加氢裂化装置、催化裂化装置和MTBE装置等装置，普遍携带有甲醇、丁二烯、二甲醚、氢气和水等杂质。
存在甲醇，在催化剂作用下会产生二甲醚或甲烷，导致烷基化催化剂性能受到影响，造成烷基化油的辛烷值和收率降低。
而丁二烯在烷基化过程中会反应生成酸溶性油，在降低辛烷值和收率的同时，影响产品质量。
二甲醚作为碳四中的主要杂质，在烷基化过程中会消耗大量硫酸，影响产品收率。
氢气和水的存在将导致硫酸催化剂受到影响，给烷基化装置带来腐蚀。
按照油气产品标准要求，在硫酸法烷基化生产过程中，还应使汽油辛烷值得到提高，同时使产品中烯烃含量得到降低[1]。
因此在碳四综合利用项目建设的过程中，需要对硫酸法烷基化原料进行净化，以便得到符合要求的石油化工产品。
二、硫酸法烷基化原料的净化工艺方法（一）脱醇工艺方法针对烷基化原料中含有的甲醇，可以采用脱醇工艺进行处理。
利用甲醇与水能够以任意比例互溶的特性，可以采取萃取法进行甲醇脱除。
在碳四中甲醇含量较低时，可以直接进行甲醇水洗塔的设置，操作温度为40℃，塔顶压力为9.5bar（G），塔底为12bar（G），使碳四从塔顶送出，萃取水直接排入污水处理系统。
浅析硫酸法烷基化装置原料加氢预处理工艺
LHSV定义为液体体积流量与催化剂体积之比，二者体积必须用同一种单位表示。在其它条件不变的情况下，空速增大物料在催化剂床层中的停留时间减少，反应效果会变差；反之，反应效果会变好。但空速与H2/丁二烯比、温度相比对工艺性能的影响较小。
1、不同原料杂质的影响
1.1丙烷和正丁烷
随着原料带入的丙烷不参与烷基化反应，但丙烷作为惰性组分留在系统中会降低烃相中异丁烷浓度，同时降低了异丁烷ຫໍສະໝຸດ 入酸相的速度，成为对反应有害的稀释剂。
1.2乙烯和乙硫醇
乙烯和和乙硫醇等进入到烷基化反应器时，不会与异丁烷发生烷基化反应，而是与硫酸发生加成反应生成硫酸氢乙酯。
2、加氢预处理工艺
2.1加氢工艺目的
由于丁二烯是在流化催化裂化（FCC）装置或者焦化装置中主要通过热裂化而产生的一种成分，而来自流化催化裂化（FCC）装置的混合碳四原来中丁二烯浓度偏高，同时，丁二烯作为耗酸的主要杂质，并且影响烷基化油产品收率和质量，因此很有必要将其脱除。加氢的方法可有效地脱除丁二烯，但该加氢工艺过程必须是高选择性的，因为单烯烃是烷基化的有用组分，在加氢过程中不能将其加氢，因此必须采用极具选择性的并且有较高异构化性能的催化剂和非常合适的工艺条件，以使混合碳四经过加氢脱丁二烯工艺处理后达到如下目的：
2)不希望的反应
不希望的反应包括正构烯烃加氢变成正构烷烃、异构烯烃加氢变成异构烷烃的反应，这些副反应的速度都远低于丁二烯加氢反应的速度，只有当丁二烯加氢接近完全时，才开始产生副反应。反应式如下：
CH2=CH-CH2-CH3 + H2 → CH3CH2CH2CH3
CH2=CH(CH3)-CH3 + H2 → CH3-CH2(CH3)-CH3
烷基化工艺及硫酸烷基化反应器研究进展
2017年第36卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1573·化 工 进展烷基化工艺及硫酸烷基化反应器研究进展李明伟，李涛，任保增（郑州大学化工与能源学院，河南 郑州 450001）摘要：目前烷基化研究主要集中在新型催化剂的开发和酸烃混合过程的强化，研究开发新型烷基化反应器是突破点之一。
本文综述了国内外碳四烷基化工艺技术现状，简述了硫酸、氢氟酸、离子液体、固体酸作为催化剂的反应工艺。
回顾了碳四烷基化反应机理，指出异丁烷的氢转移是反应的控速步骤，进而提出烷基化技术改进的关键是强化异丁烷向酸相的传质，并以此指导新型反应器的设计。
文章着重介绍了硫酸法烷基化反应器，将其按照混合方式分为搅拌混合式、静态混合式、喷射混合式以及剪切混合式等。
从原料混合、产物分离和传热等方面详细介绍了几种典型的硫酸法烷基化反应器，并对各种反应器的优缺点进行了总结，便于炼油企业结合自身优势选择合理的烷基化反应器及工艺路线。
关键词：烷基化；异丁烷；反应器；混合；聚结中图分类号：TE624.4+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）05–1573–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.003Advance of alkylation process and concentrated sulfuric acid alkylationreactorLI Mingwei ，LI Tao ，REN Baozeng（School of Chemical Engineering and Energy ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ）Abstract ：At present, the research of alkylation is mainly focused on the development of new catalysts and the strengthening of acid-hydrocarbon mixing process. The development of novel liquid acid alkylation reactors is one of the breakthrough points. In this paper, the status of alkylation technology at home and abroad were reviewed. The reaction process of solid acid ，sulfuric acid ，hydrofluoric acid and ionic liquid as catalyst were introduced. The mechanism of C 4 alkylation was also reviewed. Based on the fact that the H - transfer of isobutane is the control step of the reaction, it was reported in this paper that the key of the development of alkylation is to strengthen the mass transfer of isobutane to acid phase, which is of great significance to the design of novel reactors. The reactors for concentrated sulfuric acid alkylation ，which are divided into stirred mixing type, static mixing type, injection mixing type and shear mixing type according to the different ways of mixing ，were emphatically introduced. This paper discusses several typical sulfuric acid alkylation reactors, including reactants mixing, products separation, and heat transfer. The advantages and disadvantages of various reactors are summarized ，which is convenient for refiners to choose the reasonable alkylation reactor and process route. Key words ：alkylation ；isobutane ；reactors ；mixing ；coalescence2017年1月起，全国范围提前一年供应国Ⅴ标准汽、柴油，预计2017年国内汽油需求量为1.29亿吨[1]。
硫酸法烷基化工艺的推进
硫酸法烷基化工艺的推进作者：韩露来源：《中国科技博览》2015年第14期[摘要]烷基化油以无芳烃、无烯烃、低硫、低蒸汽压、高辛烷值（RON 94 ～ 96 MON 92 ～ 94）的特性使它成为调和汽油中的一个理想组分，同时，汽油中调入更多的烷基化油，可使汽油中其他组分得以稀释，有助于降低苯、芳烃和硫的含量。
另外，全部由支链烷烃组成的烷基化油，还具有低蒸汽压、高辛烷值和低辛烷值敏感度等特点。
生产工艺成熟简单，所以异丁烷与丁烯的烷基化反应工艺必将成为生产清洁的、高辛烷值汽油组分的重要过程，在当今倡导清洁能源、可持续性发展的今天必将得到推进。
[关键词]硫酸法烷基化；发展趋势；烷基化装置；操作指标中图分类号：TE624.48 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0372-01烷基化工艺是炼厂气加工过程之一，是在催化剂（氢氟酸或硫酸）存在下，使异丁烷和丁烯（或丙烯、丁烯、戊烯的混合物）通过烷基化反应，以制取高辛烷值汽油组分的过程。
烷基化装置反应生成的烷基化油，其辛烷值高、敏感性（研究法辛烷值与马达法辛烷值之差）小，不含硫、芳烃、烯烃，具有理想的挥发性和清洁的燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。
烷基化工艺能充分利用炼厂气体资源的优点，而且，随着环保要求越来越高，烷基化工艺将是炼油厂中应用最广、最受重视的一种气体加工过程，而硫酸法烷基化更是适合我国诸多厂家操作的方式之一。
1 烷基化工艺概况1.1 我国烷基化发展历程我国在20世纪60年代建成硫酸法烷基化装置，近年来正在建设氢氟酸法烷基化装置。
我国从20 世纪60年代中期到70年代初期，由抚顺石油设计院和北京石油设计院分别承担设计，在兰州炼油厂、石油二厂、胜利炼油厂、荆门炼油厂先后建立了年加工1.5万～6万t的硫酸法烷基化工业装置。
随着汽油向低铅和无铅方向发展，以及对高辛烷值汽油需求的增加，20世纪80年代以来国内烷基化工艺发展很快，生产和技术水平有了新的提高。
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C4xH8x+2
H2SO4 + CxHy (ASO) 2H2O + SO2 + CxHy-2
A World of Solutions
10
Sulfuric Acid Alkylation Fundamentals 硫酸法烷基化基本原理
A World of Solutions
Sulfuric Acid Alkylation Chemistry 硫酸法烷基化化学反应机理
Alkylation Reactions
������2 ������������4
2 i-C4H10 + C5H10 2 C8H18 CxH2x+2
������2 ������������4 ������2 ������������4
C8H18 + C5H12
C7H16 + C9H20 CyH2y + Cx-yH2(x-y)+2
– Contaminants, i.e. Butadiene, Mercaptans, Oxygenates 杂质，如丁二烯，硫醇，氧化物
10
California CaRFG3 加州标准
Euro 5 欧五
Sulfur, ppm 硫 Olefins, % 烯烃 Aromatics, % 芳烃 O + A, % 烯烃+芳烃 Benzene, % 苯 RVP, kPa Winter/Summer 蒸汽压 冬季/夏季 Effective 生效日期
Boiling Point, oF
Reference: Mr. Bill Piel, Tier Associates, USA
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5
Gasoline Specs 汽油标准
Olefins are among the most photo-chemically reactive components of automotive emissions with great ozone forming potential 汽车尾气中，烯烃的光化学反应活性最高、臭氧生成潜势 （OFP）最高 Light olefins and heavy aromatics present the biggest ozone yield contributing to SMOG and Greenhouse Effect 轻质烯烃和重质芳烃的高臭氧生成潜势使其成为雾霾和温 室效应的主要推手 Olefins are also known to cause carbon deposit/gum in car engines 烯烃会造成燃烧室积碳
i-C4+C4H8
������2 ������������4
224TMP, 233TMP & 234TMP
– Olefin Ranking: B2≥B1>IB>C3~C5 烯烃对目标产物选择性的排名
A World of Solutions
12
Sulfuric Acid Alkylation Chemistry 硫酸法烷基化化学反应机理
10
Olefins
Aromatics
5
Lt. FCC gasoline
Hvy. Reformate
Oxygenates
Toluene
2
ETBE Isomerate Ethanol Alkylate
1
N butane MTBE
0.5
High RVP increases Evaporative Emissions
8
Alkylation in China 中国的烷基化情况 Alkylate is an ideal blendstock to meet China’s clean energy needs 烷基化油在中国是一股理想的汽油调和组分来满 足中国的能源需求 Chinese gasoline pool is very deficient in alkylate 中国的汽油池中烷基化油所占比重严重不足 Spread developing b/w gasoline and LPG makes alkylation economical! 汽油与LPG的价差使得烷基化项目具有经济效益
Advances in Alkylation
Breaking the Low Reaction Temperature Barrier with CDAlky ® Technology
CDAlky®____克服低温反应束缚的先进烷基化技术
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Side Reactions 副反应
– Polymerization 聚合反应 – Hydrogen Transfer 氢转移 – Disproportionation 歧化 – Cracking 裂化 xC4H8
������������4,������2 ������������4
C4xH8x+2
A World of Solutions
Outline 提纲
Why Alkylate 烷基化油的意义
Sulfuric Acid Alkylation Fundamentals 硫酸法烷基化基本原理
CDAlky® Key Advantages CDAlky®技术的优势 CDAlky® Commercial Experience CDAlky®技术的工业应用业绩
4
Contribution to Ozone Formation 不同碳氢化合物生成臭氧的能力
Ozone Reactivity and Boiling Temperatures of Gasoline Alternatives
Paraffins
Ozone Yield ( gm Ozone / gm VOC )
A World of Solutions
500
35
150
30
50
28
10
25
10
15
4
10
24
18
40
40
40
-
40
25
22
35
China VI?
60 1 2.5 1 1 1 1 7.0 psi ~48 kPa Jan. 1, 2017 0.7 7.0 psi ~48 kPa Jan. 1, 2012 1
A World of Solutions
3
PM2.5 Contributors in Beijing 北京地区PM2.5的来源
Catering, automobile repair, Livestock and Poultry breeding, Construction and others 餐饮、汽车修 理、畜禽养殖、 建筑涂装等其…
By-Products 副产品
– Formation of Acid Soluble Oil (ASO) 酸溶性油的生成 • Esterification 酯化反应 • Polymerization 聚合反应 – SO2 2 C4H10 + H2SO4 mono & di-butyl sulfate 单丁基硫酸酯和二丁基硫酸酯 xC4H8
烷基化反应
– Exothermic Process 放热反应 – Sulfuric Acid = Catalyst 硫酸作催化剂 – Reaction of C4 Olefins with iC4 to Produce Trimethylpentane (TMPs) 碳四烯烃与异丁烷反应生成三甲基戊烷
50 100
Ideal Boiling Temperatures
Higher Temperatures increases Cold Cycle Exhaust HC's
250 300 350
150 200 Boiling Temperature ( F )
CARB & CEC "created" a low cost, external supply of Lt. Alkylate to replace Oxygenates in RFG
88/74 Jan. 1, 2000
88/72 Jan. 1, 2010
85/68 Jan. 1, 2014
85/65 June 1, 2012
85/65 Jan. 1, 2016
60 Jan. 1, 2009
7
Gasoline Blending Components in China 中国汽油池组成