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复合离子液体碳四烷基化新技术:为油品升级贡献“中国方案”
作者:张欢  发布时间:2019-7-18  点击量:677 次  关闭

传统浓硫酸与氢氟酸烷基化工艺存在严重的设备腐蚀及潜在环境污染与人身危害等问题,开发环境友好的新型碳四烷基化工艺一直是世界炼油工业最具挑战性的课题。中国石油大学(北京)开发的复合离子液体碳四烷基化技术解决了这些问题,为汽油清洁化生产和全面质量升级,尤其是满足国Ⅵ标准汽油的生产,提供了一种新的解决方案。该项目获得2017年度国家技术发明二等奖。

碳四烷基化是利用炼厂副产品液化气中的异丁烷与丁烯,在强酸催化下生成异辛烷为主的烷基化汽油过程。烷基化汽油具有辛烷值高、无硫、无烯烃、无芳烃等优点,是清洁汽油必不可少的调和组分。但传统碳四烷基化工艺以液体浓硫酸或氢氟酸为催化剂,带来了设备腐蚀及环境问题。

为攻克这一难题,中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室离子液体研究团队从2000年开始进行离子液体催化碳四烷基化研究,在酸性离子液体催化碳四烷基化反应机理的研究基础上,发明了一种替代液体浓硫酸或氢氟酸的新型复合离子液体催化剂,这是一种绿色、安全、环保的碳四烷基化新技术。

该技术实现了三大创新突破,创新性地设计合成了兼具高活性和高选择性的双金属复合离子液体,发明了分步协控补充B酸和L酸活性组分的再生技术,还开发了新型静态混合反应器、新型旋液分离器等专用设备。

在项目研究取得突破后,研究团队与山东德阳化工有限公司合作,于2013年初建成了世界首套10万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业装置,并实现了工业化运行。

2014年1月,中国石油和化学工业联合会组织专家对这套工业化装置进行了72小时连续运行考核。现场考察专家组这样评价:该10万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业装置运行稳定,工艺先进合理、成熟可靠、清洁安全。装置运行期间未见安全隐患和环境危害隐患,与浓硫酸和氢氟酸烷基化相比更加安全环保。该装置可以生产无硫、无芳、无烯的超清洁汽油调合组分,具有良好的环境、社会和经济效益,是世界首套复合离子液体碳四烷基化工业生产装置,整体达到国际领先水平。

经过3年运行,2016年5月,石化联合会再次对该工业装置的长周期运转情况及技术成熟度进行了工业现场考核。经鉴定,该装置在3年的运行过程中,复合离子液体催化剂的活性指数控制在1.10以上,产品的研究法辛烷值保持在95以上。累计3年的运行数据显示,该装置与浓硫酸和氢氟酸烷基化相比更加安全环保,符合绿色发展的要求;同时经济效益显著,3年内共产生燃油消费税2.9亿元,企业利润3700万元,直接经济效益3.27亿元。

离子液体研究领域领军人物、美国总统绿色化学挑战奖得主Kenneth R.Seddon教授表示:“相比之前的硫酸法,该技术增加了装置40%的处理容量(约每天248吨),极具经济吸引力,是石化领域的先驱。”



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