烷基化油——助力國(guó)VI燃油升級(jí)

　　近年來(lái)，中國(guó)北京及其他各地陸續(xù)出現(xiàn)或持久或短暫的霧霾天氣，而霧霾主要由PM2.5、PM10、SOx以及NOx等物質(zhì)造成。據(jù)悉，北京霧霾的主要形成因素中，車(chē)輛尾氣約占20%以上。由此可見(jiàn)，汽車(chē)尾氣在霧霾成因中占主要作用。隨著世界人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)需求的增長(zhǎng)，汽車(chē)的數(shù)量將繼續(xù)攀升，尤其是在中國(guó)和印度等發(fā)展中國(guó)家。不可避免地會(huì)加劇由烯烴、芳香族化合物以及來(lái)自汽車(chē)汽油的硫和氮化合物等雜質(zhì)燃燒引起的環(huán)境污染。由于環(huán)境問(wèn)題，環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)變得越來(lái)越嚴(yán)格。

　　我國(guó)已于2016年重新修訂并出版了全新的車(chē)用汽油標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)也已于2019年1月1日起全面實(shí)施。通過(guò)對(duì)比國(guó)IV、國(guó)V和國(guó)VI車(chē)用汽油的標(biāo)準(zhǔn)，我們不難發(fā)現(xiàn)，汽油中的芳烴、硫和烯烴等含量都在最新的國(guó)VIB標(biāo)準(zhǔn)中做出了更加嚴(yán)格的限制，在含硫量等方面已與歐V標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)。因此，非常有必要提高汽油的質(zhì)量并使其更環(huán)保。

　　目前，汽油中主要含有催化裂化油、異構(gòu)化油、重整汽油、醚化汽油及烷基化油等多種調(diào)合成分。烷基化油、甲基叔丁基醚(MTBE)、乙醇都是常用的用于提高RON的汽油調(diào)合組分。MTBE的含氧量較高，且會(huì)影響地下水，屬三類(lèi)致癌物。國(guó)際上也因此逐漸對(duì)MTBE在汽油里的添加含量進(jìn)行限制甚至禁用。乙醇作為一種替代能源，目前正受到國(guó)家的重視和推廣。而乙醇熱值僅是普通汽油的61%，且由于其出色的親水性在乙醇的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中均需要注意防水。其優(yōu)良的溶解性及燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的乙酸，在乙醇含量高于15%時(shí)會(huì)對(duì)車(chē)內(nèi)零件產(chǎn)生一定的腐蝕性。因此目前中國(guó)對(duì)車(chē)用乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)中乙醇添加量限制為10%。

　　相比上述汽油添加劑，烷基化油具有下列明顯的優(yōu)勢(shì)：

　　01烷基化油辛烷值高，以異丁烷和烯烴反應(yīng)生成的烷基化油保留了烯烴高辛烷值的特點(diǎn)，且馬達(dá)法辛烷值(motor octane number, MON)和研究法辛烷值(research octane number, RON)的差別較小，具有良好的抗爆性;

　　02Reid蒸汽壓低，更容易滿(mǎn)足降低汽油整體蒸汽壓的要求，可以更多地添加廉價(jià)、蒸汽壓高、辛烷值低的組分;

　　03燃燒熱高、燃燒完全，可以在高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，能提供更強(qiáng)勁的動(dòng)力，提高汽油的續(xù)航;

　　04烷基化油本身不含芳烴、烯烴，無(wú)毒，可以降低汽油的烯烴及芳烴含量，不含鉛、錳等有毒的重金屬物質(zhì)，運(yùn)輸及使用過(guò)程中更安全。

　　綜上所述，烷基化油是一種對(duì)環(huán)境友好，性能卓越的汽油調(diào)合組分。為了滿(mǎn)足汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)烷基化油的需求也在日益增加。在汽油池中烷基化油的占比中，世界平均水平為8%，美國(guó)14%，而我國(guó)近幾年烷基化油僅2% ~ 5%。按照國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用汽油，烷基化油比例為8% ~ 10%，需求量達(dá)到12 ~ 15 Mt/a。

　　烷基化油是一種由大量帶支鏈的長(zhǎng)鏈烷烴組成的復(fù)雜混合物，由異丁烷和丁烯(isobutane and butene, C4)在強(qiáng)酸催化作用下通過(guò)烷基化反應(yīng)合成制備。烷基化工藝也是目前最重要的大型煉化反應(yīng)工藝之一。C4原料可從催化裂化裝置(FCC)中獲得。烷基化反應(yīng)過(guò)程的強(qiáng)酸催化劑主要有以下四種：硫酸(sulfuric acid, H2SO4)、氫氟酸(hydrofluoric acid, HF)、離子液體(ionic liquid，IL)和固體酸(solid acid)。

　　C4烷基化反應(yīng)是一個(gè)快速放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制溫度，反應(yīng)溫度往往處于低溫(5°C及以下)，且需要快速移走反應(yīng)熱，避免隨溫度上升，副反應(yīng)不可控激增。

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