在中國環(huán)保部嚴格的汽車排放控制標準和日益嚴格的工廠操作安全標準的推動下,中國的煉油廠正著手實施基于離子液體催化劑的新型汽油烷基化技術。2018年11月,中國石油哈爾濱石化有限責任公司離子液體烷基化裝置開工成功,該裝置規(guī)模為150 kta,采用中國石油天然氣股份有限公司(簡稱中國石油)、中國石油大學(北京)和中國東北煉油化工有限公司合作開發(fā)的離子液體烷基化技術,是世界上首套離子液體烷基化工業(yè)裝置。該裝置是4套新的烷基化裝置中的第1套,4套裝置的總能力將超過500 kta。其他包括中國石化九江分公司和安慶分公司以及中國石油格爾木煉油廠的3套裝置在建。目前,總計有10套離子液體催化異丁烷烷基化裝置的許可證已與中國的主要國有煉油廠達成協(xié)議。這些裝置的產能從50 kta到400 kta不等。
該新烷基化技術被稱為“離子烷基化”,其基礎是復合離子液體(CIL)化學,試驗結果表明,離子烷基化反應生成的烷基化汽油的辛烷值和揮發(fā)性與硫酸烷基化相當。均相CIL催化劑采用改性的酸性氯鋁酸鹽離子液體。添加劑(據報道其中一種包括氯化亞銅)會改變烷基化產物的分布,使其更接近HF或H2SO4催化的烷基化產物。
目前,雪佛龍公司也正在將其離子液體催化烷基化技術商業(yè)化。該公司在其位于美國猶他州鹽湖城的煉油廠運營了5年的一個小型示范裝置中驗證了該項技術。雪佛龍公司于2016年9月向霍尼韋爾UOP公司發(fā)放了“ISOALKY”技術的許可證。2017年,雪佛龍公司開始將其鹽湖城煉油廠的氫氟酸(HF)烷基化裝置改造為ISOALKY技術,改造預計很快完成,將在2020年全面投入使用。由HF烷基化轉化為離子液體烷基化所需的3年改造期可以看出工藝改進實屬不易。從一種烷基化技術到另一種烷基化技術的轉化可能非常昂貴。例如,從HF烷基化轉化為H2SO4烷基化所產生的費用估計約為同等規(guī)模新建H2SO4烷基化裝置成本的80%。雖然H2SO4烷基化裝置的操作被認為比HF烷基化裝置更安全,但缺乏顯著的經濟效益,使煉油廠不愿做出改變。雖然離子液體催化劑可以降低與酸溢出相關的危害,同時還具有減少腐蝕的性能優(yōu)勢,但迅速決定是否采用ISOALKY技術進行裝置改造還是可能面臨上述挑戰(zhàn)。事實上,無論是中國石油的工藝,還是雪佛龍UOP公司的工藝,對于新建烷基化裝置來說,可能都會更為有利。
硫酸烷基化工藝,如杜邦清潔技術公司的STRATCO工藝,可能仍然是新型離子液體催化烷基化技術的主要競爭對手。杜邦公司于2018年7月成功獲得為科威特PRIZe煉油廠建造STRATCO裝置的許可證,該煉油廠是迄今為止最大規(guī)模的新建煉油廠。2018年11月,杜邦公司宣布了與洛杉磯Krotz Springs的Alon煉油公司合作的另一個STRATCO的許可證。
杜邦清潔技術公司最近宣布推出的DuPontTMConvExSMHF烷基化轉化技術可以大大降低HF烷基化裝置轉化為硫酸烷基化裝置的成本。杜邦公司聲稱,其新技術將使轉化成本降低到相當于新建H2SO4烷基化裝置成本的40%~60%。