閆雪成
摘 要 隨著環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格,對(duì)車(chē)用汽油添加劑提出了更高的要求,在油品中適量的添加異辛烷,能夠有效減少尾氣污染,是油品中理想的添加劑,具有非常廣泛的發(fā)展前景。異辛烷中主要的加工方法就是烷基化法,離子液體烷基化法是我國(guó)首創(chuàng)的綠色環(huán)保工藝,對(duì)改善環(huán)境保護(hù)有著十分重要的意義。
關(guān)鍵詞 油品添加劑;異辛烷;生產(chǎn)工藝;技術(shù)
自2017年1月1日起,全國(guó)開(kāi)始全面推廣符合國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)用油,油品的升級(jí),能夠降低汽車(chē)尾氣中的有害成分,是我國(guó)的一項(xiàng)重大舉措,我國(guó)油品中的烯烴、芳烴等有害物質(zhì)的含量比歐V、美國(guó)的含量標(biāo)準(zhǔn)都要高,我國(guó)雖然在不斷提高汽油的標(biāo)準(zhǔn),但是降下來(lái)的只有硫和錳,烯烴與芳烴等有害物質(zhì)的含量幾乎沒(méi)有變化。
1 異辛烷合成機(jī)理
異辛烷合成的方式有:異丁烯二聚加氫間接烷基化、異丁烷與異丁烯反應(yīng)直接烷基化,兩者通過(guò)直接與間接的方式得到產(chǎn)物,兩種工藝都可以使用碳正離子化學(xué)中的鏈增長(zhǎng)進(jìn)行合成。間接烷基化法需要在溫度適宜的情況下,異丁烯二聚得到2,2,4-三甲基-1-戊烯,用硫酸做催化,將異丁烯轉(zhuǎn)換為混合烯烴,其分子量比原來(lái)的大,混合烯烴在催化劑的反映下生產(chǎn)異辛烷。直接烷基化法的反應(yīng)機(jī)理與異丁烯二聚加氫相似,異丁烷是一種負(fù)氫離子,將負(fù)氫離子傳給正離子,生成異辛烷,異丁烷會(huì)隨著負(fù)氫離子轉(zhuǎn)換為叔丁基正離子[1]。
2 異辛烷生產(chǎn)工藝
異辛烷生產(chǎn)包括的系統(tǒng)有原理處理系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)等,當(dāng)原料醚C4經(jīng)加氫脫出丁二烯后,與芳后混合進(jìn)入脫輕烴塔脫出,然后與脫異丁烷塔混合進(jìn)入烷基化反應(yīng)器中,以硫酸為催化劑,將物料加入酸沉降器中,將硫酸分離,形成異辛烷,在工藝加工過(guò)程中異辛烷裝置中生成的廢棄硫酸進(jìn)行裂解,制取SO2爐氣,并用酸洗凈化,兩轉(zhuǎn)兩吸接觸法工藝使硫酸再生,再生后的濃硫酸將全部返回異辛烷裝置中。
2.1 間接烷基化
UOP公司開(kāi)發(fā)的INALK工藝采用的是疊合、烯烴飽和技術(shù),采用固態(tài)酸催化劑,將烯烴與異丁烯在疊合的裝置中發(fā)生反應(yīng)個(gè),生成異構(gòu)烯烴混合物,在去除環(huán)氧后,進(jìn)入到穩(wěn)定塔生產(chǎn)烷烴汽油。INALK與傳統(tǒng)的工藝相比,有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),INALK工藝不用專(zhuān)門(mén)設(shè)定異丁烯的量,用于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。還可以根據(jù)不同的操作以及現(xiàn)場(chǎng)的條件,選取不同的催化劑,通過(guò)優(yōu)化操作條和增加氫段等措施,是現(xiàn)有的催化疊合裝置能夠改造成INALK工藝裝置。Kellogg Brown & Root (KBR)開(kāi)發(fā)的異辛烷工藝,是采用了成熟的二聚加氫技術(shù),異丁烯二聚發(fā)生反應(yīng)后生產(chǎn)異辛稀,在液相進(jìn)行,催化劑采用的是酸性離子,反應(yīng)器為液相固定床。通過(guò)蒸餾系統(tǒng)將異辛烷進(jìn)行回收,并將其進(jìn)行加工,該工藝手法結(jié)構(gòu)緊湊,成本較低,MTBE裝置也使用該工藝,將該工藝代替MTBE,操作上不會(huì)受到太大的影響。
2.2 直接烷基化
(1)液體酸烷基化
液體酸烷基化分為氫氟酸與濃硫酸,其中氫氟酸屬于揮發(fā)性物質(zhì),降低氫氟酸的揮發(fā)性是需要重點(diǎn)研究。采用revap的工藝方法能夠讓空氣中的酸點(diǎn)降至最低,然后利用催化劑將沸點(diǎn)進(jìn)行分離,或者采用蒸氣壓的方式將其分離,以此降低氫氟酸的揮發(fā)效果,將霧化點(diǎn)降到最低,此種工藝主要應(yīng)用在工業(yè)的生產(chǎn)中。硫酸烷基在近年來(lái)的發(fā)展中在市場(chǎng)上占據(jù)了一定的地位,從反應(yīng)物與催化劑的混合進(jìn)行分析,臥式攪拌工藝成熟,采用葉輪攪拌反應(yīng)器,將酸烴進(jìn)行攪拌混合,反應(yīng)的溫度控制在6攝氏度之內(nèi),然后反應(yīng)物會(huì)經(jīng)過(guò)酸洗到達(dá)分餾單元中,但是此種工藝也存在一定的問(wèn)題,在工作的過(guò)程中容易被酸腐蝕掉,需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換,由于低溫下的硫酸年度高,功率大,造成節(jié)能消耗的壓力也大。
(2)固體酸烷基化
固體酸烷基化工藝方法是一種較為環(huán)保的液體酸法,在未來(lái)的發(fā)展中將會(huì)成為主流的方向,其中以Alkyclean工藝為主,該工藝的催化劑是沸石,載體是鉑金,鉑金在載體上形成酸性中心,完成烷基化,該工藝具有無(wú)毒的特質(zhì),使用的壽命時(shí)間長(zhǎng),該工藝采用的反應(yīng)器是ATM,三臺(tái)機(jī)器串聯(lián)高速運(yùn)轉(zhuǎn)工作,三臺(tái)機(jī)器分別實(shí)現(xiàn)緩和再生、烷基化以及加溫后再生的作用,三臺(tái)設(shè)備輪番工作,連續(xù)運(yùn)行。K-SAAT采用ExSact沸石催化劑,屬于負(fù)載加氫金屬催化劑,此種催化劑不僅從酸性中心選擇,內(nèi)部也是經(jīng)過(guò)進(jìn)行的設(shè)計(jì),生成高辛烷值的烷基化油,加快了催化劑內(nèi)部的傳遞,防止催化劑的失效。給工藝采用兩臺(tái)固定床,分別進(jìn)行工作與再生的功能,K-SAAT工藝投入費(fèi)用非常低,與硫酸法相比,再生費(fèi)用降低了80%,發(fā)展前景樂(lè)觀。此種工藝采用的催化劑是濃硫酸的固體,然后將濃硫酸吸附在載體中。主要包括原料處理,烷基化反應(yīng)以及脫硫、脫酸等,主要反應(yīng)器是固定床系統(tǒng),F(xiàn)BA工藝反應(yīng)系統(tǒng)效率高,能耗低,腐蝕效率慢,可用于常規(guī)材料的制作中,制造成本低,發(fā)展前景好。
(3)離子液體烷基化
離子液體烷基法是在異辛烷最常用的一種方法,具有非常高的反應(yīng)活性特質(zhì),同時(shí)還具有固體酸獨(dú)有的特點(diǎn),不易揮發(fā)性。以離子液體為催化的烷基化工藝,每年有十二萬(wàn)噸的裝置,并一次成功,是世界上首套離子液體烷基化生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)技術(shù)是離子液體催化碳四烷基化,催化劑為符合離子催化劑,此種催化劑不易揮發(fā),腐蝕性小,環(huán)境污染小,能夠循環(huán)再生等優(yōu)點(diǎn),是一種新型的催化材料,采用此種工藝生產(chǎn)出的烷基化油不含硫、烯烴與芳烴等有毒物質(zhì),馬達(dá)值達(dá)到了97以上,是最理想的清潔汽油調(diào)和組成,在市場(chǎng)上的發(fā)展前景十分廣闊[2]。
3 結(jié)束語(yǔ)
異辛烷是一種辛烷值高、無(wú)硫、無(wú)氧,是目前我國(guó)最為流行的一種油品添加劑,最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠減少空氣的污染。在油品中添加異辛烷,能夠在一定的程度上降低汽油中存在的有害物質(zhì),比如烯烴和芳烴等,同時(shí)還能夠促進(jìn)汽油的充分燃燒,減少汽車(chē)尾氣造成的污染,社會(huì)的發(fā)展推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,人們的生活質(zhì)量也在不斷地提高,因此,對(duì)身邊的一切事物都提出了更高的要求,我國(guó)在環(huán)境保護(hù)方面要做出成績(jī),對(duì)汽車(chē)尾氣嚴(yán)格治理。研究出更為先進(jìn)的油品添加劑,大大減少汽車(chē)尾氣污染,使人們的生活質(zhì)量得到有力的保障。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖傳豪.油品添加劑異辛烷及其生產(chǎn)技術(shù)[J].濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2017,30(5):95-97.
[2] 王家祥,王凱,袁本旺.異辛烷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J].當(dāng)代化工,2016,45(7):
1480-1484.