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酸的力量：硫酸与氢氟酸如何在炼油厂中展开竞争？
在炼油厂的运作中，来自原油的化合物转化至关重要。其中，烷基化单元（alkylation unit）发挥了关键作用，它能将异丁烷和低分子量的烯烃（主要是丙烯和丁烯的混合物）转化为高辛烷值的汽油成分——烷基化产品。这一过程需在一种酸性催化剂的参与下进行，主要有硫酸（H2SO4）或氢氟酸（HF）。根据所使用的酸，烷基化单元分为硫酸烷基化单元（SAAU）和氢氟酸烷基化单元（HFAU）。这篇文章将深入探讨这两种酸如何在炼油厂中展开竞争，以及它们各自的优缺点。
烷基化过程的核心
烷基化的基本目的是通过将两种短链的碳氢分子（异丁烷和轻烯）合并为一个长链的汽油范围分子，来生产高品质的汽油混合成分。由于原油中只有10-40%的碳氢成分在汽油范围内，炼油厂通常利用流体催化裂化单元（FCCU）将高分子量的碳氢转化为更小且更具挥发性的化合物，然后再转化为液态汽油。然而，FCC过程的副产品还包括其他低分子量的烯烃和异烷烃分子，而这些并不理想。烷基化则能将这些副产品转化为较大的异烷烃分子，并且具有较高的辛烷值。
烷基化单元的产物，烷基化合物，主要由高辛烷值、支链的烷烃（大多是异庚烷和异辛烷）组成，因其极佳的抗爆性和清洁燃烧特性，成为汽油混合的优质选择。
技术现状和容量
自1940年第一批烷基化单元投入使用以来，至2009年全球已安装约160万桶每日容量，其中SAAU和HFAU技术各占80万桶每日的市占率。截至2016年初，根据《石油与天然气期刊》，全球安装的烷基化能力已达到205万6035桶每日。在此之前，自2009年以来，90%以上的新增装置基于SAAU技术。
在美国，121座炼油厂的总容量为18096987桶每日，其中拥有1138460桶每日的烷基化能力，而烷基化经典技术的竞争让许多炼油厂考虑进行改建或新建烷基化单元。
催化剂的选择
在决定建设烷基化厂时，适合的催化剂显然至关重要。以硫酸为催化剂的烷基化需要大量的酸，这意味着需具备相对应的供酸设施和酸废弃物的处理能力。而氢氟酸的使用，虽然同样具有优良的催化效果，但其危险性使得生产和运输过程受严格管控。
如果使用固体酸或离子液体作为替代，即使在催化剂选择上有所突破，但目前的技术在实际应用中仍面临有效性和回收的挑战。
经济考量
炼油厂在评估是否安装烷基化单元时，必须考虑经济效益。 SAAU和HFAU在资本投资成本上相似，但技术上的要求和市场条件却可能使得它们的竞争力各有所长。随着市场对高品质汽油需求的持续增长，未来的烷基化技术，在安全性、效率及经济性上势必会持续深化竞争。
决策者必须问自己：在安全和效益之间，炼油业该如何选择最合适的烷基化技术，以应对未来的市场挑战?
