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從FCC到烷基化：煉油過程中低分子量烯烴的轉化之路！
在當今製油行業中，烷基化單元（Alkylation Unit）扮演著至關重要的角色，其主要目的在於將低分子量的烯烴與異丁烷轉化為高辛烷值的汽油組分。這一過程通常依賴於酸催化劑，如硫酸或氫氟酸，展現出生產高質量汽油的能力。在煉油廠中，通過混合來自流化催化裂化單元（FCCU）的低分子烯烴與異丁烷，這一過程不僅提高了產物的價值，還有效地利用了FCC工藝中的副產物。
烷基化生產的產品，烷基化物是由高辛烷值、分支鏈的正己烷和正辛烷組成，是理想的汽油混合組分，因為其優異的抗爆性能和清潔燃燒特性。
在煉油過程中，原油僅含有10-40%的汽油範圍碳氫化合物，因此煉油廠通常需要利用FCCU將高分子量碳氫化合物轉化為較小且揮發性更強的產品，這些產品再凝聚成液體汽油。而烷基化過程的位置尤為重要，它能將FCC產生的低分子量烯烴和其他副產物轉化為高辛烷值的分子，擴大了煉油廠的運作效益。
技術能力與現有技術
自1940年以來首批烷基化單元投入使用。根據2009年的數據，全球已安裝容量達160萬桶/天，其中SAAU和HFAU技術各占800,000桶/天。隨著技術的進步，至2016年，已安裝的烷基化容量達到205.6萬桶/天。
SAAU技術目前已經成為安全性更高的選擇，近十年來新增的烷基化單元中，超過90%採用的是SAAU技術。
這一趨勢顯示出，儘管HFAU技術曾主導，但因安全原因，越來越多的煉油廠選擇了SAAU技術。根據數據，美國有121座煉油廠的整體烷基化能力為1,138,460桶/天，而烷基化產物一直是汽油中理想的組分，因其不含芳香烴及烯烴。
催化劑的選擇
催化劑的選擇對於烷基化單元的建設至關重要。硫酸和氫氟酸是常見的催化劑，兩者都有各自的優缺點。
硫酸催化劑
在SAAU中，大量的硫酸必須進行供應，這需要專門的廠房來處理。而利用WSA工藝可以再生消耗的硫酸，消除許多環境問題。
氫氟酸催化劑
相比之下，HFAU在消耗氫氟酸上則表現出更高的效率，需求量比SAAU少，但其危險性更高，要求更嚴格的運輸管理。
固體酸催化劑也可能成為未來的研發焦點，該技術於2015年首次商業化，顯示出新方法的潛力。
烯烴 Feedstock
烯烴原料一般來自FCCU，可能包含丁烯、異丁烯等。這些原料中也含有稀釋劑和其他可能影響產物品質的雜質。因此，確保高純度的烯烴和異丁烷是提高生產效率和產品質量的關鍵。
反應機制
反應過程中，催化劑使烯烴生成碳陽離子，進而與異丁烷反應。此反應在0-30°C的範圍內進行，並需要恰當的冷卻以控制反應的熱量。
高比率的異丁烷與烯烴能有效避免副反應，從而提高產品的辛烷值，確保生產出優質烷基化物。
經濟考量
煉油廠在考慮建造烷基化單元時，必須評估是否經濟可行。雖然SAAU和HFAU的資本投資相似，但兩者在工藝結構上有所不同。安全性、原料供應和成本控制都是關鍵因素。
在當今的市場中，汽油的需求和價格波動使得這一領域的經濟考量愈加複雜。未來，隨著技術持續進步，煉油業面臨的挑戰與機遇也將變得更加多元化。
隨著烷基化技術的發展，未來的煉油行業將會出現怎樣的風潮呢?
