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酸的力量：硫酸與氫氟酸如何在煉油廠中展開競爭？
在煉油廠的運作中，來自原油的化合物轉化至關重要。其中，烷基化單元（alkylation unit）發揮了關鍵作用，它能將異丁烷和低分子量的烯烴（主要是丙烯和丁烯的混合物）轉化為高辛烷值的汽油成分——烷基化產品。這一過程需在一種酸性催化劑的參與下進行，主要有硫酸（H2SO4）或氫氟酸（HF）。根據所使用的酸，烷基化單元分為硫酸烷基化單元（SAAU）和氫氟酸烷基化單元（HFAU）。這篇文章將深入探討這兩種酸如何在煉油廠中展開競爭，以及它們各自的優缺點。
烷基化過程的核心
烷基化的基本目的是通過將兩種短鏈的碳氫分子（異丁烷和輕烯）合併為一個長鏈的汽油範圍分子，來生產高品質的汽油混合成分。由於原油中只有10-40%的碳氫成分在汽油範圍內，煉油廠通常利用流體催化裂化單元（FCCU）將高分子量的碳氫轉化為更小且更具揮發性的化合物，然後再轉化為液態汽油。然而，FCC過程的副產品還包括其他低分子量的烯烴和異烷烴分子，而這些並不理想。烷基化則能將這些副產品轉化為較大的異烷烴分子，並且具有較高的辛烷值。
烷基化單元的產物，烷基化合物，主要由高辛烷值、支鏈的烷烴（大多是異庚烷和異辛烷）組成，因其極佳的抗爆性和清潔燃燒特性，成為汽油混合的優質選擇。
技術現狀和容量
自1940年第一批烷基化單元投入使用以來，至2009年全球已安裝約160萬桶每日容量，其中SAAU和HFAU技術各占80萬桶每日的市佔率。截至2016年初，根據《石油與天然氣期刊》，全球安裝的烷基化能力已達到205萬6035桶每日。在此之前，自2009年以來，90%以上的新增裝置基於SAAU技術。
在美國，121座煉油廠的總容量為18096987桶每日，其中擁有1138460桶每日的烷基化能力，而烷基化經典技術的競爭讓許多煉油廠考慮進行改建或新建烷基化單元。
催化劑的選擇
在決定建設烷基化廠時，適合的催化劑顯然至關重要。以硫酸為催化劑的烷基化需要大量的酸，這意味著需具備相對應的供酸設施和酸廢棄物的處理能力。而氫氟酸的使用，雖然同樣具有優良的催化效果，但其危險性使得生產和運輸過程受嚴格管控。
如果使用固體酸或離子液體作為替代，即使在催化劑選擇上有所突破，但目前的技術在實際應用中仍面臨有效性和回收的挑戰。
經濟考量
煉油廠在評估是否安裝烷基化單元時，必須考慮經濟效益。SAAU和HFAU在資本投資成本上相似，但技術上的要求和市場條件卻可能使得它們的競爭力各有所長。隨著市場對高品質汽油需求的持續增長，未來的烷基化技術，在安全性、效率及經濟性上勢必會持續深化競爭。
決策者必須問自己：在安全和效益之間，煉油業該如何選擇最合適的烷基化技術，以應對未來的市場挑戰?
