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石大研发的复合离子液体碳四烷基化工艺技术成功实现工业应用

近年来,我国汽油消费量不断增长,机动车尾气排放量已成为城市大气污染的重要来源。为进一步改善空气质量,国家将于近期实施污染物排放更加严格的国VI标准。而碳四烷基化是实现汽油质量升级的关键过程之一。

石大徐春明教授、刘植昌教授的科研团队研发的具有完全自主知识产权的复合离子液体碳四烷基化工艺技术成功实现工业应用,今年11月,世界首套15万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业装置在中国石油哈尔滨石化公司投产,突破了传统工艺的技术壁垒,烷基化油辛烷值达96以上,产品各项指标达到设计标准,状态良好。

碳四烷基化汽油具有辛烷值高、无硫、无烯、无芳等优点,是生产满足国VI标准商品汽油不可缺少的理想调和组分。传统碳四烷基化工艺以浓硫酸或氢氟酸为催化剂,存在严重的设备腐蚀和安全、环保隐患,其工业应用受到了越来越大的挑战。因此,环境友好的碳四烷基化工艺技术的开发一直是世界炼油工业的焦点。

面向碳四烷基化超清洁汽油生产的重大需求,自2000年开始,徐春明教授、刘植昌教授带领的研究团队在国家自然科学基金委、中国石油、壳牌石油公司以及学校的项目支持下,以清洁燃料生产和离子液体催化两大研究领域的交叉点——离子液体碳四烷基化为切入点,开展了基础研究、中试试验和工业放大,最终实现了该创新技术的工业推广。在2013年8月建成山东德阳化工有限公司10万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业生产示范装置的基础上,今年11月,由中国石油集团东北炼化工程有限公司总承包的哈尔滨石化公司15万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业生产装置开车圆满成功,已经稳定运行数周。

研究团队原创设计合成了兼具高活性和高选择性的复合离子液体催化剂;开发了离子液体活性的定量检测方法,以及分步协控补充B酸/L酸活性组分的再生技术;研制开发了新型离子液体烷基化专用反应器和分离设备,并集成了原料预处理-催化反应-离子液体再生-分离回收等过程,形成了具有完全自主知识产权的复合离子液体碳四烷基化工艺技术。该项工艺技术打破了国外公司清洁汽油生产的技术垄断,攻克了困扰炼油行业几十年的世界性难题,整体工艺技术处于国际领先水平,获授权中国发明专利17项、国际发明专利30项,先后获得2014年中国石油和化学工业联合会技术发明特等奖、2017年国家技术发明二等奖,入选2014年度中国高等学校十大科技进展。

目前,该工艺技术应用企业“三废”排放显著降低,与国外浓硫酸烷基化技术相比,可节约投资40%。中国石化工程建设有限公司(SEI)和中国寰球工程有限公司(HQCEC)也签署了该工艺技术的合作推广协议。

 

 

中国石油哈尔滨石化公司15万吨/年复合离子液体碳四烷基化装置

 

 

中国石油哈尔滨石化公司15万吨/年复合离子液体碳四烷基化装置鸟瞰图

 

 

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