Artículo profundo y valioso ‖ Conocimientos básicos sobre la serie de alquilación y sus perspectivas de desarrollo; ¡vale la pena guardarlo!

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Artículo profundo y valioso ‖ Conocimientos básicos sobre la serie de alquilación y sus perspectivas de desarrollo; ¡vale la pena guardarlo! Artículo profundo y valioso ‖ Conocimientos básicos sobre la serie de alquilación y sus perspectivas de desarrollo; ¡vale la pena guardarlo! 1. Formas de aumentar el número de octano de la gasolina. 2) Técnica de alquilación de líquidos iónicos. 　　Artículo profundo y valioso ‖ Conocimientos básicos sobre la serie de alquilación y sus perspectivas de desarrollo; ¡vale la pena guardarlo! 　　 　　I. Alquilación: Proceso mediante el cual se introducen grupos alquílicos en las moléculas de compuestos orgánicos, a través de reacciones de adición o sustitución. La reacción de alquilación, como método sintético importante, se utiliza ampliamente en muchos procesos de producción química. 　　1. Introducción 　La alquilación es el proceso por el cual un alquilo se transfiere de una molécula a otra. Es la reacción en la que se introducen alquilos (metilo, etilo, etc.) en las moléculas de compuestos. El mercurio, bajo la acción de los microorganismos en el sedimento, se alquila para formar metilmercurio o dimetilmercurio. Los alquilantes que se utilizan comúnmente en la industria son los olefinos, los halogenoalcanos y los alquil ésteres de ácido sulfúrico. Los productos de alquilación del plomo son los alquilplomos; el tetraetilplomo se utiliza con frecuencia como aditivo en la gasolina, como agente antideflagrante (el proceso de alquilación se muestra en la Figura 1). 　　Figura 1: Diagrama del proceso de alquilación. En el proceso estándar de refinación de petróleo, el sistema de alquilación, bajo la acción de un catalizador (ácido sulfúrico o ácido fluorhídrico), combina olefinas de bajo peso molecular (compuestas principalmente por propileno y butileno) con isobutano, formando así alquilos (compuestos principalmente por octanos de alto grado y alquenos con cadenas laterales). Los alquilados son aditivos para la gasolina que tienen propiedades antideflagrantes y, al quemarse, producen productos limpios. El número de octano de los alquilados depende del tipo de olefina utilizado y de las condiciones de reacción empleadas. 　　La mayor parte del crudo contiene solo entre el 10% y el 40% de hidrocarburos que pueden utilizarse directamente en la gasolina. Las refinerías utilizan el proceso de pirólisis para transformar los hidrocarburos de alto peso molecular en productos volátiles de bajo peso molecular. La reacción de polimerización convierte a los hidrocarburos gaseosos de moléculas pequeñas en hidrocarburos líquidos que pueden utilizarse como gasolina. La reacción de alquilación convierte a los olefinas de pequeñas moléculas y a los alquenos con cadenas laterales en alquenos de mayor tamaño que poseen un alto índice de octano. 　　El proceso que combina la fisión, la polimerización y la alquilación puede convertir el 70% del crudo en productos de gasolina. Otros procesos de transformación avanzados, como la ciclización de alquenos y la deshidrogenación de alcanos, permiten obtener aromáticos, además de aumentar el número de octanos de la gasolina. El proceso moderno de refinación puede transformar por completo el petróleo crudo de entrada en productos destinados a ser utilizados como combustible. 　　En todo el proceso de refinación, la alquilación permite reorganizar las moléculas según sea necesario, lo que aumenta la producción; por lo tanto, es un paso muy importante. 　　2. Tipos de reacciones Figura 2: Ecuación de reacción Las reacciones de alquilación se pueden dividir en alquilación térmica y alquilación catalítica. Debido a las altas temperaturas de la reacción de alquilación térmica, que facilitan la aparición de reacciones secundarias como la pirólisis, en la industria se utiliza el método de alquilación catalítica. Las principales formas de alquilación catalítica son: ① La alquilación de los alquenos, como cuando se utiliza isobuteno para alquilar el isobutano y obtener componentes de gasolina con alto índice de octano ； 　　②Alquilación de los aromáticos, como la alquilación del benceno con etileno ； 　　③Alquilación de los fenoles, como la alquilación del p-cresol con isobuteno. 　　La alquilación también puede referirse a la alquilación de metales, que es el ejemplo más típico. 　　3. Catalizadores: En la industria, el proceso de alquilación puede llevarse a cabo mediante métodos en fase líquida o en fase gaseosa; los catalizadores utilizados en cada caso son diferentes. 　　Catalizadores de alquilación en fase líquida. Se utilizan principalmente: ① Catalizadores ácidos; los más comunes son el ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico. La alquilación del isobutano con propileno y buteno se realiza actualmente, en su mayoría, mediante ácido fluorhídrico. La alquilación del benceno se realiza con alquenos de alto contenido en carbono o con alquanos clorados de C10 a C18; en cuanto a la alquilación de los fenoles, se suele utilizar ácido sulfúrico. ②Los catalizadores de tipo Fred-Crafts, como el aluminio cloruro-hidrógeno cloruro y el boro fluoruro-hidrógeno fluoruro, se utilizan con frecuencia en procesos de alquilación del benceno con etileno, propileno y otros olefinos de alto número de carbonos, así como en la alquilación de los fenoles. 　　Catalizadores de alquilación en fase gaseosa. Se utilizan principalmente: ① Catalizadores ácidos sólidos, como la diatomeíta fosfórica, para la alquilación del benceno con etileno y propileno, así como del naftaleno con propileno ； ②Los catalizadores de óxidos metálicos, como el alúmina, el alúmina-silicio, los óxidos de magnesio y hierro, así como la arcilla activa, se utilizan con frecuencia en reacciones de alquilación entre benceno y etileno, fenoles y metanol. ③Los catalizadores de zeolita, como los catalizadores de tipo ZSM-5, se utilizan principalmente en el proceso de alquilación del benceno con etileno. 　　4. Condiciones del proceso: La alquilación es una reacción exotérmica; la cantidad de calor liberado en la reacción suele estar entre 80 y 120 kJ/mol. Por lo tanto, es fundamental eliminar ese calor generado por la reacción. Desde el punto de vista termodinámico, es posible lograr que la reacción sea casi completa en un amplio rango de temperaturas. Solo a temperaturas muy altas se produce una reacción inversa significativa. Los catalizadores utilizados en las reacciones en fase líquida suelen tener una alta actividad, lo que permite que las reacciones tengan lugar a temperaturas más bajas (0–100 °C). Se emplea una presión adecuada para mantener los reactivos en fase líquida y regular la temperatura de la reacción. Para reducir la polimerización de los olefinos y la formación de polialquilados, se suele utilizar una relación molar más alta entre alquenos y benzenenos (5–14:1), así como un tiempo de retención más corto. En la industria, con el fin de utilizar de manera eficaz el benceno y los agentes alquilantes, se suelen devolver los polialquilados al reactor, donde tienen lugar reacciones de transferencia de alquilo con el benceno, lo que permite obtener alifenilos monovalentes. El acetileno, los sulfuros y el agua presentes en las materias primas son perjudiciales para el catalizador, por lo que deben eliminarse previamente. La actividad de los catalizadores utilizados en la alquilación en fase gaseosa es generalmente baja; por lo tanto, la reacción debe llevarse a cabo a temperaturas elevadas (150–620 °C). La presión suele estar entre 1,4 y 4,1 MPa, mientras que la relación molar entre benceno y alqueno es de 3–20:1. Los sulfuros y el agua presentes en las materias primas pueden envenenar al catalizador, por lo que es necesario eliminarlos previamente. 　　5. Reactor: La alquilación en fase líquida puede llevarse a cabo en reactores horizontales o verticales. El calor generado por la reacción puede eliminarse mediante tubos de enfriamiento dentro del reactor (de tipo horizontal) o mediante refrigeración por evaporación. Para garantizar una mezcla adecuada de los reactivos y el ácido, así como para controlar un tiempo de retención determinado, se pueden utilizar agitadores, sistemas de circulación, deflectores o reactores en serie. Debido a que el catalizador es corrosivo, el reactor debe estar revestido con materiales resistentes a la corrosión. La alquilación en fase gaseosa no causa corrosión en el equipo; generalmente se utilizan reactores de lecho fijo de tipo tubular, pero también se pueden emplear reactores aislados con enfriamiento en varias etapas. 　　6. Aplicaciones industriales: En la industria de refinación del petróleo, el proceso de alquilación se utiliza principalmente como componente para la producción de gasolina de alto octanaje. Por ejemplo: el isobutano se alquila con propileno o buteno para obtener aceites alquilados; esta fue la primera aplicación del proceso de alquilación. El benceno se alquila con propileno para producir isopropilbenceno; inicialmente se utilizaba como aditivo en la gasolina, pero actualmente es un material clave para la producción de fenol y propileno. Actualmente, el proceso de alquilación se utiliza principalmente para producir una variedad de productos orgánicos importantes. Por ejemplo: el benceno se alquila con etileno para producir etilbenceno; además, el benceno se alquila con olefinas de cadena larga, de C10 a C18, para obtener alquilbenenos de alto número de carbonos, que sirven como materia prima para detergentes sintéticos. Además, el metilisopropilbenceno, que se obtiene al alquilar el tolueno con propileno, puede ser transformado en meta-cresol mediante oxidación e isomerización ； La reacción del tolueno con el etileno permite producir tolueno vinílico. El xileno metílico puede ser transformado mediante isobutilación para producir almizcle de xileno. Al alquilar el 1,2,4-trimetilbenceno con metanol o clorometano, se puede obtener el 1,2,4,5-tetrametilbenceno. La alquilación del fenol con isobuteno produce fenol terbutílico, mientras que la alquilación con diisobuteno genera fenol p-octílico. 　　7. Alquilación de hidrocarburos petrolíferos
Principio: Es uno de los procesos de tratamiento del gas de refinería. Consiste en hacer que el isobutano y el buteno (o mezclas de propileno, buteno y penteno) pasen por una reacción de alquilación, en presencia de un catalizador (ácido fluorhídrico, ácido sulfúrico o ácidos sólidos; esta es una vía de investigación que permite evitar la contaminación ambiental causada por los ácidos residuales líquidos, así como los altos costos asociados a su reciclaje). De esta manera, se obtienen componentes para gasolina con alto índice de octanaje. Utilizando isobutano y buteno como materias primas, el índice de octanaje del producto obtenido puede alcanzar los 94 (ver índice de octanaje) ； Si se utiliza como materia prima una mezcla de propileno, buteno y penteno, el índice de octano resultante es ligeramente más bajo. La gasolina alquilada es sensible, tiene una presión de vapor baja y es susceptible al plomo (la adición de pequeñas cantidades de tetraetilplomo puede mejorar significativamente el número de octano de la gasolina). Por lo tanto, es un componente ideal para la producción de gasolina para aviones y de gasolina de alta calidad para automóviles. 　　Historia: Durante la Segunda Guerra Mundial, se desarrolló la tecnología de alquilación de hidrocarburos del petróleo para satisfacer la demanda de gasolina para aviones. En 1939, la compañía British-Iranian Petroleum utilizó ácido sulfúrico como catalizador. En 1942, las compañías American Global Oil y Phillips Petroleum emplearon ácido fluorhídrico como catalizador para construir plantas de alquilación de hidrocarburos, con el objetivo de producir gasolina de alto octanaje. Durante las décadas posteriores a la guerra, se desarrolló constantemente debido al aumento de la demanda de gasolina de alto octanaje para automóviles. China construyó plantas de alquilación por método del ácido sulfúrico en la década de 1960, y en los últimos años está construyendo plantas de alquilación por método del ácido fluorhídrico. 　　Proceso de fabricación: Según el catalizador utilizado, se pueden distinguir dos métodos de alquilación: el método con ácido fluorhídrico y el método con ácido sulfúrico. 　　El proceso de alquilación por ácido fluorhídrico generalmente consta de etapas como el pretratamiento de las materias primas, la reacción, la destilación y tratamiento del producto, la regeneración del ácido y la gestión de los residuos. El objetivo del pretratamiento es principalmente controlar el contenido de humedad de las materias primas (por debajo de 20 ppm), a fin de evitar una corrosión severa en los equipos. Además, es necesario controlar estrictamente los niveles de impurezas como el azufre, el butadieno C2 y C6, así como los compuestos oxidados. Dado que la solubilidad de los hidrocarburos en ácido fluorhídrico es alta, la velocidad de la reacción de alquilación es muy rápida; basta con unos pocos segundos para que la reacción se complete prácticamente. Por lo tanto, se puede utilizar un reactor de tipo tubular. Temperatura de reacción: 20–40 °C; presión: 0,7–1,2 MPa. Para mitigar los efectos secundarios, es necesario recircular grandes cantidades de isobutano al material de alimentación de la reacción, de modo que se mantenga una relación de volumen de 8 a 12:1 entre el isobutano y el material de alimentación de olefinas. El calor de reacción se evacúa mediante un enfriador ácido. El objetivo de la regeneración con ácido es eliminar los complejos que se forman durante la reacción, así como el agua presente en las materias primas. El aceite soluble en ácido se extrae desde la parte inferior del regenerador, lo que permite mantener una concentración de ácido fluorhídrico alrededor del 90%. El aceite alquilado se extrae desde la parte inferior de la torre de destilación principal, mientras que el isobutano en ciclo se obtiene a través de las líneas laterales de la torre. Para producir combustible aeronáutico, el aceite alquilado obtenido debe someterse a una nueva destilación; de esta manera, se puede separar del producto final el aceite alquilado ligero, que sirve como componente para la gasolina aeronáutica. Los gases o líquidos residuales que contienen ácido fluorhídrico y que son emitidos por el sistema deben ser tratados. Finalmente, se les hace reaccionar con calcio cloruro, para convertirlos en fluoruro de calcio, que es una sustancia inerte. Se consumen entre 0,4 y 0,6 kg de ácido fluorhídrico por tonelada de gasolina alquilada producida. 　　El proceso básico de alquilación por ácido sulfúrico es similar al del método con ácido fluorhídrico. El principal problema es el alto consumo de ácido: se necesitan de 70 a 80 kg de ácido sulfúrico por cada 1 t de aceite alquilado, además de que se genera una gran cantidad de ácido diluido como subproducto. Si no hay fábricas de ácido sulfúrico o instalaciones para la concentración de ácidos en las cercanías, se causará una grave contaminación del medio ambiente. 　　Alquilación con ácido sulfúrico II. Alquilación con ácido sulfúrico 1. Resumen El ácido sulfúrico se utiliza como catalizador para llevar a cabo la alquilación de los olefinos. Existen dos tipos: el de tipo escalonado y el de tipo carcasa-tubo. Para mantener la reacción a una temperatura más baja, en el primer caso se utiliza la evaporación parcial de los reactivos para absorber calor y así reducir la temperatura; en el segundo caso, se emplea el método de enfriamiento por expansión de estrangulamiento de los productos resultantes de la reacción. 　　La alquilación por método sulfúrico se realiza de dos maneras: de tipo escalonado y de tipo tubo-shell. Para mantener la reacción a temperaturas bajas, en el caso del método escalonado se utiliza la evaporación parcial de los reactivos para absorber calor y así reducir la temperatura; en el caso del método tubo-shell, se emplea la expansión por estrangulamiento de los productos de la reacción para generar refrigeración. 　　En cada uno de los tramos del reactor en etapas, se cuenta con un agitador para emulsionar los materiales hidrocarburíferos y el ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico y el isobutano fluyen desde la primera sección del reactor y pasan sin problemas por todas las secciones. Los olefinos, por su parte, se dividen en varias partes que van a cada uno de los tramos respectivos. 　　En cada sección del reactor, una parte de los hidrocarburos se evapora, absorbiendo el calor generado por la reacción y manteniendo así una temperatura de reacción más baja. 　　Los hidrocarburos evaporados se comprimen y condensan para volver a licuarlos; posteriormente, se elimina el propano y se reintroduce todo en el sistema de reacción. 　　Dentro del reactor se encuentra un agitador de paletas que permite que el ácido sulfúrico y los hidrocarburos circulen a alta velocidad en su interior, formando una emulsión. 　　La emulsión de ácido-hidrocarburo resultante de la reacción entra en el sedimentador. El ácido sulfúrico que se separa es devuelto al reactor para ser reutilizado. Por su parte, los productos de la reacción que se separan en el sedimentador pasan a través de las válvulas de control de presión y por los tubos de extracción de calor del reactor; así, parte del calor generado por la reacción se absorbe en forma de vapor, lo que permite mantener la temperatura del reactor a un nivel más bajo. 　　2. Factores principales que influyen
Temperatura de reacción
La reacción de alquilación se lleva a cabo a bajas temperaturas. La temperatura adecuada para la reacción de alquilación por método ácido sulfúrico es de 8–12 °C. 　　Concentración de ácido sulfúrico: El ácido sulfúrico, al actuar como catalizador en las reacciones de alquilación, tiene una gran influencia en la velocidad de dichas reacciones. 　　Cuando la concentración de ácido sulfúrico es superior al 99 m%, el SO3 reacciona directamente con el isobutano, lo que aumenta el consumo de ácido. Cuando la concentración es inferior al 85 m%, la actividad del catalizador disminuye, y al mismo tiempo, la corrosión en los equipos se vuelve más grave. 　　Por lo tanto, la concentración adecuada de ácido sulfúrico es del 95–96 %. 　　En la industria, la concentración de ácido sulfúrico fresco que se añade al reactor suele ser del 98–99 %. Sin embargo, debido a la presencia de agua en las materias primas, así como al agua generada por reacciones secundarias, además de la formación de sulfatos y polímeros solubles en ácido, la concentración de ácido sulfúrico disminuye gradualmente durante el proceso de producción. Para garantizar la calidad del aceite alquilado con ácido sulfúrico y evitar la corrosión del equipo causada por este ácido, cuando su concentración desciende al 88–89 %, es necesario eliminarlo como ácido residual. 　　El consumo de ácido sulfúrico representa una proporción considerable en los costos de producción de la alquilación con ácido sulfúrico; por lo tanto, se debe reducir al mínimo su consumo. 　　Un aumento en el contenido de impurezas en las materias primas provoca un mayor consumo de ácido. Asimismo, la presencia de olefinas en las materias primas, como el propileno y el penteno, también genera un aumento significativo en el consumo de ácido. Las condiciones de reacción inadecuadas, como temperaturas demasiado altas o bajas, así como una mezcla deficiente, también contribuyen al aumento del consumo de ácido. 　　Por ello, se deben evitar las situaciones mencionadas anteriormente que causan un aumento en el consumo de ácido. 　　Para proteger el medio ambiente y reducir costos, el ácido residual que emite el equipo no debe vertirse de forma indiscriminada. En su lugar, dicho ácido debe ser enviado a un horno de incineración, donde se genera SO2 a altas temperaturas. Posteriormente, el SO2 se oxida aún más para convertirse en SO3, con el fin de poder recuperar ácido sulfúrico. 　　La detección de la concentración de ácido sulfúrico es muy importante; el equipo de alquilación Dupont Stracto cuenta con sistemas de análisis en línea de la concentración. 　　Relación ácido-hidrocarburo: En el sistema de reacción, si la proporción entre el ácido, como el ácido sulfúrico, y los hidrocarburos es demasiado baja, la cantidad de ácido no es suficiente para formar una fase continua; en ese caso, los hidrocarburos pasan a ser la fase continua. Esto hace que la calidad del aceite alquilado disminuya y aumente el consumo de ácido. 　　En la industria, la relación general entre ácidos y hidrocarburos es de 1–1.5:1, a fin de garantizar que el ácido sulfúrico se encuentre en la fase continua. 　　Dado que el coeficiente de conductividad térmica del ácido sulfúrico es mucho mayor que el de los hidrocarburos, utilizarlo como fase continua permite disipar más eficazmente el calor generado por la reacción. De esta manera, se evita que el exceso de calor en zonas específicas provoque una temperatura demasiado alta y, así, se reducen las posibilidades de que ocurran reacciones secundarias. 　　La relación entre los hidrocarburos ácidos y los no ácidos tampoco debe ser excesiva; de lo contrario, disminuirá la cantidad de hidrocarburos que se suministran, lo que a su vez reducirá la capacidad de procesamiento de la planta. Además, el aumento de la concentración de ácido sulfúrico hará que aumenten la viscosidad y la densidad del sistema de reacción, lo que a su vez incrementará el consumo energético necesario para mezclar los componentes. 　　Proporción de isobutano y olefinas: Para aumentar la concentración de isobutano en la fase ácida y evitar reacciones secundarias como la polimerización de las olefinas, es necesario mantener una alta proporción de alquenos sobre isobutano en el sistema de reacción. En la industria, la relación entre alquenos y alkanos en la carga del reactor suele ser de 5–15:1. 　　Dado que el objetivo de aumentar la relación alqueno-aleíno es elevar la pureza del isobutano en el sistema de reacción, en la producción se controla habitualmente para que la concentración de isobutano en los productos de reacción sea de al menos 60–70 v%. 　　Estado de dispersión de los hidrocarburos en ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico es la fase continua, mientras que los hidrocarburos son la fase dispersa. El paso clave en la reacción de alquilación es la transferencia de isobutano hacia la fase ácida; por lo tanto, la velocidad de agitación tiene una gran influencia en la reacción. 　　Debido a la gran diferencia de densidad entre los hidrocarburos ácidos y a la alta viscosidad del ácido sulfúrico, es necesario utilizar una agitación intensa para mejorar la dispersión del sistema reacional. Esto permite aumentar la eficiencia en la transferencia de masa y calor, acelerando así la reacción de alquilación y contribuyendo a elevar el número de octano del aceite alquilado. 　　Tiempo de reacción: El tiempo de reacción está relacionado con la intensidad de agitación y con el grado de dispersión de las dos fases. En general, el tiempo de reacción en la alquilación con ácido sulfúrico es de 20–30 minutos. 　　Si el tiempo es insuficiente, la reacción no se completa, lo que afecta el rendimiento del aceite alquilado. 　　Si el tiempo es demasiado largo, no solo disminuye la capacidad de procesamiento del dispositivo, sino que también se producen reacciones secundarias que reducen la calidad del producto. 　　III. Reacciones de alquilación: Reacciones en las cuales los átomos de hidrógeno que están unidos a carbono, oxígeno y nitrógeno en las moléculas de compuestos orgánicos son reemplazados por grupos alquilo. Alquilación en el átomo de carbono ① Alquilación del hidrógeno en el carbono a del grupo carbilo. El hidrógeno en el carbono a del grupo carbilo tiene una acidez débil. Bajo la acción de bases fuertes, como el amonio sódico o el hidruro de sodio, el átomo de carbono a del grupo carbilo puede reaccionar con haloguanos, formando así productos de alquilación del carbono a. 　　1. Definición: Reacción en la cual los átomos de hidrógeno que están unidos al carbono, oxígeno y nitrógeno en las moléculas de compuestos orgánicos son reemplazados por grupos alquílicos. 　　2. Mecanismo de reacción: Alquilación del átomo de carbono: ① Alquilación del hidrógeno en el carbono a del grupo carbilo. 　　El hidrógeno en el carbono a del grupo carbilo tiene una acidez débil. Bajo la acción de bases fuertes, como el amonio sódico o el hidruro de sodio, el átomo de carbono a del grupo carbilo puede reaccionar con haloguanos para formar productos de alquilación del carbono a. La alquilación directa de los ésteres también provoca su propia condensación ； También pueden ocurrir reacciones de polialquilación. Para obtener productos de alquilación del carbono A, se pueden utilizar aminas secundarias como el pirrol o la morfolina para formar enaminas. Estas enaminas luego reaccionan con halogenados activos, como el metil yodo o los halobencenos, lo que genera enaminas sustituidas. A través de la hidrólisis, se obtienen los compuestos carbonílicos alquilados. ② Alquilación de los metilenos activos. 　　El metileno, que se encuentra entre dos grupos activos, es bastante reactivo y puede ser alquilado fácilmente bajo la acción del alcohol sódico. Los grupos activos pueden ser nitrilos, grupos carbonilo, grupos éster o cianuros, entre otros. Por ejemplo, los métodos de síntesis de malonato sustituido y de acetilacetato: H2C(COOC2H5)2 + C2H5O-Na+ + CH(COOC2H5)2-Na++C2H5OH → CH(COOC2H5)2-Na+ + RX → RCH(COOC2H5)2 + NaX. En esta ecuación, R representa un alquilo ； X es un halógeno. Los malonato sustituidos y los acetilacetato, tras su hidrólisis, se descarboxilan fácilmente y se descomponen en ácidos acéticos sustituidos o similares; esta reacción se utiliza ampliamente en la síntesis orgánica. Todas estas reacciones de alquilación se llevan a cabo en condiciones anhidras. 　　③Alquilación por catálisis de transferencia de fase. 　　Se utilizan catalizadores de transferencia de fase para hacer reaccionar los reactivos que se encuentran en dos sistemas líquidos insolubles entre sí. No es necesario trabajar en condiciones anhidras; se puede utilizar una solución acuosa concentrada de hidróxido de sodio en lugar del alcohol de sodio anhidro. Las condiciones de reacción son suaves y la operación es sencilla. Los catalizadores más utilizados son los sales de amonio de cuarto grado (Q+X-), como (n-C4H9)4N+HSO4-, las sales de fósforo de cuarto grado con carga Cl-, o los éteres coronados. Los reactivos reaccionan con la base en la interfaz, generando iones de carbono negativos. Este último forma pares iónicos con los cationes de amonio de cuarto grado, y se traslada a la fase orgánica, donde realiza una reacción de alquilación con los halogenados. 　　3. Reacciones químicas: La reacción de alquilación de Friedel-Crafts. Cuando el alquilo utilizado tiene tres o más átomos de carbono en su cadena lineal, los cationes de carbono deben reordenarse. 　　4. Ejemplos: Por ejemplo, el alcohol alquilado sódico presente en los átomos de oxígeno reacciona con los halogenados para formar éteres. Este es un método importante para sintetizar éteres asimétricos: RONa + R′XR′O⁻ + NaX. Los fenoles son más ácidos que los alcoholes; por lo tanto, se puede utilizar hidróxido de sodio para generar aniones de oxígeno aromáticos, los cuales luego son alquilados. 　　Por ejemplo, los diésteres de ácido sulfúrico también son reactivos de alquilación muy utilizados. Su actividad es mayor que la de los halogenuros de alquilo, y las condiciones de reacción son suaves; generalmente, solo un grupo alquílico participa en la reacción. 　　Al calentar los halogenuros alquilados del átomo de nitrógeno con amoníaco o aminas, bajo cierta presión, se puede obtener una mezcla de aminas de primer, segundo, tercer grado y, hasta, sales de amonio de cuarto grado. Mediante la destilación, se pueden separar las aminas de primer, segundo y tercer grado una por una. Al controlar la proporción y las condiciones de los reactivos, se puede hacer que uno de los aminos sea el producto principal. 　　N3H+RXH3R+X-  H3R+NH3RNH2+H4  RNH2+RXR2N2+X-  R2H2+NH3R2NH+H4  R2NH+RXR3H+X-  R3H+NH3R3N+H  R3N+RXR4+X- Al realizar la alquilación con diésteres de ácido sulfúrico, se prefiere utilizar los átomos de nitrógeno con mayor basicidad para la reacción. 　　IV. Gasolina alquilada
1. Formas de aumentar el número de octano de la gasolina
Actualmente, las técnicas más utilizadas para aumentar el número de octano de la gasolina son la reformación catalítica, la alquilación, la isomerización y la adición de aditivos que mejoran el número de octano de la gasolina (aditivos antideflagrantes). 　　La reestructuración catalítica tiene como objetivo principal aumentar la cantidad de aromáticos e isooalquenos en la gasolina, con el fin de elevar su número de octano. Los aromáticos contribuyen de manera más significativa a este aumento. Sin embargo, la desventaja de esta técnica es que aumenta el contenido de aromáticos y de benceno en la gasolina. 　　La gasolina alquilada se obtiene al reaccionar el isobutano presente en el GLP con el buteno-1, el buteno-2 y el isobuteno, lo que da como resultado el isooctano. Por lo tanto, los componentes de la gasolina alquilada son exclusivamente isooctano. Este tiene un alto índice de octano, buena sensibilidad, baja presión de vapor y un amplio rango de punto de ebullición. Además, no contiene aromáticos, azufre ni olefinas; es decir, se trata de hidrocarburos saturados, lo que lo convierte en un componente ideal para obtener gasolina limpia con alto índice de octano. 　　La isomerización es uno de los métodos más económicos para aumentar el número de octanos de la gasolina. Permite convertir los alquenos de cadena recta presentes en el nafta de destilación directa ligera (C5/6) en alquenos de cadena ramificada, lo que permite elevar el número de octanos de la gasolina entre un 10% y un 22%. 　　Diversos aditivos pueden mejorar significativamente la resistencia de la gasolina a la detonación. El MTBE es el primer éter utilizado como aditivo para mejorar el octanaje de la gasolina. Sin embargo, como no forman parte de la composición de la gasolina (no son hidrocarburos), su uso puede causar diversos problemas. Además, el precio de estos aditivos suele ser muy elevado. 　　2. Componentes básicos de la gasolina: En Estados Unidos, la composición de la gasolina es, aproximadamente, un tercio de gasolina obtenida por craqueo catalítico, otro tercio de gasolina obtenida por reestructuración catalítica, y el último tercio está formado por otros componentes que contribuyen a aumentar su octanaje. En Europa Occidental, el 27% es gasolina obtenida por craqueo catalítico; el 47% es gasolina obtenida por reestructuración catalítica. El resto está compuesto principalmente por otros componentes de alto octanaje. 　　En nuestro país, la proporción de gasolina obtenida por craqueo catalítico es del 75%. En cambio, las proporciones de gasolina obtenida por reestructuración, alquilación o MTBE son muy bajas. Esta diferencia en la composición de la gasolina hace que su calidad sea significativamente inferior a la de los países extranjeros. 　　El principal problema actual en la calidad de la gasolina para automóviles en nuestro país es el alto contenido de olefinas y de azufre. 　　3. Gasolina alquilada
Características de la gasolina alquilada: Se trata principalmente de alquenos isoméricos; casi no contiene olefinas ni aromáticos. Su contenido de azufre es bajo, y su número de octano es alto, generalmente entre 95 y 96, e incluso puede llegar a 98. Tiene poca sensibilidad a los cambios en las condiciones de combustión. La diferencia entre su número de octano y el número de octano del motor es menor a 3. Su presión de vapor es baja, por lo que se puede utilizar una mayor cantidad de butano de bajo costo pero con alto número de octano. Además, su calor de combustión es alto, lo que permite su uso en motores con alta relación de compresión. 　　Materiales de alquilación: Alquenos isoméricos: isobutano. 　　Alquenos: los resultados de las reacciones de alquilación de los diferentes isómeros de buteno, como el isobuteno, el 1-buteno, el 2-buteno cis y el 2-buteno trans, también varían. Cuando se utiliza ácido fluorhídrico como catalizador, los productos obtenidos a partir del alquilación con 2-buteno presentan el mayor índice de octano; los productos obtenidos a partir de la alquilación con isobuteno tienen un índice de octano intermedio; mientras que los productos obtenidos a partir de la alquilación con 1-buteno presentan el menor índice de octano. Cuando se utiliza ácido sulfúrico como catalizador, el índice de octano del aceite alquilado obtenido a partir del 1-buteno es ligeramente más alto que el índice de octano de los productos alquilados obtenidos a partir del 2-buteno e isobuteno. 　　Proceso de alquilación Reacción principal: En el proceso tradicional de alquilación del isobutano con ácidos líquidos, se puede distinguir entre el proceso de alquilación con ácido sulfúrico y el proceso de alquilación con ácido fluorhídrico, según el catalizador utilizado. 　　Los procesos basados en el ácido sulfúrico son: Stratco, Kellogg, ExxonMobil, ReVAP (Phillips/ExxonMobil), Alkad (UOP/ChevronTexaco) ； 　　Los procesos basados en ácido fluorhídrico son: UOP, Phillips (Conoco Phillips). Para finales de 2002, había 107 unidades de alquilación en todo el mundo que utilizaban la tecnología ReVAP (Phillips/ExxonMobil). 　　Actualmente, la capacidad de producción de alquilación de Stratco en todo el mundo es de 25,8 millones de toneladas al año, mientras que la capacidad de ExxonMobil es de 4,95 millones de toneladas al año. 　　El proceso de sulfato genera grandes cantidades de ácido residual, lo que causa una grave contaminación ambiental ； El ácido fluorhídrico es una sustancia química altamente tóxica y volátil; en caso de derrame, puede causar graves daños al entorno de producción y al ecosistema circundante. Ambos procesos presentan problemas como la corrosión del equipo de producción. 　　Octanaje de algunos componentes de la gasolina. V. Desarrollo de la tecnología de alquilación. Según un artículo publicado en la revista estadounidense “Chemical Engineering” en mayo de 2016, la alquilación es una técnica de refinación cada vez más importante. Consiste en la reacción de olefinas de bajo carbono con isobutano para obtener isómeros de trimetilpentano, es decir, aceites alquilados, que pueden utilizarse como componentes para la formulación de gasolina más limpia. El aceite alquilado es un componente de alta calidad para la gasolina: tiene un alto número de octano, una baja presión de vapor, poco azufre y no contiene aromáticos. La demanda de aceites alquilados está en aumento, principalmente debido a la necesidad de más gasolina impulsada por el crecimiento económico, la implementación obligatoria de estándares más estrictos para la gasolina, los requisitos que exigen una reducción en la cantidad de componentes de alto octanaje como los aromáticos y los olefinos en la gasolina, así como la necesidad de motores de alto rendimiento. 　　La restricción estricta del contenido de azufre en la gasolina requiere un tratamiento de hidrogenación más riguroso, lo que provoca una disminución en el número de octanos de la gasolina. El aceite alquilado es un componente de mezcla con alto número de octano y bajo contenido de azufre, que permite aumentar el número de octano de la gasolina final. Otro factor es que en los yacimientos de esquisto de Estados Unidos se puede obtener butano a bajo costo, lo que proporciona una gran cantidad de materia prima económica para la alquilación. 　　1. Avances en la tecnología de alquilación con catalizadores ácidos sólidos. En los últimos meses se ha podido observar que los catalizadores ácidos sólidos para alquilación, desarrollados a lo largo de muchos años, ya pueden sustituir a los catalizadores ácidos líquidos dañinos y corrosivos (ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico). En la conferencia AFPM de este año, la empresa CB&I presentó los avances del primer sistema a escala industrial para la producción de catalizadores ácidos sólidos utilizados en procesos de alquilación. Este sistema fue instalado en la empresa Zibo Haiyi Fine Chemicals, una filial de HuiFeng Petrochemicals en Shandong, China. Comenzó a operar en agosto de 2015. El dispositivo utiliza la tecnología AlkyClean, desarrollada en colaboración por CB&I, Yabao y la empresa finlandesa Neste. Su capacidad de producción de aceites alquilados es de 2700 barriles por día (100 mil toneladas al año). La empresa CB&I afirma que, hasta el momento, todas las funciones de este equipo instalado en Shandong han cumplido con los valores esperados. Desde su puesta en producción, se ha comprobado que la calidad de los productos a base de aceites alquilados es muy buena. El índice de octanaje según el método de investigación está entre 96 y 98, lo cual es claramente superior al índice de octanaje de los aceites alquilados convencionales. El estudio del índice de octanaje es un indicador importante del valor de los aceites alquilados como componentes para la mezcla de gasolina. 　　La tecnología AlkyClean utiliza el catalizador AlkyStar, desarrollado por la empresa Avon. Se trata de un catalizador de zeolita de lecho fijo, resistente y duradero. Este catalizador, combinado con el novedoso proceso de reactor de la empresa CB&I, permite que el proceso AlkyClean produzca productos de aceite alquilado de alta calidad sin necesidad de usar catalizadores ácidos líquidos, lo que hace que el proceso sea más seguro y fiable. Dado que no se requiere un proceso de posttratamiento y no hay residuos de aceite solubles en ácidos, se trata de una tecnología muy eficaz para la producción de aceites alquilados. 　　En febrero de este año, la empresa KBR anunció que se había firmado el primer contrato de transferencia de tecnología relacionado con su tecnología de alquilación de ácidos sólidos K-SAAT. La empresa que firmó el contrato con KBR fue Dongying Haikelerin Chemical Co., Ltd., para construir instalaciones de producción en la ciudad de Dongying. La empresa KBR ofrece tecnologías patentadas, diseño de procesos básicos, equipos clave y catalizadores. Se espera que este conjunto de dispositivos entre en funcionamiento en el primer trimestre de 2017. 　　La característica del proceso K-SAAT es el uso de un catalizador ácido sólido llamado ExSact. Se trata de un catalizador de zeolita mejorado que actualmente se puede adquirir comercialmente. En comparación con los catalizadores ácidos líquidos, causa mucho menos daño a los seres humanos y al medio ambiente. Esta ventaja, junto con la menor inversión en construcción, son los principales factores que influyeron en la decisión de la empresa Haike de optar por el proceso K-SAAT en lugar de la tecnología convencional de alquilación con ácido sulfúrico. Gautham Krishnaiah, gerente de tecnología de craqueo catalítico y alquilación en la empresa KBR, afirmó que los costos operativos de los dispositivos de alquilación que utilizan catalizadores ácidos sólidos son también menores, ya que los costos de mantenimiento de estos dispositivos son reducidos, y además no se necesita sistema de refrigeración en los dispositivos de alquilación con ácido sulfúrico. Además, no se necesita la regeneración de ácidos líquidos ni el tratamiento de residuos sólidos (neutralización ácido-base). 　　KBR colaboró con Exelus para desarrollar esta tecnología química ecológica. Actualmente, KBR es el único licenciatario del catalizador ExSact de la empresa Exelus. El proceso K-SAAT utiliza dos reactores: uno para la alquilación y otro para la regeneración o como reactor de reserva. Se utiliza hidrógeno para regenerar completamente el catalizador; durante este proceso, el coque blando (diferentes hidrocarburos altamente insaturados) y los contaminantes adsorbidos en el catalizador son eliminados y expulsados. 　　El catalizador ExSact, ya desarrollado con éxito, es superior en muchos aspectos a los catalizadores ácidos líquidos y a otros catalizadores ácidos sólidos. Para mejorar la selectividad del producto, se optimizaron tanto los centros ácidos del catalizador como su estructura porosa. En comparación con otros catalizadores ácidos sólidos, el ciclo de operación para la alquilación con el catalizador ExSact es ligeramente más largo ； La flexibilidad en cuanto a la fuente de los materiales primos y sus componentes (el etileno, el propileno, el butileno y el pentileno pueden utilizarse como olefinas) es muy grande. A diferencia de esto, en el proceso de alquilación de ácidos líquidos no se puede utilizar etileno para la alquilación, ya que esto genera ésteres estables. Además, el proceso de ácidos sólidos de la empresa KBR cuenta con una excelente capacidad para resistir los contaminantes presentes en las materias primas, como la humedad, el azufre, los dienos, los compuestos oxidados y los nitrilos. 　　2. Avances en la tecnología de alquilación con catalizadores de ácido sulfúrico. La aparición de procesos de alquilación con ácidos sólidos a escala industrial ya no impide las aplicaciones innovadoras de dispositivos de alquilación con catalizadores de ácido líquido. La empresa DuPont está utilizando su tecnología de alquilación con ácido sulfúrico en algunos materiales únicos. En marzo de este año, la empresa DuPont anunció que había firmado un contrato con una refinería china para suministrarle un sistema de alquilación que utiliza 100% buteno como materia prima. Jeannie Branzaru, gerente mundial de ventas de tecnologías de limpieza en DuPont, afirmó que la base química para las nuevas aplicaciones de alquilación en DuPont ya existe desde hace tiempo. Las condiciones económicas actuales son favorables para utilizar butano en la producción de aceites alquilados, o lo que se conoce como tecnología de “alquilación especializada”. Este proceso de procesamiento único no era rentable en el pasado. Branzaru afirmó que muchas empresas pueden adquirir butano de bajo valor a un precio económico en el mercado abierto; posteriormente, lo procesan en unidades de deshidrogenación para obtener isobuteno. Este isobuteno se utiliza luego en unidades de alquilación para producir aceites alquilados de alto valor. Pero la tecnología de DuPont no se limita al butano; también puede procesar concentraciones muy altas de propileno y 100% de penteno. 　　La empresa china Dalian Hengli Petrochemical ha firmado un contrato con la compañía DuPont para obtener tecnología de alquilación y regeneración de ácidos residuales (SAR), con el fin de instalar equipos de producción en la nueva refinería que se construirá en la zona industrial del puerto de Changxing Island. Actualmente, la empresa Hengli Petrochemical planea comenzar la construcción en 2018, con una fecha de puesta en marcha prevista para 2019. La compañía DuPont utilizará su propia tecnología de alquilación Stratco y de regeneración de ácidos residuales MECS. 　　La adopción de la tecnología de la empresa DuPont en las plantas integradas de refinación y transformación permitirá a Hengli producir productos de aceite alquilado de alta calidad a partir de un 100% de isobuteno como materia prima. Kevin Bockwinkel, gerente comercial global de la tecnología Stratco en DuPont, afirmó que “los equipos de Hengli cuentan con materias primas únicas, lo que marca el inicio de una nueva era para los aceites alquilados en el mercado de la gasolina. De hecho, el número de equipos utilizados para producir aceites alquilados a partir de butano está aumentando en todo el mundo”. La planta de alquilación de Hengli utilizará la tecnología patentada XP2 de DuPont en los reactores de contacto Stratco. Bockwinkel afirma que el diseño de la tecnología XP2 permite utilizar de manera muy eficaz las superficies de transferencia de calor de los tubos, lo que, gracias a ventajas técnicas significativas, mejora la calidad del producto obtenido a partir del alquilado del petróleo. 　　VI. Últimos avances en la tecnología de alquilación en 2016. La alquilación es un proceso en el cual, bajo la acción de un catalizador, el isobutano presente en los gases licuados de las refinerías reacciona con los olefinos para generar componentes utilizados en la mezcla de gasolina: aceites alquilados. Debido a su alto número de octano, su baja presión de vapor y al hecho de que no contiene olefinas ni azufre, el aceite alquilado es un componente ideal para la mezcla de gasolina. Por lo tanto, la tecnología de alquilación ha recibido cada vez más atención por parte de las empresas petroquímicas en los últimos años. 　　En cuanto al proceso de producción, los métodos más utilizados actualmente para la fabricación a gran escala de aceites alquilados son el método con ácido sulfúrico y el método con ácido fluorhídrico. Aunque estos dos métodos permiten obtener altas tasas de producción y una buena selectividad, el método con ácido sulfúrico genera grandes cantidades de residuos ácidos, lo que causa un grave daño al medio ambiente ； El ácido fluorhídrico es una sustancia química altamente tóxica y volátil; en caso de derrame, puede causar graves daños al medio ambiente y a los ecosistemas circundantes. Además, en ambos procesos existen problemas como la corrosión del equipo de producción. 　　Para superar las grandes desventajas que presentan los ácidos líquidos fuertes, como su alta corrosividad y los graves riesgos que representan para la salud humana, en los últimos años se ha trabajado constantemente, tanto a nivel nacional como internacional, en mejorar las tecnologías tradicionales existentes. Además, se está desarrollando activamente una nueva generación de catalizadores sólidos a base de ácidos fuertes y procesos relacionados, con el objetivo de reemplazar las tecnologías actuales basadas en ácidos líquidos. 　　1. Técnicas tradicionales de alquilación con ácidos líquidos. Actualmente, para la producción de aceites alquilados se siguen utilizando principalmente los procesos tradicionales de alquilación con ácido sulfúrico y ácido fluorhídrico. Según las estadísticas, actualmente existen más de 110 unidades de alquilación por método sulfúrico en todo el mundo, y unas 120 unidades de alquilación por método de ácido fluorhídrico. 　　Aunque el funcionamiento general de los equipos de alquilación con ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico difiere, el mecanismo de reacción de ambos procesos es extremadamente similar. En la década de 1960, el número de instalaciones de alquilación que utilizaban ácido sulfúrico como catalizador era tres veces mayor que el de las instalaciones que empleaban ácido fluorhídrico como catalizador. Desde entonces, la tendencia en la tecnología de alquilación pasó a utilizar ácido fluorhídrico, para luego volver a emplear ácido sulfúrico. Ambos procesos se desarrollaron a través de años de competencia mutua, adquiriendo características propias. 　　1) Tecnología de alquilación con ácido fluorhídrico. La tecnología de alquilación con ácido fluorhídrico se utiliza desde hace más de 60 años, y durante este tiempo esta técnica ha seguido desarrollándose y mejorando constantemente. El proceso de alquilación con ácido fluorhídrico ocupa menos espacio que el proceso de alquilación con ácido sulfúrico, es más sencillo de diseñar y requiere menos catalizador. Pero también tiene sus desventajas. La más común de ellas es que el costo para separar isobutano, propano, ácido fluorhídrico y compuestos fluorados es mayor que el de la tecnología de alquilación con ácidos sulfúricos (con la excepción del proceso en el que se utilizan dos reactores en serie, desarrollado por UOP). Además, esta tecnología presenta otro problema grave: el ácido fluorhídrico, al ser un gas tóxico, se dispersa en la atmósfera. Cuando su concentración es baja, puede irritar los ojos, la piel y la nariz ； Una concentración alta puede poner en peligro la vida. 　　Propietarios de patentes para la alquilación con ácido fluorhídrico: UOP y PHILLIPS (ConocoPhillips). El mayor problema de la alquilación con ácido fluorhídrico es la volatilidad, corrosividad y toxicidad del catalizador a base de ácido fluorhídrico. Por esta razón, las autoridades ambientales de los Estados Unidos han prohibido su uso. Por lo tanto, en los últimos 20 años, los nuevos equipos de alquilación prácticamente ya no utilizan este método. 　　2) Técnica de alquilación con ácido sulfúrico. A pesar de los problemas que presenta esta técnica, como el tratamiento de los ácidos residuales y la corrosión del equipo, la producción de aceites alquilados ha ido ganando cada vez más importancia. Por lo tanto, mientras se desarrollan nuevas tecnologías, también se sigue mejorando la técnica de alquilación con ácido sulfúrico. Actualmente, los principales titulares de patentes relacionadas con el proceso de alquilación mediante ácido sulfúrico son DuPont y LUMMUS. La capacidad de alquilación que utiliza la tecnología de DuPont es la mejor del mundo. DuPont cuenta con la tecnología STRATCO para la alquilación mediante ácido sulfúrico, así como con la tecnología MECS para la regeneración de ácido residual. Esta empresa controla aproximadamente el 80% del mercado mundial de alquilación mediante ácido sulfúrico. En China, un ejemplo de uso de la tecnología DuPont es la planta de refinación de CNOOC en Huizhou (con una capacidad de 160.000 toneladas al año; comenzó a operar en 2009). Además, hay otras tres plantas en fase de planificación para su puesta en marcha en el año 2016. 　　La tecnología de síntesis por sulfato CDAlky de Rums ha sido ampliamente utilizada en el país en los últimos años. Entre las plantas que ya están en funcionamiento o que pronto lo estarán, se encuentran: Shandong Shenchí (200 mil toneladas/año, entró en operación en mayo de 2013), Shandong Haiyue (600 mil toneladas/año, entró en operación en julio de 2014), Guangxi Qinzhou Tianheng Petrochemical (200 mil toneladas/año, entró en operación en abril de 2014) y Yuntianhua (240 mil toneladas/año, entró en operación en 2016). 　　Dado que el mayor problema de la alquilación por ácido sulfúrico es el tratamiento de los ácidos residuales, es necesario instalar equipos para la regeneración de dichos ácidos junto con las instalaciones de alquilación. Por lo tanto, los costos de inversión y operación son mucho mayores en comparación con la alquilación por ácido fluorhídrico. 　　2. Técnicas de alquilación alternativas. Aunque los investigadores continúan mejorando los procesos de alquilación con ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico, aún no han logrado resolver de manera definitiva los problemas existentes, como los altos costos de construcción, el gran consumo de ácido, su alta corrosividad y la posibilidad de causar contaminación ambiental. Por lo tanto, tanto a nivel nacional como internacional se está trabajando activamente en el desarrollo de tecnologías alternativas de alquilación que sean limpias y seguras. Entre estas, los avances más significativos se han logrado en las tecnologías de alquilación con ácidos sólidos y en las tecnologías de alquilación con líquidos iónicos. 　　1) Técnica de alquilación con ácidos sólidos. Aunque la técnica tradicional de alquilación con ácidos líquidos ya está muy desarrollada, sus efectos en la seguridad y el medio ambiente han impulsado el desarrollo de procesos más seguros y ecológicos. 　　En comparación con la tecnología de ácidos líquidos, las reacciones de alquilación con ácidos sólidos se realizan en condiciones más suaves y su regeneración es sencilla. Una vez resuelto el problema de la polimerización de los olefinos durante estas reacciones, las propiedades de la gasolina obtenida mediante ácidos sólidos pueden ser comparables a las de la gasolina producida con ácidos líquidos ； Al mismo tiempo, los ácidos sólidos no tienen la corrosividad ni los riesgos potenciales de los ácidos líquidos; no se requieren materiales especiales para los equipos, y su uso garantiza una alta seguridad en el proceso ； En cuanto a la protección del medio ambiente, no existen problemas negativos derivados del tratamiento de ácidos residuales. Por eso, en los últimos años, muchas grandes compañías petroleras y centros de investigación de todo el mundo se han dedicado al desarrollo de catalizadores sólidos. Entre las tecnologías más conocidas se encuentran el proceso AlkyClean de la empresa LUMMUS, los procesos Alkylene e Inalk de UOP, y el proceso FBA de TOPSOE. En China, el Instituto de Ciencias Petroleras también ha desarrollado catalizadores ácidos sólidos alquilados y tecnologías relacionadas. En los últimos dos años, se han realizado pruebas industriales en las plantas petroquímicas de Gaoqiao en Shanghái y Yanshan en Pekín. Actualmente, esta tecnología ya ha sido evaluada técnicamente por Sinopec. 　　El proceso AlkyClean de Rums cuenta con una planta piloto en la refinería Fortum de Finlandia. En febrero de 2015, comenzó la construcción de la primera planta de alquilación de ácidos sólidos de Rumus, con una capacidad de 100.000 toneladas al año. Dicha planta fue instalada en el grupo industrial Hui Feng Petrochemical en Zibo, provincia de Shandong. 　　Aunque la tecnología de alquilación con ácidos sólidos ha avanzado algo, por el momento todavía existen obstáculos para que esta tecnología reemplace completamente a la tecnología tradicional con ácidos líquidos. Uno de los problemas más difíciles de superar es el de la inactivación y regeneración del catalizador. Al mismo tiempo, es necesario resolver una serie de problemas como la adaptabilidad de las materias primas, la rentabilidad operativa del equipo, y la alta actividad y selectividad de los catalizadores ácidos sólidos. 　　2) Técnica de alquilación con líquidos iónicos Los líquidos iónicos han recibido una gran atención en los últimos años, debido a que poseen, al mismo tiempo, sitios de reacción altamente activos propios de los ácidos líquidos y la característica de no ser volátiles, propia de los ácidos sólidos. En el pasado, la baja selectividad y el bajo rendimiento limitaron el uso de catalizadores a base de líquidos iónicos en la producción de aceites alquilados. Recientemente, se ha llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones centradas en la tecnología de alquilación de líquidos iónicos. Chevron y Shell, así como la Universidad de Petróleo de China y otras empresas e instituciones, han realizado una gran cantidad de trabajos de investigación en este campo. 　　En la tecnología de alquilación con líquidos iónicos, estos se utilizan como solventes y catalizadores. Esta tecnología muestra un rendimiento catalítico superior al del ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico. Los catalizadores de líquidos iónicos compuestos desarrollados en los últimos años han demostrado un gran potencial en la producción de alquilación. 　　China Petroleum es actualmente la única empresa que utiliza industrialmente la tecnología de alquilación con líquidos iónicos. Esta tecnología fue desarrollada en el **Laboratorio de Investigación sobre Petróleos Pesados** de la Universidad de Petróleo de China. El 29 de septiembre de 2013, se puso en marcha una planta para la alquilación catalítica de compuestos de carbono cuaternario con líquidos iónicos, con una capacidad de 120,000 toneladas al año, en la empresa Shandong Deyang Chemical Co., Ltd. La aplicación exitosa de la tecnología de alquilación con líquidos iónicos ha superado las numerosas deficiencias de los procesos tradicionales de alquilación con ácido sulfúrico concentrado y ácido fluorhídrico, ofreciendo una solución innovadora para la purificación de la gasolina comercial y su mejora general en calidad. 　　VII. Perspectivas de la industria de alquilación en nuestro país Bajo las condiciones de una economía de mercado, los recursos suelen concentrarse en aquellos sectores que generan mayores beneficios. Gracias a los esfuerzos cada vez mayores por mejorar la gestión ambiental en nuestro país y a la rápida mejora en la calidad de los combustibles refinados, la gasolina alquilada ha comenzado a ganar gran atención como materia prima ideal para la mezcla de combustibles. La gasolina alquilada presenta ventajas como un alto número de octano, un bajo contenido de azufre, ausencia de olefinas y aromáticos, una alta tasa de extracción de petróleo y buenos beneficios económicos. Por estas razones, se ha convertido en el material preferido para la producción de gasolina de alto octanaje, ocupando rápidamente el mercado de procesamiento avanzado en la industria petrolera nacional. 　　En 2013, en nuestro país se produjo un aumento significativo en la capacidad de las instalaciones de alquilación; la capacidad productiva aumentó en un 370% con respecto al año anterior. Desde entonces, se ha mantenido una tendencia de alto crecimiento. Actualmente, la capacidad total de las plantas de alquilación en el país ya supera los 14 millones de toneladas al año. Desde principios de este año, la tasa de crecimiento de la capacidad de alquilación en nuestro país ha disminuido sutilmente hasta quedar por debajo del 10%. ¿Significa esto que ha llegado a su fin la era de expansión acelerada de las plantas de alquilación? 　　Los principales factores que han causado la desaceleración en el crecimiento de la capacidad de alquilación este año son los siguientes: en primer lugar, a partir de la segunda mitad de 2014, el petróleo provocó que el mercado mundial de materias primas entrara en un ciclo de caída. Los precios de las materias primas disminuyeron mes a mes, hasta que en diciembre de 2015 los índices de precios de las principales materias primas mundiales estaban por debajo de los niveles registrados durante la crisis financiera global de 2008. Se trató del nivel más bajo registrado en 11 años. Los productos energéticos, representados principalmente por el petróleo, fueron los que sufrieron las mayores caídas en sus precios. La tendencia a evitar riesgos en el mercado se extendió, lo que causó una caída drástica en los precios del aceite alquilado. Como consecuencia, el margen de beneficio de las plantas productoras también se redujo. En segundo lugar, debido a la construcción intensiva y rápida de plantas de alquilación en los últimos años, se ha generado una situación incómoda en la que la demanda no puede mantenerse al día con la oferta. Esto ha creado un mercado donde los compradores tienen más poder de negociación, lo que debilita la capacidad de negociación de toda la industria. Además, los materiales necesarios para las unidades de alquilación son bastante limitados. Estas unidades suelen enfrentarse al problema de no tener suficientes materias primas; en particular, escasean los compuestos de carbono cuatro derivados del éter. Este hecho se convierte en un factor clave que limita el aumento de la capacidad productiva de las unidades de alquilación en el país. 　　Cabe señalar que, aunque nuestro país presta una gran atención a las cuestiones ambientales y promueve una mejora rápida en la calidad de los combustibles, lo cual ha creado grandes oportunidades para el desarrollo de la industria de los aceites alquilados, también se está intensificando la supervisión en cuanto a la construcción de plantas de alquilación. Sin embargo, la mayoría de las plantas de alquilación existentes en nuestro país utilizan ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico como catalizadores, lo cual no es bueno para el medio ambiente. Algunas de estas plantas causan problemas significativos de contaminación ambiental. Las plantas con capacidad reducida y tecnología obsoleta están siendo eliminadas rápidamente. Esto crea un círculo vicioso: la gasolina alquilada abre espacios en el mercado al mejorar la calidad del medio ambiente, pero la mayoría de las plantas de producción de esta gasolina presentan problemas de contaminación ambiental. 　　Actualmente, aunque la expansión de la capacidad de alquilación se enfrenta a limitaciones como los bajos precios de los productos finales, la escasez de materias primas y la necesidad de innovaciones tecnológicas, la demanda sigue siendo optimista dada la tendencia general hacia una mejora en la calidad de los productos petrolíferos refinados en nuestro país. Con la mejora en el consumo de automóviles y el aumento de la calidad de la gasolina, la creciente demanda de alquilados seguirá impulsando el crecimiento de toda la industria en el futuro. 　　Sin tener en cuenta variables como las innovaciones tecnológicas significativas, se estima que en 2016 la demanda de gasolina en nuestro país será de 120 millones de toneladas. La demanda de aceite alquilado, por su parte, alcanzará los 5,4 millones de toneladas. De este modo, el déficit de demanda se reducirá a unos 200 mil toneladas. La situación de sobreoferta de aceite alquilado se **aliviará**, lo que disminuirá la necesidad de que las empresas entablen guerras de precios. Así, la capacidad de negociación del sector del aceite alquilado aumentará, y las ganancias también se elevarán. A partir del 1 de enero de 2017, en todo el país se aplicará la norma nacional para la gasolina de tipo “National 5”. Se estima que en ese año la demanda interna de gasolina será de 129 millones de toneladas, mientras que la demanda de aceite alquilado alcanzará las 7,74 millones de toneladas. Esto generará un déficit de suministro de más de 600 mil toneladas. Por lo tanto, las empresas tenderán a aumentar su producción y, al mismo tiempo, a elevar los precios, lo que a su vez hará que los precios del aceite alquilado suban. La norma de gasolina nivel 6 comenzará a aplicarse en todo el país a partir de 2019. Para esa fecha, se estima que la demanda de gasolina en nuestro país alcanzará los 145 millones de toneladas, mientras que la demanda de aceites alquilados será de entre 11,6 y 14,5 millones de toneladas. Se prevé que el déficit en el suministro del mercado aumente a más de 3 millones de toneladas. Con la implementación gradual de una mayor calidad en los productos petrolíferos refinados, se espera que cambie la relación entre oferta y demanda. El mercado de alquilación posee un gran potencial, y su capacidad de producción sigue en aumento constante. 　　No obstante, teniendo en cuenta que la tasa de operatividad promedio de las plantas de alquilación en 2015 y la primera mitad de 2016 se situó entre el 40 % y el 55 %, ampliar la capacidad de forma indiscriminada no responde a los intereses de los fabricantes y conlleva también considerables riesgos. Según los mecanismos actuales del mercado de alquilación, el aumento de la demanda contribuye a elevar los precios de este producto, saliendo así de su fase de estancamiento. Sin embargo, esto también provoca un aumento en los precios de las materias primas de tipo carbono cuatro. Dado que los precios de la alquilación aumentan pero las ganancias de las empresas no mejoran significativamente, no hay motivos para que las empresas aumenten su actividad o amplíen sus capacidades productivas. 　　Dada la expectativa de una mejora en la demanda, el enfoque del desarrollo de la industria de alquilación en el futuro se centrará en la innovación tecnológica y en la reducción de costos para mejorar la eficiencia. La expansión de tecnologías de alquilación más ecológicas (tecnología de alquilación con ácido sulfúrico sólido, tecnología de alquilación con líquidos iónicos) será una tendencia inevitable para que la industria de alquilación de nuestro país mejore la calidad de su desarrollo. Y las empresas que cuentan con recursos de carbono cuaternario estarán más interesadas en crear nueva capacidad productiva, dotarse de equipos de alquilación y mejorar su cadena industrial de procesamiento del petróleo. Por su parte, las empresas dedicadas al procesamiento avanzado del carbono tetraédrico tenderán a consolidar sus canales de adquisición existentes y a explorar nuevos canales, además de modernizar y mejorar sus instalaciones actuales.