Глубокая статья‖Основы серии алкилирования и перспективы их развития — стоит сохранить!

Thread Content

Глубокая статья‖Основы серии алкилирования и перспективы их развития — стоит сохранить! Глубокая статья‖Основы серии алкилирования и перспективы их развития — стоит сохранить! 1. Способы повышения октанового числа бензина. 2) Технология алкилирования ионных жидкостей. 　　Глубокая статья‖Основы серии алкилирования и перспективы их развития — стоит сохранить! 　　 　　I. Алкилирование — процесс введения алкильных групп в молекулы органических веществ с помощью реакций добавления или замещения. Алкилирование как важный синтетический метод широко применяется во многих процессах химического производства. 　　1. Введение Алкилирование — это процесс переноса алкильной группы из одной молекулы в другую. Это реакция введения алкильных групп (метильной, этильной и т. д.) в молекулу соединения. Под действием микроорганизмов ртуть в грунте может алкилироваться, образуя метилртуть или диметилртуть. В промышленности в качестве алкилирующих агентов часто используются алкены, галогеналканы, алкилсульфаты и т. д. Алкилированные производные свинца представляют собой алкильсвинцы, среди которых тетраэтилсвинец часто используется в качестве добавки в бензин в качестве антивзрывного вещества (схема процесса алкилирования приведена на рисунке 1). 　　Рисунок 1: Схема процесса алкилирования. В стандартном процессе переработки нефти система алкилирования при действии катализатора (сульфурной кислоты или фтористоводородной кислоты) соединяет олефины низкой молекулярной массы (в основном пропен и бутен) с изобутаном, в результате чего образуются алкилаты (в основном высокооктановые углеводороды с боковыми цепями). Алкилированные вещества являются добавками в бензин, обладающими антидетонационными свойствами и при сгорании образующими чистые продукты. Октановое число алкилатов зависит от вида используемого алкена и условий реакции. 　　В большинстве видов сырой нефти содержится лишь 10–40% углеводородов, которые можно непосредственно использовать для производства бензина. На нефтеперерабатывающих заводах используется крекинг, при котором углеводороды с большой молекулярной массой превращаются в продукты с малой молекулярной массой, которые легко испаряются. Полимеризация превращает газообразные углеводороды с низкой молекулярной массой в жидкие углеводороды, пригодные для использования в бензине. Алкилирующая реакция превращает небольшие молекулы алкенов и алканов с боковыми цепями в более крупные алканы с боковыми цепями с высоким октановым числом. 　　Процесс, сочетающий крекинг, полимеризацию и алкилирование, позволяет превратить 70% сырой нефти в бензиновый продукт. Другие более сложные процессы переработки, такие как циклизация алканов и дегидрогенизация циклоалканов, позволяют получать ароматические углеводороды, а также повышать октановое число бензина. Современные нефтеперерабатывающие процессы позволяют полностью преобразовать поступающую сырую нефть в топливные продукты. 　　На протяжении всего процесса переработки нефти алкилирование позволяет рекомбинировать молекулы по необходимости, тем самым увеличивая объем производства; это очень важный этап. 　　2. Типы реакций 　　Рисунок 2: Уравнения реакций 　　Алкилирующие реакции делятся на термическое алкилирование и каталитическое алкилирование. Поскольку при термоалкилировании температура высока, что способствует возникновению побочных реакций, таких как термический разложение, в промышленности используется каталитический метод алкилирования. Основные процессы каталитической алкилизации включают: ① алкилизацию алканов, например, алкилизацию изобутана с использованием изобутилена для получения компонентов бензина с высоким октановым числом ； 　　②Алкилирование ароматических углеводородов, например, алкилирование бензола этиленом ； 　　③Алкилирование фенолов, например, алкилирование п-метилфенола с использованием изобутилена. 　　Алкилирование также может означать металлическое алкилирование, что является наиболее типичным примером. 　　3. Катализаторы 　В промышленности процесс алкилирования может осуществляться как в жидкой фазе, так и в газофазе; при этом используются разные катализаторы. 　　Катализаторы алкилирования в жидкой фазе. Основные виды: ① кислотные катализаторы; наиболее часто используются серная и плавиковая кислоты. Алкилирование изобутана пропиленом и бутиленом в настоящее время чаще всего проводится с использованием фтористоводородной кислоты. Для алкилирования бензола с использованием высокоуглеродистых алкенов или хлорированных алканов с молекулярной массой от C10 до C18, а также для алкилирования фенолов, чаще всего используется серная кислота. ②Катализаторы Фриделя-Крафтса, такие как хлорид алюминия-хлороводород и фторид бора-фтороводород, широко используются в процессах алкилирования бензола с этиленом, пропиленом и олефинами с большим числом атомов углерода, а также в алкилировании фенолов. 　　Катализаторы для алкилирования в газофазе. Основное применение: ① твердокислотные катализаторы, такие как фосфат диатомовой земли и подобные им; они используются для алкилирования бензола с этиленом и пропиленом, а также нафталина с пропиленом ； ②Катализаторы на основе металлоксидов, такие как алюминиевый оксид, алюминиево-кремниевый оксид, оксиды магния и железа, а также активный доломит, часто используются в процессах алкилирования бензола с этиленом, фенолом и метанолом. ③Катализаторы на основе молекулярных сит, такие как катализаторы типа ZSM-5, в основном используются в процессе алкилирования бензола этиленом. 　　4. Условия процесса Алкилирование является экзотермической реакцией; теплота реакции обычно составляет 80–120 кДж/моль. Поэтому отвод тепла реакции имеет решающее значение. С точки зрения термодинамики, в довольно широком диапазоне температур реакция может протекать почти полностью; лишь при очень высоких температурах происходит значительная обратная реакция. Катализаторы, используемые в реакциях в жидкой фазе, как правило, обладают высокой активностью, что позволяет проводить реакции при более низких температурах (0–100°C). Подбирается соответствующее давление для поддержания реагентов в жидкой фазе и регулирования температуры реакции. Для уменьшения полимеризации олефинов и образования полиалкилированных соединений обычно используют более высокое молярное соотношение алканов к олефинам или стиролу (5–14:1) и более короткое время пребывания. В промышленности, с целью эффективного использования бензола и алкилирующих веществ, многоалкилированные соединения часто возвращают обратно в реактор, где они вступают в реакцию алкилирования с бензолом с образованием алкилбензола. Ацетилен, сульфиды и вода, присутствующие в сырье, вредны для катализатора, их следует удалить заранее. Активность катализаторов, используемых при алкилировании в газовой фазе, обычно низкая; поэтому реакцию необходимо проводить при более высоких температурах (150–620 °C). Давление обычно составляет 1,4–4,1 МПа, а мольное соотношение бензола и олефина — 3–20:1. Сульфиды и вода, присутствующие в сырье, могут отравить катализатор, поэтому их необходимо удалить заранее. 　　5. Реактор. Жидкостная алкилизация может происходить в горизонтальных или вертикальных реакторах. Тепло, образующееся в процессе реакции, можно удалять с помощью охлаждающих трубок, расположенных внутри реактора (в случае горизонтальных реакторов), или путем испарительного охлаждения. Для обеспечения полного смешивания реагентов и кислоты, а также для контроля времени пребывания в реакторе можно использовать мешалки, систему циркуляции, барьеры или многоступенчатые реакторы в серийной конфигурации. Поскольку катализатор является коррозионным, реактор должен быть выстлан материалами, устойчивыми к коррозии. Газофазная алкилизация не вызывает коррозии оборудования; обычно используются реакторы с трубчатым фиксированным слоем, но также могут применяться изолированные реакторы с множественными стадиями охлаждения. 　　6. Промышленное применение 　　В нефтеперерабатывающей промышленности процесс алкилирования используется в основном для получения компонентов, необходимых для производства бензина с высоким октановым числом. Например, изобутан алкилируют пропиленом или бутиленом для получения алкилированного масла, что является одним из первых применений процесса алкилирования. Бензол алкилируют пропиленом для получения изопропилбензола; изначально он использовался в качестве добавки в бензин, а сейчас является основным сырьем для производства фенола и пропилена. В настоящее время процесс алкилирования в основном используется для получения различных важных органических продуктов. Например: бензол алкилируют этиленом для получения этилбензола; бензол алкилируют олефинами с числом атомов углерода от 10 до 18 для получения высшеалкилбензолов — сырья для синтетических моющих средств. Кроме того, метилисопропилбензол, получаемый путем алкилирования толуола пропиленом, может быть преобразован путем окисления и изомеризации в м-крезол ； Реакция толуола с этиленом позволяет получить винилтолуол. Междудиметилбензол может быть преобразован путем изобутилизации в диметилбензольный мускус. Алкилирование 1,2,4-триметилбензола метанолом или хлорометаном позволяет получить 1,2,4,5-тетраметилбензол. Алкилирование фенола изобутиленом приводит к образованию терт-бутилфенола, а алкилирование диизобутиленом — к образованию п-октилфенола. 　　7. Алкилирование нефтяных углеводородов 　　Принцип 　　Это один из этапов переработки газа, получаемого на нефтеперерабатывающих заводах. При наличии катализатора (фтористоводородная кислота, сульфурная кислота или твердый катализатор – это направление исследований, позволяющее избежать загрязнения окружающей среды из-за жидких отходов кислоты или высоких затрат на их обработку) происходит алкилирование изобутилена и бутенов (или смеси пропилена, бутенов и пентенов) с целью получения компонентов бензина с высоким октановым числом. Используя изобутан и бутен в качестве сырья, удельный октановый чисел получаемого продукта может достигать 94 (см. раздел о октановом числе) ； При использовании смеси пропилена, бутилена и пентилена в качестве сырья октановое число немного ниже. Алкилированный бензин обладает высокой чувствительностью, низким давлением пара и хорошей чувствительностью к свинцу (добавление небольшого количества тетраэтилсвинца позволяет значительно повысить октановое число бензина); он является идеальным компонентом для производства авиационного бензина и бензина высокого октанового числа для автомобилей. 　　История развития. Во время Второй мировой войны была разработана технология алкилирования нефтяных углеводородов с целью обеспечения потребностей в авиационном бензине. В 1939 году компания Anglo-Iranian Oil Company с использованием серной кислоты в качестве катализатора, а в 1942 году американские компании Universal Oil Products и Phillips Petroleum Company с использованием плавиковой кислоты в качестве катализатора построили установки по алкилированию нефтепродуктов для производства бензина с высоким октановым числом. В течение нескольких десятилетий после войны он постоянно развивался из-за растущего спроса на автомобильное топливо с высоким октановым числом. В 60-х годах Китай построил установки для алкилирования с использованием серной кислоты, а в последние годы ведется строительство установок для алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты. 　　Технологический процесс 　　В зависимости от используемого катализатора различают алкилирование с использованием гидрофторной кислоты и алкилирование с использованием серной кислоты. 　　Процесс алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты обычно включает этапы предварительной обработки сырья, реакции, фракционирования и обработки продукта, восстановления кислоты, а также утилизации отходов. Основная цель предварительной обработки — контролировать содержание влаги в сырье (ниже 20 ppm), чтобы избежать серьезной коррозии оборудования. Также необходимо строго контролировать содержание примесей, таких как сера, диенилы C2, C6 и оксиды. Поскольку углеводороды хорошо растворяются в плавиковой кислоте, скорость алкилирования очень высока; процесс практически завершается всего за несколько десятков секунд, поэтому можно использовать трубчатый реактор. Температура реакции 20–40°C, давление 0,7–1,2 МПа. Для сдерживания побочных реакций необходимо возвращать большое количество изобутана обратно в сырье для реакции, чтобы поддерживать соотношение объемов изобутана и сырья на уровне (8–12):1. Тепло реакции уводится с помощью кислотного охладителя. Цель регенерации кислоты заключается в удалении полимеров, образующихся в ходе реакции, и воды, попадающей в систему из сырья; растворимое в кислоте масло выводится из нижней части регенератора, благодаря чему концентрация плавиковой кислоты поддерживается на уровне около 90%. Алкилированное масло выходит с дна основной фракционирующей колонны, а циклический изобутан отбирается с боковой линии колонны. Для производства авиационного топлива полученное алкилированное масло необходимо подвергнуть повторной дистилляции; с верхней части колонны отделяется легкое алкилированное масло, которое используется в качестве компонента для авиационного бензина. Отходящие газы или сточные воды, содержащие плавиковую кислоту, выходящие из системы, подлежат обработке; в конце их реагируют с хлоридом кальция, в результате чего образуется инертный фторид кальция. При производстве одной тонны алкилированного бензина расходуется примерно 0,4–0,6 кг плавиковой кислоты. 　　Основной процесс алкилирования с использованием серной кислоты схож с процессом, используемым при применении фтористоводородной кислоты. Основной проблемой является высокое потребление кислоты: на 1 тонну алкилированного масла требуется 70–80 кг серной кислоты, при этом образуется большое количество разбавленной кислоты. Если поблизости нет заводов по производству серной кислоты или оборудования для её концентрирования, это приведет к серьезному загрязнению окружающей среды. 　　Алкилирование сульфатом II. Алкилирование сульфатом 1. Обзор Использование сульфата в качестве катализатора для алкилирования алкенов. Существуют два типа: с трапециевидными элементами и в виде корпуса с трубками. Чтобы реакция происходила при более низкой температуре, в первом типе используется частичное испарение реагентов с целью поглощения тепла и охлаждения; во втором типе применяется метод охлаждения за счёт дросселирования и расширения продуктов реакции. 　　Алкилирование с использованием серной кислоты осуществляется двумя способами: поэтапным и в трубчатых реакторах. Чтобы реакция происходила при более низкой температуре, при первом способе используется частичное испарение реагентов с последующим поглощением тепла для охлаждения; при втором способе применяется метод охлаждения за счет сжатия и расширения продуктов реакции. 　　В каждом сегменте многоступенчатого реактора установлены миксеры для эмульгирования углеводородного сырья и серной кислоты. Серная кислота и изобутан поступают в первый сегмент реактора и успешно проходят через все его сегменты. Алкины, в свою очередь, делятся на несколько частей, которые поступают в соответствующие сегменты. 　　В каждом сегменте реактора часть углеводородов испаряется, поглощая тепло, выделяемое в процессе реакции, и тем самым поддерживая низкую температуру реакции. 　　Испарившиеся углеводороды сжимаются, конденсируются и приводятся в жидкое состояние; затем из них удаляется пропан, после чего они возвращаются в реакционную систему. 　　В реакторе установлен винтовой миксер, который обеспечивает высокоскоростную циркуляцию серной кислоты и углеводородов внутри, формируя эмульсию. 　　После реакции кислотно-углеводородная эмульсия поступает в осадитель, где сульфурик кислота, отделенный от нее, циркулирует обратно в реактор для повторного использования. А продукты реакции, отделенные в осадителе, проходят через клапаны управления давлением и поступают в теплообменные трубки реактора, где часть газа поглощает тепло реакции, тем самым поддерживая низкую температуру в реакторе. 　　2. Основные факторы, влияющие на процесс
Температура реакции
Алкилирование происходит при низких температурах. Оптимальная температура для алкилирования с использованием серной кислоты составляет 8–12°C. 　　Концентрация сульфурной кислоты. Поскольку сульфурная кислота используется в качестве катализатора в процессах алкилирования, её концентрация оказывает значительное влияние на ход реакции. 　　При концентрации серной кислоты выше 99 м% SO3 будет вступать в прямую реакцию с изобутаном, что приводит к увеличению расхода кислоты. При концентрации ниже 85 м% активность катализатора снижается, а также усиливается коррозия оборудования. 　　Следовательно, подходящая концентрация сульфурной кислоты составляет 95–96 м%. 　　В промышленности концентрация свежей сульфурной кислоты, добавляемой в реактор, обычно составляет 98–99 м%. Однако из-за наличия воды в сырье, образования воды в процессе побочных реакций, а также из-за образования сульфатов и кислорастворимых полимеров концентрация сульфурной кислоты постепенно снижается в ходе работы оборудования. Чтобы обеспечить качество алкилированного масла на основе сульфурной кислоты и избежать её коррозийного воздействия на оборудование, когда концентрация кислоты снижается до 88–89 м%, её необходимо вывести как отходы. 　　Потребление сульфурной кислоты занимает значительную долю в производственных затратах на алкилирование сульфурной кислотой, поэтому необходимо максимально сокращать её расход. 　　Увеличение содержания примесей в сырье приводит к повышенному расходу кислоты. Наличие в эфире олефинов, таких как пропен и пентен, также значительно увеличивает расход кислоты. Неправильные условия реакции — слишком высокая или слишком низкая температура, а также недостаточное смешивание компонентов — также способствуют увеличению расхода кислоты. 　　Для этого следует избегать возникновения вышеупомянутых ситуаций, приводящих к увеличению потребления кислоты. 　　Для защиты окружающей среды и снижения затрат отходная кислота, выделяемая устройством, ни в коем случае не должна сбрасываться без контроля. Ее следует направлять в печь для сжигания; при высоких температурах образуется SO2, который затем дальше окисляется до SO3 с целью получения серной кислоты. 　　Контроль концентрации сульфурной кислоты имеет огромное значение; в установках для алкилирования Dupont Stracto предусмотрены средства для онлайн-анализа концентрации. 　　Соотношение кислоты и углеводородов: если в реакционной смеси соотношение серной кислоты и углеводородов слишком мало, то при диспергировании эмульсии количество кислоты недостаточно для формирования непрерывной фазы; в таком случае углеводороды становятся непрерывной фазой. Это приводит к снижению качества алкилированного масла и увеличению расхода кислоты. 　　В промышленности обычно используется соотношение кислоты к углеводородам 1–1,5:1 для обеспечения того, чтобы сульфурная кислота находилась в непрерывной фазе. 　　Поскольку коэффициент теплопроводности серной кислоты значительно выше, чем у углеводородов, использование серной кислоты в качестве непрерывной фазы позволяет более эффективно удалять тепло, образующееся в процессе реакции. Это помогает избежать чрезмерного нагрева в определенных участках и, как следствие, уменьшает вероятность возникновения побочных реакций. 　　Соотношение кислых углеводородов также не должно быть слишком высоким, иначе это приведет к снижению количества поступающих углеводородов и, как следствие, к снижению производительности установки. Кроме того, увеличение количества серной кислоты приводит к повышению вязкости и плотности реакционной смеси, что в свою очередь увеличивает энергозатраты на перемешивание. 　　Соотношение изобутана и алкенов Для повышения концентрации изобутана в кислой фазе и предотвращения таких побочных реакций, как объединение алкенов, необходимо поддерживать высокое соотношение алканов к алкенам в реакционной смеси. В промышленности соотношение алканов к алкенам в сырье для реактора обычно составляет 5–15:1. 　　Учитывая, что цель повышения соотношения алкенов к алканам заключается в увеличении чистоты изобутана в реакционной смеси, на производстве обычно контролируется такой уровень концентрации изобутана в продукте реакции, чтобы он составлял не менее 60–70% по объему. 　　Распределение углеводородов в серной кислоте. Серная кислота является фазой-носителем, а углеводороды — фазой-дисперсией. Ключевым этапом в процессе алкилирования является перенос изобутана в кислотную фазу; поэтому скорость перемешивания оказывает значительное влияние на ход реакции. 　　Из-за большой разницы в плотности кислых углеводородов и высокой вязкости серной кислоты необходимо использовать интенсивное перемешивание для улучшения распределения компонентов в реакционной смеси, повышения эффективности передачи массы и тепла, ускорения процесса алкилирования, что способствует повышению октанового числа алкилированного топлива. 　　Время реакции Время реакции зависит от интенсивности перемешивания и степени дисперсии двух фаз. В обычных условиях время реакции алкилирования сульфатом составляет 20–30 минут. 　　Если время слишком короткое, реакция не протекает полностью, что влияет на выход алкилированного масла. 　　При слишком длительном времени не только снижается производительность устройства, но и происходят вторичные реакции, что приводит к снижению качества продукта. 　　III. Алкилирующие реакции – реакции, при которых атомы водорода, связанные с углеродом, кислородом и азотом в молекулах органических соединений, заменяются алкильными группами. Алкилирование углеродного атома ① Алкилирование водорода на атоме углерода карбонила. Водород, находящийся на атоме углерода a карбонильной группы, обладает слабой кислотностью. Под действием сильных оснований (например, натрия амидов, натрия гидрида) атом углерода a может вступать в реакцию алкилирования с хлоралканами, в результате чего образуются производные с алкильными группами на атоме углерода a. 　　1. Определение 　　Реакция, при которой атомы водорода, связанные с углеродом, кислородом и азотом в молекуле органического соединения, заменяются алкильными группами. 　　2. Механизм реакции Алкилирование атомов углерода: ① Алкилирование водорода на атоме углерода a карбонильной группы. 　　Водород, находящийся на атоме углерода a карбонильной группы, обладает слабой кислотностью. Под действием сильных оснований (например, натрия амидов или натрия гидрида) атом углерода a может вступать в реакцию алкилирования с хлоралканами, в результате чего образуются производные с алкильными группами на атоме углерода a. При прямом алкилировании эстеров происходит их самосжатие ； Также может происходить процесс полиалкилирования. Для получения продуктов а-алкилирования углерода можно использовать вторичные амины, такие как пиррол или морфолин, для синтеза энаминов. Затем эти энамины реагируют с активными галогеналканами (йодометан, галогенированный бензил и т. д.), в результате чего образуются замещенные энамины. Последующая гидролиз приводит к получению алкилированных карбонильных соединений. ② Алкилирование активных метиленовых групп. 　　Метилен, находящийся между двумя активными группами, относительно активен и легко алкилируется под действием натрия спиртового. Активные группы могут быть нитрогруппой, карбонильной группой, эстерной группой или цианогруппой и т. д. Например, методы синтеза замещенных малонатов и ацетоуксусатов: H2C(COOC2H5)2 + C2H5O–Na+ + CH(COOC2H5)2–Na++C2H5OH → CH(COOC2H5)2–Na+ + RX → RCH(COOC2H5)2 + NaX; CH3COCH2COOC2H5 + C2H5O–Na+ → (CH3COCHCOOC2H5)–Na++C2H5OH. Здесь R представляет собой алкильную группу ； X — галоген. Замещенные малонаты и ацетоацетаты при гидролизе легко подвергаются декарбоксилированию и разлагаются на замещенные уксусные кислоты или их аналоги; эта реакция широко используется в органическом синтезе. Все эти алкилирующие реакции происходят в безводных условиях. 　　③Алкилирование с использованием катализа перехода фаз. 　　Использование катализаторов с переходом фаз для проведения реакции между реагентами, находящимися в двух нерастворимых друг в друге жидких фазах. Не требуется работа в безводных условиях; вместо безводного гидроксида натрия можно использовать концентрированный раствор гидроксида натрия в воде. Условия реакции мягкие, процесс прост в выполнении. Часто используемыми катализаторами являются тетрааммонийные соли (Q+X-), такие как (n-C4H9)4N+HSO4-, тетрапхосфатные соли с ионом Cl- или коронные эфиры. Реагенты в зоне границы взаимодействуют с щелочью, образуя отрицательные углеродные ионы. Последний образует ионную пару с катионом четвертичного аммониевого соли, переходит в органическую фазу и вступает в реакцию алкилирования с галогеналканами. 　　3. Химические реакции 　　Реакция алкилирования по Фридель-Крафту: когда используемые алкильные группы представляют собой линейные алкилы с трьмя и более атомами углерода, карбокатионы подвергаются перестройке. 　　4. Примеры
Например: алкилирование натриевой соли спирта на атоме кислорода в присутствии галогенопроизводных приводит к образованию эфиров; это важный метод синтеза несимметричных эфиров.
RONa + R′X → ROR′ + NaX
Кислотность фенола выше, чем у спиртов; при использовании гидроксида натрия можно получить ароматический оксид-ион, который затем подвергается алкилированию. 　　Например, диэфиры серной кислоты также являются широко используемыми алкилирующими агентами; их активность выше, чем у галогенопроизводных алканов. Условия реакции при этом мягкие, и в реакцию обычно вступает только один алкильный остаток. 　　Алкилирование галогеналканов на атоме азота с последующим нагреванием с аммиаком или аминами при определенном давлении приводит к образованию смеси первичных, вторичных, третичных аминов, а также четвертичных аммониевых солей. Путем фракционирования можно отдельно выделить первичные, вторичные и третичные аммины. Контролируя соотношение реагентов и условия, можно сделать один из аминов основным продуктом. 　　N3H+RXH3R+X- 　　H3R+NH3RNH2+H4 　RNH2+RXR2N2+X- 　　R2H2+NH3R2NH+H4 　R2NH+RXR3H+X- 　　R3H+NH3R3N+H 　R3N+RXR4+X- При алкилировании с использованием диэстеров серной кислоты в первую очередь выбирается атом азота с более высокой основностью для прохождения реакции. 　　IV. Алкилированный бензин
1. Способы повышения октанового числа бензина
В настоящее время основными технологиями для повышения октанового числа бензина являются каталитический риформинг, алкилирование, изомеризация, а также добавление в бензин присадок, улучшающих его октановое число (антидетонаторов). 　　Каталитический риформинг в основном направлен на увеличение содержания ароматических и изопарафиновых углеводородов в бензине с целью повышения его октанового числа; при этом ароматические углеводороды вносят больший вклад в это повышение. Недостатком использования риформинга для повышения октанового числа бензина является увеличение содержания ароматических и бензольных соединений. 　　Алкилированный бензин получают путем реакции изобутана, содержащегося в СПГ, с бутеном-1, бутеном-2 и изобутиленом с образованием изооктана. Поэтому состав алкилированного бензина полностью состоит из изооктана. У него высокий октановый чисел, хорошая стабильность, низкое давление пара и широкий диапазон температур кипения. Это насыщенные углеводороды, не содержащие ароматических веществ, серы и алкенов; поэтому он является идеальным компонентом для производства чистого бензина с высоким октановым числом. 　　Гетерогенизация — один из самых дешевых способов повышения октанового числа бензина; она позволяет преобразовывать линейные алканы в легком неперегонном нафтовом газе (C5/6) в разветвленные алканы, тем самым повышая октановое число бензина на 10–22%. 　　Различные добавки могут значительно повысить стойкость бензина к детонации. Например, MTBE является одним из первых эфиров, использовавшихся в качестве средств для повышения октанового числа бензина. Однако поскольку это не углеводороды, а не компоненты бензина, их применение часто приводит к различным проблемам. К тому же цена таких добавок обычно очень высока. 　　2. Основные компоненты бензина 　 В составе бензина в США примерно треть составляет бензин, полученный путем каталитического крекинга; ещё треть — бензин, полученный путем каталитической регенерации; оставшаяся треть — другие компоненты с высоким октановым числом, используемые для его приготовления. В Западной Европе: бензин, полученный путем каталитического фракционирования – 27%, бензин, полученный путем каталитической регенерации – 47%; остальная часть состоит в основном из других компонентов с высоким октановым числом. 　　В составе отечественного бензина доля каталитического крекингового бензина достигает 75%, в то время как доля рефорингового бензина, алкилированного бензина, МТБЭ и т. д. очень низка. Различия в составе бензина приводят к тому, что качество отечественного бензина заметно уступает зарубежному. 　　В настоящее время основными проблемами качества автомобильного бензина в нашей стране являются высокое содержание олефинов и серы. 　　3. Алкилированный бензин
Особенности алкилированного бензина: в его составе преимущественно находятся изомеры алканов; содержание алкенов и ароматических углеводородов практически отсутствует. Уровень серы низкий, а октановое число высоко – обычно оно составляет 95–96, а иногда даже достигает 98. Бензин имеет низкую чувствительность к условиям эксплуатации; разница между октановым числом и октановым числом двигателя составляет менее 3. Паропроницаемость низкая, поэтому можно использовать больше дешевого бутана с высоким октановым числом. Энергия сгорания высока, что позволяет использовать этот бензин в двигателях с высоким коэффициентом сжатия. 　　Сырье для алкилирования: изомеры алканов: изобутан. 　　Алкилирование различных изомеров бутена — изобутилена, 1-бутена, цис-2-бутена и транс-2-бутена — также дает разные результаты. При использовании фтористоводорода в качестве катализатора октановое число продуктов алкилирования 2-бутена является наивысшим; у продуктов алкилирования изобутена оно ниже; у продуктов алкилирования 1-бутена — самым низким. При использовании серной кислоты в качестве катализатора октановое число алкилированного продукта, полученного из 1-бутена, несколько выше, чем октановое число продуктов алкилирования, полученных из 2-бутена и изобутена. 　　Процесс алкилирования　　Основная реакция:　　В традиционном процессе жидкофазного алкилирования изобутана по методу алкилирования можно разделить на процесс алкилирования серной кислотой и процесс алкилирования плавиковой кислотой в зависимости от используемого катализатора. 　　Технологии на основе серной кислоты включают: Stratco, Kellogg, ExxonMobil, ReVAP (Phillips/ExxonMobil), Alkad (UOP/ChevronTexaco) ； 　　Методы использования фтористоводородной кислоты включают: UOP, Phillips (Conoco Phillips). К концу 2002 года во всем мире насчитывалось 107 установок для алкилирования, использующих технологию ReVAP (Phillips/ExxonMobil). 　　В настоящее время мировая производственная мощность по алкилированию у Stratco составляет 25,8 млн тонн в год, а у ExxonMobil — 4,95 млн тонн в год. 　　При процессе с использованием серной кислоты образуется большое количество отходов кислоты, что приводит к серьезному загрязнению окружающей среды ； Фтористоводородная кислота — это легко испаряющийся, крайне токсичный химический вещество, чье разливение может нанести серьезный ущерб производственной среде и окружающей природной среде. У обоих методов производства существуют проблемы, такие как коррозия производственного оборудования. 　　Октановое число некоторых компонентов бензина V. Развитие технологии алкилирования Согласно статье в журнале «Chemical Engineering» за май 2016 года, алкилирование представляет собой все более важную технологию в нефтепереработке. При этой технологии низкокарбонильные алкины реагируют с изобутаном с образованием изомеров триметилпентана, то есть алкилированного топлива, которое может использоваться в качестве компонента для приготовления чистого бензина. Алкилированное масло — это качественный компонент бензина с высоким октановым числом, низким давлением пара, низким содержанием серы и отсутствием ароматических углеводородов. Спрос на алкилированные масла растет, причем основными факторами являются: экономический рост, требующий большего количества бензина, **введение более строгих стандартов для бензина, требования к снижению содержания компонентов с высоким октановым числом, таких как ароматические углеводороды и алкены, в составе бензина, а также потребность в двигателях с высокими характеристиками. 　　Строгие ограничения на содержание серы в бензине требуют более интенсивной гидрорегенерации, что приводит к снижению октанового числа бензина. Алкилированное масло — это компонент с высоким октановым числом и низким содержанием серы, способный повышать октановое число готового бензина. Еще одним фактором является наличие в американских сланцевых месторождениях дешевого бутана, который может служить обширным источником недорогого сырья для процесса алкилирования. 　　1. Прогресс в технологии алкилирования с использованием катализаторов на основе твердых кислот За последние несколько месяцев было отмечено, что катализаторы для алкилирования на основе твердых кислот, разработанные на протяжении многих лет, уже могут заменить вредные и коррозионные жидкие кислотные катализаторы (фтористоводородная и серная кислоты). На этогодневной конференции AFPM компания CB&I представила информацию о ходе создания первого в мире промышленного устройства для алкилизации с использованием твердых кислотных катализаторов. Это устройство было построено на предприятии Zibo Haiyi Fine Chemicals, являющемся дочерней компанией Shandong Huifeng Petrochemical Company в Китае. Его эксплуатация началась в августе 2015 года. Устройство использует технологию AlkyClean, разработанную совместно компаниями CB&I, Yabao и финской компанией Neste; мощность производства алкилированных масел составляет 2700 баррелей в день (100 тысяч тонн в год). Компания CB&I заявляет, что на сегодняшний день все характеристики установки, построенной в Шаньдуне, соответствуют ожидаемым показателям. С момента ввода в эксплуатацию было подтверждено, что качество продуктов на основе алкилированного топлива очень высокое; измеренный октановый чисел (RON) составляет от 96 до 98, что значительно выше, чем у обычных алкилированных топлив. Исследование октанового числа является важным показателем ценности алкилированных масел в качестве компонентов для смеси бензина. 　　Технология AlkyClean использует катализатор AlkyStar, разработанный компанией Yabao — прочный и долговечный катализатор на основе цеолита с фиксированным слоем. Этот катализатор в сочетании с инновационной схемой реактора от компании CB&I позволяет технологии AlkyClean производить высококачественные алкилированные масла без использования жидкого кислотного катализатора, что делает процесс более безопасным и надежным. Поскольку не требуется последующая обработка и отсутствуют кислотоустойчивые масляные отходы, это является очень эффективной технологией производства алкилированных масел. 　　В феврале этого года компания KBR объявила, что был подписан первый контракт на передачу технологии алкилирования с использованием твердых кислот K-SAAT. Контракт с компанией KBR был заключен компанией Dongying Haikelerin Chemical, которая строит производственные объекты в городе Донъин. Компания KBR предоставляет патентованные технологии, проектирование основных технологических процессов, ключевое оборудование и катализаторы. Ожидается, что эта установка будет введена в эксплуатацию в первом квартале 2017 года. 　　Особенностью процесса K-SAAT является использование твердого кислотного катализатора под названием ExSact. Это усовершенствованный катализатор на основе зеолита, который сейчас можно приобрести в коммерческих целях; по сравнению с катализаторами на основе жидких кислот, он наносит гораздо меньший вред человеку и окружающей среде. Это преимущество и низкие затраты на строительство являются основными факторами, повлиявшими на решение компании Haike выбрать технологию K-SAAT вместо традиционной технологии алкилирования сульфатом. Менеджер по технологиям каталитического фракционирования и алкилирования в компании KBR Гаутам Кришнаих сказал, что использование твердокислотных катализаторов позволяет снизить затраты на эксплуатацию установок для алкилирования, поскольку обслуживание установок типа K-SAAT стоит дешевле, к тому же не требуется охлаждение установок для алкилирования с использованием серной кислоты. Кроме того, не требуется ни восстановление жидких кислот, ни обработка твердых отходов (нейтрализация кислот и щелочей). 　　KBR совместно с Exelus разработала эту технологию «зеленой» химии, и теперь компания KBR является единственным лицензиатом катализатора ExSact от компании Exelus. В процессе K-SAAT используются два реактора: один предназначен для алкилизации, а другой — для регенерации или в качестве резерва. С помощью водорода осуществляется полная регенерация катализатора; в процессе регенерации удаляется мягкий кокс (различные высоко незаполненные углеводороды) и примеси, адсорбированные на катализаторе. 　　Успешно разработанный катализатор ExSact во многих аспектах превосходит жидкие кислотные катализаторы и другие твердые кислотные катализаторы. Для повышения селективности продукта были оптимизированы кислотные центры и структура пор катализатора. По сравнению с другими твердыми кислотными катализаторами, срок службы при алкилировании с использованием катализатора ExSact несколько дольше ； Существует большая гибкость в выборе исходного сырья и компонентов (в качестве олефинов могут использоваться этилен, пропилен, бутен и пентен). В отличие от этого, в процессе алкилирования жидких кислот использовать этилен невозможно, поскольку при его применении образуются стабильные эфиры. Кроме того, технология твердых кислот компании KBR обладает высокой способностью к нейтрализации примесей в сырье (таких как вода, сера, диены, оксиды и цианиды). 　　2. Развитие технологии алкилирования с использованием серной кислоты в качестве катализатора Появление процессов алкилирования на промышленном уровне с использованием твердых кислот не помешало разработке новых способов применения устройств для алкилирования с использованием жидких кислот-катализаторов. Компания DuPont использует свою технологию алкилирования сульфурной кислоты для некоторых уникальных сырьевых материалов. В марте этого года компания DuPont объявила, что заключила контракт с одним из китайских нефтеперерабатывающих заводов на поставку установки для алкилирования, использующей 100% бутилен в качестве сырья. Джинни Бранзару, менеджер по мировым продажам технологий очистки в компании DuPont, отмечает, что химические основы новой области алкилирования в DuPont существуют уже давно. Нынешние экономические условия способствуют использованию бутана для производства алкилированных масел, или так называемых «специализированных алкилированных продуктов». Такой уникальный процесс обработки ранее не был экономически целесообразен. По словам Бранзару, многие компании могут дешево приобрести на открытом рынке недорогостоящий бутан, затем переработать его с помощью устройств для дегидрирования с получением изобутилена, а после этого использовать изобутилен в устройствах для алкилирования для производства ценных алкилированных масел. Но технология DuPont применима не только к бутану, но также позволяет обрабатывать пропилен в высокой концентрации и пентен на 100%. 　　Китайская компания Dalian Hengli Petrochemical подписала с компанией DuPont контракт на поставку технологий алкилирования и восстановления отходных кислот (SAR) для строительства производственных установок на новом нефтеперерабатывающем заводе в промышленной зоне порта Чансиндао. В настоящее время компания Hengli Petrochemical планирует начать строительство в 2018 году, причем ожидается, что производство будет запущено в 2019 году. Компания DuPont будет использовать собственные технологии алкилирования Stratco и восстановления отработанной кислоты MECS. 　　Использование технологий компании DuPont на предприятиях по интегрированной переработке позволит компании Hengli производить высококачественные продукты на основе алкилированных масел из 100% изобутилена в качестве сырья. Кевин Боквинкель, глобальный менеджер по коммерческим вопросам технологий Stratco в компании DuPont, сказал: «У установок компании Hengli есть уникальные исходные материалы, что означает начало новой эры для алкилированных масел на рынке бензина, поскольку количество установок для производства алкилированных масел из бутана во всем мире продолжает расти». В установках для алкилирования компании Hengli в контактных реакторах Stratco будет применяться запатентованная технология XP2 компании DuPont. По словам Боквинкеля, технология XP2 разработана таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное использование теплообменной поверхности трубного пучка, что благодаря явным технологическим преимуществам способствует повышению качества продукта алкилирования. 　　VI. Последние достижения в технологии алкилирования в 2016 году. Алкилирование представляет собой процесс, при котором под действием катализатора изобутан и олефины, содержащиеся в сжиженном газе нефтеперерабатывающего завода, реагируют друг с другом, образуя компонент для смешивания с бензином – алкилированное масло. Благодаря высокому октановому числу, низкому давлению паров, отсутствию олефинов и серы, алкилированное масло является идеальной компонентой для смешивания с бензином. Поэтому в последние годы технологии алкилирования привлекают все больше внимания со стороны нефтеперерабатывающих предприятий. 　　Что касается технологии производства, то в настоящее время для массового производства алкилированных масел используются преимущественно метод сульфурной кислоты и метод гидрофторной кислоты. Хотя оба этих метода обеспечивают высокий уровень выхода продукта и хорошую селективность, при использовании метода сульфурной кислоты образуется большое количество отходов в виде кислоты, что приводит к серьезному загрязнению окружающей среды ； Фтористоводородная кислота — это легко испаряющийся, крайне токсичный химический вещество, который при утечке может нанести серьезный ущерб окружающей среде и местным экосистемам. Кроме того, у обоих методов существуют проблемы, такие как коррозия производственного оборудования. 　　Для устранения таких серьезных недостатков жидких сильных кислот, как высокая коррозийная активность и опасность для здоровья человека, в последние годы как внутри страны, так и за рубежом непрерывно совершенствуются существующие традиционные технологии, а также активно разрабатываются новое поколение твердых сильнокислотных алкилирующих катализаторов и технологий для замены нынешних процессов алкилирования с использованием жидких кислот. 　　1. Традиционные технологии алкилирования жидких кислот В настоящее время для производства алкилированных масел по-прежнему в основном используются традиционные методы алкилирования с применением серной кислоты и фтористоводородной кислоты. По статистике, в настоящее время в мире насчитывается более 110 установок для алкилизации с использованием серной кислоты, а установок для алкилизации с использованием гидрофторной кислоты — около 120. 　　Хотя общая схема работы устройств для алкилирования с использованием фтористоводородной и серной кислот различается, механизмы реакций в обоих процессах крайне похожи. В 1960-х годах количество установок для алкилирования, использующих серную кислоту в качестве катализатора, в 3 раза превышало количество установок с катализатором на основе фтористоводородной кислоты. С тех пор тенденция в области технологий алкилирования сместилась в сторону использования фтористоводородной кислоты, после чего снова вернулась к использованию серной кислоты. Два процесса развивались в течение многих лет в условиях взаимной конкуренции, приобретя свои собственные особенности. 　　1) Технология алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты. Технология алкилирования с применением фтористоводородной кислоты используется уже более 60 лет, и за это время она постоянно совершенствуется. Процесс алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты занимает меньше пространства по сравнению с процессом алкилирования с использованием серной кислоты, имеет более простую конструкцию и требует меньшего количества катализаторов. Однако у него также есть недостатки, среди которых наиболее распространенным является то, что затраты на выделение изобутана, пропана, гидрофторной кислоты и фторсодержащих соединений выше, чем при технологии алкилирования с использованием серной кислоты (за исключением процесса с двумя реакторами в серийной связке от UOP). Кроме того, у этой технологии есть ещё одна серьезная проблема: фтористоводород в виде токсичного газа попадает в атмосферу. При низкой концентрации этого газа он может раздражать глаза, кожу и нос ； Высокая концентрация может угрожать жизни. 　　Патентообладатели процесса алкилирования с использованием фтористоводородной кислоты: UOP и PHILLIPS (Comexi). Самой серьезной проблемой при использовании фтористоводородной кислоты являются ее летучесть, коррозийные свойства и токсичность. Из-за этого агентство по охране окружающей среды США запретило ее использование. Поэтому в новых установках для алкилирования, построенных за последние 20 лет, практически не используется метод с применением фтористоводородной кислоты. 　　2) Технология алкилирования сульфатом Несмотря на проблемы, связанные с обработкой отходных кислот и коррозией оборудования в процессе использования этой технологии, производство алкилированных масел привлекает все больше внимания. Поэтому, параллельно с разработкой новых технологий, постоянно совершенствуется и технология алкилирования сульфатом. В настоящее время основными владельцами патентов на технологии сернокислотной алкилирования являются DuPont (компания «Дюпон») и LUMMUS. Доля компании DuPont в мировом производстве продукции алкилирования является наибольшей; она владеет полным набором технологий для сернокислотного алкилирования (STRATCO) и регенерации отработанной кислоты (MECS). На долю компании DuPont приходится около 80% всего мирового рынка сернокислотного алкилирования. В Китае примерами использования технологии DuPont является завод по переработке нефти компании CNOOC в Хуэйчжоу (мощность – 160 тыс. тонн в год; запущен в 2009 году). Кроме того, в Китае планируется запуск ещё трех подобных заводов в 2016 году. 　　Технология сульфатирования CDAlky от компании Румс в последние годы также находит широкое применение в Китае. Среди уже действующих и будущих заводов, использующих эту технологию, можно назвать: Shandong Shenchí (мощность – 200 тыс. тонн в год; запущен в мае 2013 года), Shandong Haiyue (мощность – 600 тыс. тонн в год; запущен в июле 2014 года), Guangxi Qinzhou Tianheng Petrochemical (мощность – 200 тыс. тонн в год; запущен в апреле 2014 года) и Yuntianhua (мощность – 240 тыс. тонн в год; запущен в 2016 году). 　　Поскольку главной проблемой алкилирования с использованием серной кислоты является утилизация отходов кислоты, необходимо строить установки для её восстановления параллельно с установками алкилирования. Это приводит к значительному увеличению затрат на инвестиции и эксплуатацию по сравнению с алкилированием с использованием фтористоводородной кислоты. 　　2. Альтернативные технологии алкилирования 　　Несмотря на постоянные усилия исследователей по совершенствованию процессов алкилирования с использованием фтористоводородной и серной кислот, проблемы, связанные с этими технологиями, так и не были решены окончательно. К таким проблемам относятся высокие затраты на строительство, большое потребление кислоты, сильная коррозийная активность, а также возможность загрязнения окружающей среды. Поэтому как в странах мира, так и внутри стран активно разрабатываются чистые и безопасные альтернативы технологиям алкилирования. Самые значительные успехи были достигнуты в области технологий алкилирования с использованием твердых кислот и ионных жидкостей. 　　1) Технология алкилирования с использованием твердых кислот Несмотря на то, что традиционные технологии алкилирования с использованием жидких кислот уже давно считаются совершенными, их воздействие на безопасность и окружающую среду способствовало разработке более безопасных и экологичных технологий. 　　По сравнению с технологией использования жидких кислот, процесс алкилирования с применением твердых кислот проходит при более мягких условиях, а их восстановление осуществляется легко. После решения проблемы склеивания алкенов в процессе алкилирования с использованием твердых кислот, свойства бензина, полученного таким способом, могут сопоставляться по качеству со свойствами бензина, произведенного с использованием жидких кислот ； Кроме того, твердые кислоты не обладают коррозионной способностью и потенциальной опасностью, характерными для жидких кислот; к материалам оборудования к ним нет особых требований, а безопасность процесса высока ； В области охраны окружающей среды не существует негативных последствий, связанных с обработкой отходных кислот. Поэтому в последние годы многие крупные нефтяные компании и научно-исследовательские институты по всему миру занимаются разработкой твердых катализаторов. Среди наиболее известных технологий можно выделить процесс AlkyClean компании LUMMUS, процессы Alkylene и Inalk компании UOP, а также процесс FBA компании TOPSOE. Китайские научно-исследовательские институты также разработали твердые катализаторы на основе алкилированных кислот и соответствующие технологии. В последние два года были проведены промышленные испытания этих технологий на предприятиях Shanghai Gaqiao Petrochemical и Beijing Yanshan Petrochemical. В настоящее время эта технология прошла техническую экспертизу в Китайской нефтяной корпорации. 　　Установка для технологии AlkyClean от Ruums имеется в качестве демонстрационного оборудования на нефтеперерабатывающем заводе Fortum в Финляндии. В феврале 2015 года на предприятии нефтехимической группы «Хуэйфэн» в Цзыбо, провинция Шаньдун, началось строительство и ввод в эксплуатацию первого в Китае установки по алкилированию с использованием твердого кислотного катализатора производительностью 100 тысяч тонн в год, разработанной компанией LuMUS. 　　Несмотря на определенный прогресс в технологии алкилирования с использованием твердых кислот, на данный момент существуют определенные препятствия для полного замены традиционных технологий с использованием жидких кислот. Самой серьезной из этих проблем является проблема деактивации/регенерации катализаторов. В то же время необходимо решить ряд проблем, таких как совместимость сырья, экономичность эксплуатации установки, высокая реакционная активность и селективность твердого кислотного катализатора. 　　2) Технология алкилирования ионных жидкостей Ионные жидкости привлекают большое внимание в последние годы благодаря наличию у них одновременно высокой плотности реакционноспособных центров, характерных для жидких кислот, и невысыхаемости, свойственной твердым кислотам. В прошлом низкая селективность и малый уровень выхода ограничивали использование катализаторов на основе ионных жидкостей в производстве алкилированных масел. В последнее время ведется множество исследований, посвященных технологии алкилирования ионных жидкостей. Компании и учреждения вроде Chevron и Shell, а также Китайский университет нефти провели большой объем исследований в этой области. 　　В технологии алкилирования с использованием ионных жидкостей ионные жидкости применяются в качестве растворителя и катализатора; эта технология демонстрирует более высокую каталитическую активность, чем серная и плавиковая кислоты. Разработанные в последние годы композитные ионно-жидкостные катализаторы демонстрируют большой потенциал в производстве алкилирования. 　　Китайская нефтяная компания является единственной компанией, которая в настоящее время применяет в промышленных целях технологию алкилирования с использованием ионных жидкостей. Эта технология была разработана в Центре исследований тяжелых нефтей при Китайском университете нефти. 29 сентября 2013 года в компании Shandong Deyang Chemical Co., Ltd. было введено в эксплуатацию производственное оборудование для каталитического алкилирования углеводородов четвертой группы с использованием ионных жидкостей мощностью 120 тысяч тонн в год. Успешное применение технологии алкилирования с использованием ионных жидкостей позволило преодолеть множество недостатков традиционных методов алкилирования с использованием концентрированной серной кислоты и фтористоводородной кислоты. Это открыло новые возможности для очистки автомобильного бензина и повышения его качества в нашей стране. 　　VII. Перспективы отрасли алкилирования в нашей стране В условиях рыночной экономики ресурсы, как правило, концентрируются в тех сферах, которые приносят высокую прибыль. Под влиянием усилий по охране окружающей среды в нашей стране и ускоренного повышения качества готового топлива, алкилированный бензин начинает привлекать большое внимание как идеальный сырье для его производства. Алкилированный бензин обладает такими преимуществами, как высокий октановый чисел, низкое содержание серы, отсутствие алкенов и ароматических веществ, высокий уровень извлечения топлива и хорошая экономическая эффективность. Поэтому он становится предпочтительным сырьем для производства бензина высокого октанового числа и быстро занимает лидирующие позиции на рынке глубокой переработки в отечественной нефтеперерабатывающей промышленности. 　　В 2013 году в Китае наблюдалось массовое строительство установок для алкилизации; производственные мощности увеличились по сравнению с предыдущим годом на 370%, и такой высокий темп роста сохранялся и в последующие годы. В настоящее время общая производственная мощность установок по алкилизации в стране превышает 14 миллионов тонн в год. С начала этого года темпы роста производственных мощностей по алкилизации в нашей стране снизились до уровня менее 10%. Означает ли это конец эры быстрого расширения заводов по алкилизации? 　　Основными причинами снижения темпов роста производственных мощностей по алкилизации в этом году являются следующие факторы: во-первых, начиная с второй половины 2014 года нефть спровоцировала спад на мировом рынке сырьевых товаров; цены на эти товары снижались с каждым месяцем. К декабрю 2015 года индексы цен на основные сырьевые товары в мире опустились ниже уровня, характерного для периода глобального финансового кризиса 2008 года, достигнув самого низкого уровня за последние 11 лет. Особенно значительным было снижение цен на энергетические товары, в первую очередь на нефть. Растет настроение рискоаверсии на рынке, цены на алкилированные масла также резко падают, в результате чего маржа производителей сокращается. Во-вторых, в результате массового строительства алкилирующих установок за последние несколько лет сложилась неловкая ситуация, когда спрос не успевает за предложением. При избытке предложения формируется рынок покупателя, и общая способность отрасли к торгу ослабевает. Во-вторых, сырье, необходимое для алкилизационных установок, довольно однородно, в связи с чем эти установки часто сталкиваются с проблемой недостатка сырья. Особенно остро ощущается нехватка углеводородов четвертого ряда, что является ключевым фактором, ограничивающим рост производственных мощностей алкилизационных установок в стране. 　　Следует отметить, что, хотя наша страна уделяет большое внимание проблемам охраны окружающей среды и способствует быстрому повышению качества нефтепродуктов, что создает значительные возможности для развития рынка алкилированных масел, процедуры утверждения строительства соответствующих установок становятся все более строгими. Однако в настоящее время большинство существующих в нашей стране установок для производства алкилированных масел используют фтористоводородную и серную кислоты в качестве катализаторов, что негативно сказывается на окружающей среде. Некоторые из этих установок вызывают серьезные проблемы с загрязнением окружающей среды. Установки с низкой производительностью и устаревшими технологиями постепенно заменяются новыми. Так возникает парадокс: алкилированный бензин создает рыночные возможности за счет улучшения качества окружающей среды, однако в процессе производства большинства установок для его получения возникают проблемы загрязнения окружающей среды. 　　В настоящее время расширение мощностей по алкилизации сталкивается с такими трудностями, как низкий уровень цен на готовую продукцию, нехватка сырья и необходимость в технологических инновациях. Однако на фоне общей тенденции к повышению качества готовой нефтепродукции в нашей стране прогнозы относительно спроса остаются оптимистичными. Благодаря повышению уровня потребления автомобилей и улучшению класса бензина, рост спроса на алкилированные вещества будет и в дальнейшем способствовать развитию всей отрасли. 　　При условии отсутствия таких факторов, как значительные технологические инновации, ожидается, что в 2016 году спрос на бензин в Китае составит 120 миллионов тонн, а спрос на алкилированное топливо достигнет 5,4 миллиона тонн. Разрыв между спросом и предложением сократится примерно до 200 тысяч тонн. Ситуация с избытком алкилированного топлива **ослабнет**, необходимость в ценовых войнах со стороны производителей уменьшится, общая способность алкилировочной отрасли к торгу возрастёт, а прибыль — увеличится. С 1 января 2017 года во всей стране будет действовать стандарт бензина ГО-5. Предполагается, что в 2017 году спрос на бензин в стране составит 129 миллионов тонн, а спрос на алкилированный бензин — 7,74 миллиона тонн. В результате возникнет дефицит в размере более 600 тысяч тонн. Компании будут склонны увеличивать производство и одновременно повышать цены, что приведет к росту цен на алкилированный бензин. Стандарт бензина Гоу-6 будет внедряться по всей стране с 2019 года. К тому времени ожидается, что спрос на бензин в нашей стране достигнет 145 миллионов тонн, а спрос на алкилированный бензин — 11,6–14,5 миллиона тонн. Предполагается, что дефицит на рынке увеличится до более чем 3 миллионов тонн. По мере постепенного внедрения повышения качества нефтепродуктов ожидается изменение соотношения спроса и предложения. Рынок алкилирования обладает огромным потенциалом, а производственные мощности продолжают расти. 　　Тем не менее, учитывая средний уровень загрузки установок для алкилизации в 2015 году и в первой половине 2016 года, составлявший от 40% до 55%, бездумное расширение мощностей не соответствует интересам производителей и сопряжено с значительными рисками. С учетом текущих механизмов рынка алкилирования, увеличение спроса способствует повышению цен на продукты алкилирования и выходу их из низкого уровня. В то же время это неизбежно приводит к росту цен на сырье четвертого углеродного ряда. При таком положении дел, когда цены на продукты алкилирования растут, а прибыль компаний не улучшается значительно, заинтересованность производителей в расширении производства также не будет высокой. 　　При положительных прогнозах в отношении спроса в дальнейшем развитие отрасли алкилирования будет сосредоточено на технологических инновациях и снижении затрат для повышения эффективности. Расширение более экологичных альтернативных технологий алкилирования (технология алкилирования с использованием твердого сульфатного растворителя, технология ионно-жидкостного алкилирования) станет неизбежной тенденцией для повышения качества развития отрасли алкилирования в нашей стране. А компании, контролирующие ресурсы углеводородов четвертого ряда, будут более заинтересованы в создании новых производственных мощностей, внедрении оборудования для алкилизации и совершенствовании собственной промышленной цепочки по переработке нефти. В свою очередь, предприятия, занимающиеся глубокой переработкой углеводородов четвертого ряда, будут стремиться укреплять существующие каналы поставок и находить новые, а также модернизировать имеющееся оборудование.