Desarrollo y últimos avances de la tecnología de alquilación en 2016.

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El desarrollo y los últimos avances de la tecnología de alquilación en 2016 2016-04-08 La alquilación es la reacción de isobutano y olefinas en gas licuado de refinería bajo la acción de un catalizador para producir un componente de mezcla de gasolina: el alquilato. Los alquilatos son componentes ideales para la mezcla de gasolina debido a su alto índice de octanaje, baja presión de vapor y ausencia de olefinas y azufre. Por lo tanto, la tecnología de alquilación ha recibido cada vez más atención por parte de las empresas químicas y de refinación en los últimos años. En lo que respecta a la tecnología de producción, los procesos de alquilación utilizados actualmente para la producción a gran escala de aceite alquilado incluyen principalmente el método del ácido sulfúrico y el método del ácido fluorhídrico. Aunque estos dos métodos tienen altos rendimientos de aceite de alquilación y buena selectividad, el método del ácido sulfúrico produce grandes cantidades de ácido residual y causa una grave contaminación ambiental. ； El ácido fluorhídrico es una sustancia química volátil y altamente tóxica que causará graves daños al medio ambiente y a los ecosistemas circundantes una vez que se filtre. Además, ambos procesos presentan problemas como la corrosión de los equipos de producción. Para superar las principales deficiencias de que el ácido líquido fuerte sea altamente corrosivo y dañino para las personas, en los últimos años, las empresas nacionales y extranjeras han estado mejorando continuamente las tecnologías tradicionales existentes y desarrollando activamente una nueva generación de catalizadores y procesos sólidos de alquilación de ácido fuerte para reemplazar la actual tecnología de proceso de alquilación de ácido líquido. Tecnología tradicional de alquilación con ácido líquido Actualmente, los procesos tradicionales de alquilación con ácido sulfúrico y ácido fluorhídrico todavía se utilizan para producir aceite alquilado. Según las estadísticas, actualmente existen en el mundo más de 110 unidades de alquilación de ácido sulfúrico y unas 120 unidades de alquilación de ácido fluorhídrico. Aunque el funcionamiento general de las unidades de alquilación de ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico será diferente, los mecanismos de reacción de los dos procesos son muy similares. En la década de 1960, el número de unidades de alquilación que utilizaban ácido sulfúrico como catalizador era tres veces mayor que el de unidades de catalizador de ácido fluorhídrico. Desde entonces, las tendencias en la tecnología de alquilación se han desplazado hacia el uso de ácido fluorhídrico y posteriormente han vuelto al uso de ácido sulfúrico. Ambos procesos se han desarrollado a lo largo de muchos años de competencia y han formado sus propias características. 1) Tecnología de alquilación del ácido fluorhídrico La tecnología de alquilación del ácido fluorhídrico se ha utilizado durante más de 60 años, tiempo durante el cual esta tecnología se ha desarrollado y mejorado continuamente. En comparación con el proceso de alquilación con ácido sulfúrico, el proceso de alquilación con ácido fluorhídrico ocupa menos espacio, tiene un diseño simple y consume menos catalizador. Pero también tiene desventajas, la más común de las cuales es que el costo de separar isobutano, propano, ácido fluorhídrico y compuestos fluorados es mayor que el de la tecnología de alquilación con ácido sulfúrico (excepto los dos reactores en serie de UOP). Además, un problema más grave de esta tecnología es que el ácido fluorhídrico se difunde a la atmósfera en forma de gas tóxico. Cuando la concentración de gas ácido fluorhídrico es baja, puede irritar los ojos, la piel y la nariz. ； Es potencialmente mortal en altas concentraciones. Licenciante de alquilación de ácido fluorhídrico: UOP y PHILLIPS (ConocoPhillips) El mayor problema en la alquilación del ácido fluorhídrico es la volatilidad, corrosividad y toxicidad del catalizador del ácido fluorhídrico, que está prohibido por el departamento de protección ambiental de EE. UU. Por lo tanto, el método del ácido fluorhídrico básicamente no se utiliza en las unidades de alquilación de nueva construcción en los últimos 20 años. 2) Tecnología de alquilación de ácido sulfúrico Aunque la tecnología de alquilación de ácido sulfúrico tiene problemas como el tratamiento de ácidos residuales y la corrosión de los equipos, la producción de aceite alquilado ha atraído cada vez más atención. Por lo tanto, mientras se desarrollan nuevas tecnologías, la tecnología de alquilación del ácido sulfúrico también mejora constantemente. En la actualidad, los principales titulares de patentes de alquilación de ácido sulfúrico incluyen DuPont y LUMMUS. Entre ellos, la capacidad de alquilación utilizando la tecnología de DuPont ocupa el primer lugar en el mundo. DuPont posee un conjunto completo de tecnología de alquilación de ácido sulfúrico (STRATCO) y tecnología de regeneración de ácidos residuales (MECS), que representa aproximadamente el 80% del mercado mundial de alquilación de ácido sulfúrico alcano. El caso nacional que utiliza tecnología DuPont es CNOOC Huizhou Refining (160.000 toneladas/año, puesta en funcionamiento en 2009). Al mismo tiempo, hay otras tres unidades domésticas cuyo inicio de construcción está previsto para 2016. La tecnología de ácido sulfúrico CDAlky de Lummus se ha utilizado ampliamente en China en los últimos años. Los dispositivos que se han puesto en producción o están a punto de ponerse en producción incluyen: Shandong Shenchi (200.000 toneladas/año, puesto en funcionamiento en mayo de 2013), Shandong Haiyue (600.000 toneladas/año, puesto en funcionamiento en julio de 2014), Guangxi Qinzhou Tianheng Petrochemical (200.000 toneladas/año, puesto en funcionamiento en abril de 2014) y Yuntianhua (240.000 toneladas/año, puesto en funcionamiento en 2016). Dado que el mayor problema de la alquilación de ácido sulfúrico es el tratamiento del ácido residual, es necesario construir un dispositivo de regeneración del ácido residual junto con la unidad de alquilación. Los costos de inversión y operación son más altos que los de la alquilación con ácido fluorhídrico. Tecnología de alquilación alternativa Aunque los investigadores continúan mejorando los procesos de alquilación de ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico, no han podido resolver fundamentalmente los problemas existentes, como los altos costos de construcción, el gran consumo de ácido, la fuerte corrosividad y la fácil causa de contaminación ambiental. Por lo tanto, se están desarrollando activamente tecnologías de alquilación alternativas limpias y seguras en el país y en el extranjero. Entre ellas, la tecnología de alquilación de ácidos sólidos y la tecnología de alquilación de líquidos iónicos han logrado los avances más significativos. 1) Tecnología de alquilación de ácidos sólidos Aunque las tecnologías tradicionales de alquilación de ácidos líquidos están actualmente muy maduras, su impacto en la seguridad y el medio ambiente ha inspirado el desarrollo de tecnologías de procesos más seguras y respetuosas con el medio ambiente. En comparación con la tecnología de ácido líquido, las condiciones de reacción de alquilación de ácido sólido son suaves y la regeneración es conveniente. Después de resolver el problema de la superposición de olefinas durante el proceso de reacción de alquilación con ácido sólido, las propiedades de la gasolina alquilada con ácido sólido pueden ser equivalentes a las de la gasolina producida con ácido líquido. ； Al mismo tiempo, el ácido sólido no es tan corrosivo ni potencialmente peligroso como el ácido líquido, no tiene requisitos especiales para los materiales del equipo y tiene una alta seguridad del proceso. ； En términos de protección del medio ambiente, no existen problemas negativos causados ​​por el tratamiento con ácido residual. Por ello, en los últimos años, muchas de las principales empresas petroleras e instituciones de investigación científica del mundo se han comprometido con la investigación y el desarrollo de catalizadores sólidos. Entre las tecnologías más conocidas se encuentran el proceso AlkyClean de LUMMUS y Alkyle de UOP. ne e Inalk, y el proceso FBA de TOPSOE, la institución nacional de investigación científica Instituto de Petroquímicos también ha desarrollado catalizadores ácidos sólidos de alquilación y tecnologías relacionadas, y ha realizado pruebas industriales secundarias en Shanghai Gaoqiao Petrochemical y Beijing Yanshan Petrochemical en los últimos dos años. Actualmente, esta tecnología ha pasado la evaluación técnica de Sinopec. El proceso AlkyClean de Lummus tiene una unidad de demostración en la refinería de Fortum en Finlandia. En febrero de 2015, se construyó y puso en funcionamiento la primera unidad de alquilación de ácido sólido de 100.000 toneladas/año de Lummus en Huifeng Petrochemical Group en Zibo, Shandong. Aunque la tecnología de alquilación de ácidos sólidos ha logrado algunos avances, por ahora, todavía existen ciertos obstáculos para que la tecnología de alquilación de ácidos sólidos reemplace por completo la tecnología de ácidos líquidos tradicional. Entre ellos, los problemas de desactivación/regeneración del catalizador son los más difíciles de superar. Al mismo tiempo, es necesario resolver una serie de cuestiones como la adaptabilidad de las materias primas, el funcionamiento económico de las unidades y la alta reactividad y selectividad de los catalizadores ácidos sólidos. 2) Tecnología de alquilación de líquidos iónicos Los líquidos iónicos han recibido amplia atención en los últimos años porque tienen tanto la alta densidad de sitios reactivos de los ácidos líquidos como la no volatilidad de los ácidos sólidos. En el pasado, la escasa selectividad y el bajo rendimiento limitaban el uso de catalizadores líquidos iónicos para la producción de alquilatos. Ha habido muchos trabajos de investigación recientes centrados en la tecnología de alquilación de líquidos iónicos. Chevron, Shell, la Universidad del Petróleo de China y otras empresas e instituciones han realizado muchos trabajos de investigación en esta área. En la tecnología de alquilación de líquidos iónicos, los líquidos iónicos se utilizan como disolventes y catalizadores, y esta tecnología muestra un rendimiento catalítico más alto que el ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico. Los catalizadores líquidos iónicos compuestos desarrollados en los últimos años han mostrado un gran potencial en la producción de alquilación. PetroChina es actualmente la única empresa que aplica industrialmente la tecnología de alquilación de líquidos iónicos. Esta tecnología fue desarrollada por la Universidad de Petróleo Pesado de China. * * Desarrollada por un laboratorio clave, la unidad de tetraalquilación de carbono catalítica (ILA) de líquido iónico de 120.000 toneladas/año se puso en funcionamiento en Shandong Deyang Chemical Co., Ltd. el 29 de septiembre de 2013. La aplicación exitosa de la tecnología de alquilación de líquidos iónicos ha superado muchas deficiencias de los procesos tradicionales de alquilación de ácido sulfúrico concentrado y ácido fluorhídrico y proporciona una nueva solución para la limpieza y mejora integral de la calidad de la gasolina comercial en mi país. (Fuente de este artículo: Información de la industria petrolera y petroquímica)