[01247841]复合离子液体催化碳四烷基化生产高品质清洁汽油新技术

本项目属于石油加工过程中碳四烷基化技术新发展，旨在开发出环境友好的新型复合离子液体催化碳四烷基化技术，形成一项清洁化的高辛烷值清洁汽油生产工艺，实现产品和工艺的双绿色化。

碳四烷基化汽油具有高辛烷值、无硫、无烯、无芳等优点，是理想的汽油调和组分。在严格的国V燃油标准下，烷基化是高辛烷值清洁汽油生产的必要也是唯一的选择。目前国内外碳四烷基化工艺以浓硫酸或氢氟酸为催化剂，存在严重的设备腐蚀及潜在的环境污染与人身危害等重大问题，其工业应用受到了越来越大的挑战。因此，环境友好的烷基化生产技术的开发一直是世界炼油工业的焦点。

离子液体具有几乎不挥发、腐蚀性小、环境友好、酸性可调等优点，显示出催化碳四烷基化的潜力。法国IFP研究院、美国雪佛龙公司、德国拜罗伊特大学以及我国的北京大学、北京化工大学、中国石油大学（北京）等众多研究机构开展了离子液体催化碳四烷基化研究。然而，除本项目组外，目前国内外关于离子液体催化碳四烷基化的研究基本上都处于实验室研究阶段。

中国石油大学（北京）从2000年开始离子液体催化碳四烷基化的研究，取得了下述主要创新性成果：

（1）创新地开发了复合离子液体催化剂。

针对酸性离子液体催化碳四烷基化，研究揭示了酸性氯铝酸离子液体组成、结构及其催化性能之间的关系，可有效指导氯铝酸离子液体的酸性调变在此基础上创新性地设计合成了具有双金属复合阴离子的离子液体催化剂-复合离子液体，能够有效促进碳四烷基化的理想反应并抑制聚合与裂解等副反应，表现出高催化活性和高选择性，烷基化油中理想产物三甲基戊烷的选择性高达90%以上，研究法辛烷值高达100以上。

成功开发了复合离子液体催化碳四烷基化新工艺。自行研制了世界首套20吨/年的离子液体碳四烷基化中试装置，获得了优化的工艺条件，完成了工艺基础及工程放大研究。中试发现10-20秒的反应时间就能获得高质量的烷基化油产品;离子液体对碳钢的腐蚀速率小于0.01mm/y（80℃）和0.001mm/y（40℃），可以利用全碳钢设备，从而大幅降低装置投资。

进一步研究阐明了复合离子液体在催化碳四烷基化过程中的失活机理，发现复合离子液体的失活包括Br?nsted酸失活和Lewis酸失活两种类型;进而开发了补充HCl与Lewis酸活性组分的复合离子液体再生方法，在连续中试装置上实现了长周期运行，完成了复合离子液体碳四烷基化新工艺的开发。

与山东德阳化工有限公司合作建成了世界首套复合离子液体碳四烷基化工业装置。开发了复合离子液体碳四烷基化管道式反应器、旋液分离器等专用设备，通过工程设计，有机集成了原料预处理-催化反应-离子液体再生-分离回收等过程，建成投产了世界首套10万吨/年复合离子液体碳四烷基化的工业化生产装置，烯烃转化率100%，烷基化油辛烷值RON高达97以上，吨烷基化油的催化剂当量消耗5公斤，吨烷基化油能耗157kgEO。

利用复合离子液体活性组分可与有机化合物中N、O、S等特征官能团配位的特性，开发了一种定量监测复合离子液体Lewis酸活性的方法：原位红外-配位滴定法;实现了复合离子液体催化活性的随时监控，为催化剂活性的适时恢复和稳定维持提供了保证。

目前该技术获授权11项国际发明专利、8项中国发明专利，另有6项国际发明专利通过PCT公开，已进入美国、欧洲、澳大利亚、新加坡和中国等的审查阶段。

2014年1月14日至1月17日，中国石油和化学工业联合会组织的现场考察专家组对山东德阳化工有限公司10万吨/年CILA工业化装置进行了72小时连续运行考核。现场考察专家组认为：该10万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业装置是具有自主知识产权的创新技术，装置运行稳定，工艺先进合理、成熟可靠、清洁安全。装置运行期间未见安全隐患和环境危害隐患，与浓硫酸和氢氟酸烷基化相比更加安全环保。该装置可以生产无硫、无芳、无烯的超清洁汽油调合组分，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。该装置是世界首套复合离子液体碳四烷基化工业生产装置，整体达到国际领先水平。

2014年2月28日，中国石油和化学工业联合会在北京组织有关专家对中国石油大学（北京）和山东德阳化工有限公司完成的“复合离子液体碳四烷基化技术CILA”项目进行了科技成果鉴定。鉴定委员会认为：“该成果具有自主知识产权，总体技术处于国际领先水平，具有广阔的应用前景和推广价值。同意通过鉴定。

建议加快该技术的推广应用。