【上海教育新闻网】聚结技术及其在烷基化装置中的应用

编者按：

“学通四海、术育英才。” 2018年5月4日，华东理工大学“通海讲堂”在奉贤校区图文信息中心通海厅正式启动。作为学校倾心打造的高端学术讲座平台，“通海讲堂”将邀请两院院士、*、国家“杰青”获得者及知名教授等学术大咖，面向本科生讲述前沿性学术问题，进一步提升华理校园学术文化的“高度”和“宽度”，助力一流人才培养。为了让更多的读者感受大咖的魅力、汲取知识的力量，即日起，本网将推出“通海讲堂”系列文章，第一时间传递讲堂信息，分享讲座内容。

【华东理工大学“通海讲堂”第二十七讲】

3月29日下午，第二十七期“通海讲堂”高端学术讲座在奉贤校区通海厅举行。机械与动力工程学院白志山教授应邀为同学们作了题为“聚结技术及其在烷基化装置中的应用”的专题讲座，讲述了其团队在生产推广国Ⅵ汽油、降低汽车尾气排放污染等领域所做的工作和贡献。

聚结技术及其在烷基化装置中的应用

白志山，华东理工大学教授及博士生导师，担任承压系统与安全教育部重点实验室副主任，同时为全国分离机械标准化技术委员会委员、中国化工学会化工机械专业委员会委员、中国化工学会过滤与分离专业委员会委员。目前主持中国石油化工股份有限公司科技开发项目、上海市社发领域重点项目、装备预研教育部联合基金、国家自然科学基金面上项目等。曾获得2015年上海市技术发明一等奖（第 1 完成人）、 2007 年上海市科技进步一等奖（第 1 完成人）、 2007 年国家科技进步二等奖（第2完成人）和 2009 年国家科技进步二等奖（第 5完成人）。入选万人计划科技创新领军人才(2019)、中国青年科技奖(2018)、*奖励计划青年学者(2016)、 973计划青年首席科学家(2013)、国家自然科学基金优秀青年科学基金(2013)、首批万人计划青年拔尖人才(2012)等国家级人才计划。

烷基化技术介绍

烷基化工艺是异丁烷和烯烃在强酸催化剂的作用下反应生成烷基化汽油（异构烷烃的混合物），其异辛烷值高，敏感性小，具有理想的挥发性和清洁的燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。

自2000年至今，中国汽油质量升级已经经历了5个阶段，国Ⅵ标准也正在施行。在油品质量升级中，除了硫含量要求更加严格，对于苯、芳烃、烯烃含量也作出了要求。而烷基化油与国Ⅴ、国Ⅵ标准油品对比，辛烷值、硫含量、苯、芳烃、烯烃含量各项指标均符合要求，且密度小于国标汽油。但由于液化气价格高、原油汽油价格倒挂等原因使得我国汽油中烷基化汽油所占的比例不到0.5%，甚至更低。这预示着我国烷基化汽油生产的巨大潜力,也说明烷基化工业在清洁汽油的发展和生产过程中具有重要的地位和作用。目前工业生产中的烷基化主流工艺技术有两种:硫酸法和氢氟酸法烷基化，发展中的技术有离子液体烷基化和固体酸烷基化，而硫酸烷基化技术将是当前液体酸烷基化技术的发展方向。

聚结分离技术与进展

自1897年美国诞生第一项聚结技术专利到1981年我国首次在大庆油田水处理站应用聚结技术，至今，纤维聚结已广泛应用于液-液非均相分离当中，因此探究液滴-纤维的相互作用机理至关重要。课题组基于微流控和高速摄像技术，建立水中油滴-纤维相互作用实验平台，研究除油过程中单个微油滴与纤维的相互作用微观过程，阐明液滴粘附、脱落与液滴大小、速度及纤维直径之间的关系，从而发展用于确定纤维捕集液滴效率的新方法。获得了液滴-纤维碰撞后液滴的四种运动机制：脱离、捕捉、附着、滑落。绘制了碰撞现象随液滴半径-速度的关系图，阐明了不同条件下碰撞聚结和湿润聚结在分离过程中发挥的作用。建立了油液滴直径-临界捕获速度的关系图，从理论上揭示了“小纤维捕捉小油滴、大纤维捕捉大油滴”现象。基于上述研究成果，针对微细分散相颗粒特点，充分发挥斜板整流、波纹聚集、液滴纤维聚合各自的特点，通过分类、梯级组合，优化设备结构，使分离精度大幅度提高。

硫酸烷基化中的应用

基于酸滴-纤维相互作用规律，成功开发包含自气化取热技术、酸烃分离技术、强化酸烃分离技术的酸烃液滴聚合分离装备，应用于国内首套具有自主知识产权的易维护低温（SINOALKY）硫酸烷基化技术工艺中，实现生产过程中废碱水零排放，30万吨/年硫酸烷基化装置，每年可以减少外排碱水90000吨，打破了UOP和DuPont公司的技术垄断，使中国石化成为世界范围内第三个掌握硫酸法烷基化技术的公司，为我国国Ⅵ汽油质量升级作出了贡献。

离子液体烷基化中的应用

目前，离子液体烷基化工艺中，离子液体既是催化剂又是溶剂。使用离子液体，转化率与选择性提高，催化剂和产品容易分离，而且离子液体几乎没有蒸气压。但经旋流分离、沉降分离后的烃类携带催化剂量≯0.6%，这部分携带催化剂的烃类后续进行重力沉降、碱洗、水洗、干燥，所采用的碱洗塔和水洗塔产生了大量的含碱废水和固体危废、增加了催化剂消耗。同时在离子液烷基化工艺中，反应流出物和催化剂的分离是关键一环，对装置的稳定运转至关重要。

因此，基于组合式液滴聚合分离技术，改造了离子液体烷基化产物分离流程，运用沉降分离罐进行粗分离和精细聚结器进行精细分离，满足了工艺要求，深度脱除了催化剂。