为碳四硫酸烷基化注入“绿色能量”——记上海市技术发明奖一等奖搅拌式碳四硫酸烷基化绿色低碳成套技...

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（来源：中化新网）

　　面向油气绿色转型发展重大需求，由华东理工大学、中石化石油化工科学研究院有限公司等联合开发的“搅拌式碳四硫酸烷基化绿色低碳成套技术与工程应用”，开辟了一条清洁汽油组分绿色低碳生产新路径，一举攻克了困扰全球搅拌式硫酸烷基化工艺的设备腐蚀、废酸污染与安全隐患等顽疾。该技术近日荣获2025年度上海市技术发明奖一等奖。

　　“全球搅拌式硫酸烷基化装置有300多套，国内超100套，核心技术却长期被国外大公司垄断。”华东理工大学教授白志山介绍，他们用时十余年创新反应工程、催化材料和强化装备，聚焦搅拌式硫酸烷基化生产技术的革新及工程应用，实现了过程减排与产品优质协同、经济效益与清洁生产协调，使创新成果获得迅速推广应用。

　把好“反应关”　为碳四硫酸烷基化提质

　　碳四是重要的基础化工原料，硫酸烷基化则是将其转化为高辛烷值汽油调和组分的关键技术。烷基化反应好比一场“分子联姻”——烯烃与异丁烷在浓硫酸催化下“牵手”结合，生成优质汽油组分，但这场“联姻”对环境极为敏感，长期受制于原料杂质难脱除、反应器设计不合理等先天短板。

　　面对“拦路虎”，白志山团队研制出多级分散的萃取除杂设备，开发出逆流脉冲振荡的杂质萃取工艺，使原料中关键杂质含量减少90%以上，水洗水用量降低50%以上。

　　接下来的挑战是“混合关”。引进的反应器结构设计不合理，导致传热和传质效果差、副产物多，急需开发反应强化技术。对此，团队为反应器量身定制了一套“强力搅拌芯”——特殊换热管束与强剪切循环流桨叶结构协同工作，使换热效率提升20%，酸烃乳化更充分、反应更均匀。这相当于在反应器里装上了一台“内循环强混引擎”，让每一滴原料都能找到自己的“反应搭档”，既提升了产量，也减少了副产物的生成。

　　2024年，原料除杂、反应强化技术与装备在上海石化40万吨/年硫酸烷基化装置落地，产品质量与产能均获大幅跃升。

切断“致病源”　让百年“碱水洗”退出舞台

　　长期以来，全球业界均采用“碱洗+水洗”工艺处理反应产物——先用碱洗中和并脱除夹带的硫酸和硫酸酯，再用水洗脱除盐类。这套流程沿用了上百年，水的引入使系统内部形成稀酸环境，设备腐蚀如“慢性病”持续恶化，安全隐患不断积累。

　　研究团队从分离科学源头创新，在全球范围内首次实现了搅拌式硫酸烷基化精制环节的完全“去水化”。他们发现了纤维捕获液滴的奥秘——乳化液滴在异质纤维交叉点会聚并长大、最终破乳分离的规律，据此开发的纤维强化聚结分离装备，一举突破液滴极限分离粒径5微米的技术“天花板”。针对硫化物脱除难题，团队研制出高性能氧化铝基脱硫吸附剂，吸附容量较已知产品提升60%以上。在此基础上，接触萃取—聚结—吸附耦合的非碱中和分离新工艺诞生，使得反应产物精制环节中不引入一滴水，分馏系统实现“干式操作”。

　　2020年10月，当时全球最大的单套搅拌式硫酸烷基化装置——上海石化40万吨/年烷基化装置，停用了原设计的碱水洗工艺，切换至非碱中和精制路线。此前，这套引进装置长期“水土不服”，产品硫含量超标、产能仅开到50%，国内外专家束手无策。新工艺上马后，装置实现零取水、废水零排放，腐蚀隐患全面消减，实现本质安全。2023年8月，天津石化30万吨/年装置也完成同样改造。

　　变废为宝　让废酸实现资源化利用

　　搅拌式硫酸烷基化装置每生产10万吨产品，就会副产0.7万至1万吨废硫酸，全国每年产生烷基化废酸约200万吨。若直接中和排放，不仅污染水土，更浪费了宝贵的硫资源。废酸裂解再生好比“浴火重生”——将废酸高温分解为含二氧化硫的烟气，再催化转化为浓硫酸返供装置使用，但这项技术长期被国外封锁。

　　对此，研究团队开发出具有自主知识产权的废酸资源化利用成套技术。他们发明的废酸雾化喷枪，可将废酸击碎为平均直径不超过50微米的微小液滴，大幅提升反应效率；创制的具有自主可控的新型钒催化剂，可使产品酸品质达到工业硫酸优等品指标；研制的高效电除雾器，则令尾气酸雾浓度优于国家特殊地区排放标准。

　　截至目前，采用该技术落地的工业装置近50套。经全国硫与硫酸工业信息中心测算，该技术每年废酸资源化利用量达百万吨级，占国内烷基化废酸总量的60%。该技术累计获授权中国发明专利35件、美国发明专利3件，2020年入选国家发展改革委《绿色技术推广目录》，2024年经中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定为国际领先水平。项目生产的清洁燃油每年可服务全国1.8亿辆燃油汽车，推动了我国碳四深加工产业的高质量发展，为能源结构绿色低碳转型注入了强劲动力。