一、烷基化油生产技术

烷基化油是异丁烷与丁烯烷基化反应在强酸性催化剂作用下，生成碳8为主要成分的烷基化油。按反应过程所使用催化剂的种类可将其分为液体酸烷基化和固体酸烷基化。

（一）液体酸烷基化工艺

液体酸烷基化主要采用浓硫酸和氢氟酸。目前仅有4家液体酸烷基化技术商业许可商，他们是CDTECH、DuPontSTRATCO、 ExxonMobil和UOP。

目前液体酸烷基化技术占据着全球烷基化产能的 90%。但考虑到液体酸烷基化技术相关的安全隐患，为了避免灾难性事故和高额保险费用，北美和欧洲的新建装置基本上都已停止使用这种工艺技术。根据相关报道，如果炼厂希望增加液体酸烷基化产能，那么对现有装置进行改造更为合适。

（二）固体酸烷基化工艺

固体酸烷基化工艺主要有CB & I Lummus Global/Akzo Nobel Catalysts 公司的AlkyClean工艺、UOP公司的Alkylene工艺及KBR公司的K—SAAT工艺等。固体酸烷基化工艺比液体酸法更绿色环保，同时工艺操作更安全，因此固体酸法成为烷基化工业的发展方向。

Lummus Alkyclean工艺采用沸石催化剂。用固定床循环反应器设计流程，反应器设置了串联反应段烯烃注人分配孔，强化了反应器内部的混合，有效地防止催化剂的快速失活，并确保产品质量。该工艺的优点是催化剂原料适应性强，活性稳定性高，连续再生能力强，无酸溶油和其他液体废物产生，安全环保。缺点是反应温度压力较高，再生需要高温临氢操作，反应器定时需要切换进行催化剂再生。2015年12月11日世界上第一套10万吨/年固体酸催化剂烷基化装置在山东汇丰石化集团子公司淄博海怡精细化工公司正式投运。

Alkylene工艺由UOP公司开发，使用固体酸催化剂将异丁烷与 C3~C5轻烯烃进行烷基化。该固体酸催化剂为HAL1OO,催化剂为球形，易于在反应器中循环，表现出优异的稳定性和物理强度。Alkylene工艺实现了真正意义上的连续操作。该工艺反应再生的核心部分是由提升管反应器和移动床再生器组成，主要技术特点是采用多相固体催化剂系统；反应器设计简洁确保装置平稳操作；催化剂连续再生装置在线操作效率高；碳钢就可以满足反应器材质的需要；良好的产品收率及辛烷值高。但是该工艺只较好的解决了反应问题，并没有系统合理地解决催化剂再生问题。

KBR公司的K-SAAT技术采用 ExSact沸石催化剂，这种固体酸催化剂不仅从酸性中心选择，而且从颗粒内部结构均经过精细设计，从而使异丁烷与丁烯反应高选择性生成更高辛烷值的三甲基戊烷，并加强了催化剂颗粒内部的传质，防止了催化剂的快速失活。预计K-SAAT工艺装置投资仅为相同规模硫酸烷基化油装置的1/2。2016年3月初，KBR公司与东营市海科瑞林化工有限公司签署了K-SAAT固体酸烷基化技术的转让协议。

随着世界各国对汽油标准的逐渐提高，传统的浓硫酸和氢氟酸烷基化油工艺自身存在设备腐蚀、危险性大、环境污染严重等顽疾，逐渐被固体酸绿色工艺路线取代是大势所趋。目前固体酸催化剂存在的突出问题是催化剂的失活与再生，因此能否解决这两个问题成为绿色烷基化油道路的关键。

二、世界烷基化油市场分析与预测

世界烷基化油加工能力从2012 年的2.1百万桶/天增加到2014年的2.16百万桶/天，年均增长率为1.5%。而世界炼油加工能力从2012年的92.53百万桶/天增加到2014 年的93.87百万桶/天，年均增长率为0.7%。

2014年世界上65%的烷基化油加工能力分布在北美，美国烷基化油加工能力达到1.19百万桶/天，占世界烷基化油加工能力的55%。亚洲和欧洲分别占世界烷基化油加工能力的15%和14%。

各国汽油组分结构的差异与各国汽油质量标准和炼油能力有关。美国的汽油标准对烯烃、芳烃含量的限制最为严格，必须添加大量烷基化油以满足标准。欧洲汽油标准对烯烃含量限制比较严格，对芳烃含量限制一般，因此其重整汽油比重较高，催化汽油占比较低，烷基化油占比一般。中国目前已经实施的国IV标准对烯烃、芳烃含量的要求较欧洲标准有一定差距，较美国有较大差距，且炼厂结构决定了催化裂化汽油占比过高，重整占比偏低，烷基化油占比更低。

三、国内烷基化油市场分析与预测

（一）市场供应现状及预测

在20世纪80年代末国内投产几套烷基化装置，但由于原料价格高及废酸处理困难带来的环保问题，导致烷基化装置全部停产。近两年，随着天然气的普及使用，碳四作为民用液化气的市场逐渐萎缩，以及油品质量升级，这给地方炼厂新建烷基化装置生产优质汽油带来了发展机遇。

烷基化油具有辛烷值高、蒸气压低、低硫，且不含有苯、烯烃、芳烃等汽油标准中的限制组分，在调和汽油中拥有绝对质量优势。且其独有的出油率高，使烷基化油迅速占据国内调油市场，备受炼厂人士的青睐。据统计，2012年国内烷基化油生产企业很少，加工能力仅70万吨/年；近两年烷基化油得到爆炸式的发展，2015年共有生产企业50余家，烷基化油加工能力1359万吨/年，产量573万吨，开工率 52.7%。山东地区烷基化油装置分布较为集中，占全国总加工能力的47.8%。

未来几年，中国石化、中国石油企业开始加快布局烷基化油项目，而地方炼厂的投资热情则大幅减弱。据统计，目前中国拟在建烷基化油装置20余套，合计产能607万吨/年，预计2020年我国烷基化油加工能力将达到1966万吨/年，受原料醚后碳四限制，开工率按60%计算，烷基化油的产量达到944万吨。未来中国石化、中国石油企业由于具有原料、成本及市场优势，烷基化油装置的开工率将很高，而民营企业受原料短缺影响则开工率较低。

（二）市场需求现状及预测

随着人类环境保护意识的增强，对车用汽油的质量提出了更高的要求。按照国务院确定的油品质量升级时间表，2014年国内全面执行国 IV汽油标准；2017年国内全面执行国V汽油标准；并计划于2019年开始分阶段实施国VI汽油标准。从国内汽油标准升级来看，国内汽油的发展趋势和国外逐渐接近，总体是向着低硫、低烯、低芳以及高辛烷值方向发展。据统计，2015年我国汽油产量为1.2亿吨。烷基化油表观消费量等同于产量，为573万吨左右。

汽油的辛烷值主要来源于构成汽油的异构烷烃、烯烃、芳烃和抗爆添加剂（如MTBE、乙醇等）。烯烃和芳烃的燃烧会导致尾气中有害物质的排放；MTBE泄漏导致地下水资源污染；最近的研究显示，乙醇汽油的使用会增加汽车VOC排放并造成大气臭氧的超标；只有烷基化油，不含芳烃、硫和烯烃，从汽油的多种控制指标如辛烷值、蒸汽压、氧含量、烯烃含量及芳烃含量综合考虑，烷基化油具有最高的综合性能，是大幅降低硫含量、烯烃含量的最有效途径。这也是发达国家重视烷基化油生产的原因之一。

根据有关机构汽油组分优化模型，在国IV车用汽油标准下，从90#到93#的提升过程中，辛烷值的提高很大程度上可以通过增加MTBE比例来实现；而从93#到 97#的提升过程中，由于含氧量限制，MTBE的添加已达到上限，辛烷值提高需要依靠提高烷基化油和重整汽油比例来实现。根据油品调和组分优化原则，随着汽油标准升级步伐推进，预计烷基化油的最优添加比例将从3%（国IV）~6%（国V），提升到8%~ 10%（国 VI）。

国内汽油构成中催化汽油占了绝大部分比例，这个数值是发达国家的两倍。我国炼油工业正处于发展期，油品需求增长速度居全球之首，加之油品质量升级和排放要求的提高，以及进口高硫原油加工量的增加，烷基化油的消费量将逐步提高。预计国内汽油产量将从2015年1.2亿吨提高到2020年的1.41亿吨，烷基化油需求将从2015年的573万吨提高到2020年的1128~1410万吨；在汽油中的比例将从4%提升到 8%~10%。但上述预测尚有较多不确定因素，汽油产量的增长速度和国家相关政策的出台都将影响烷基化油的需求。

四、投资建议

近两年，由于地炼企业看好烷基化油未来的发展前景，新建装置蜂拥而上，对烷基化油市场造成较大冲击。由于醚后碳四原料短缺，价格逐年升高，使企业利润微薄，烷基化油装置开工率降到了50%左右。预计2020年烷基化油产量将达到944万吨，而需求量将达到1128~1410万吨，缺口为184~466万吨。

未来几年，醚后碳四原料及成本问题，也影响产品需求。如能去除这方面瓶颈，市场前景看好。因此，国内具有原料和成本优势的烷基化油生产企业，在今后的市场竞争中将立于不败之地。

资讯来源：中国石油和化工经济分析 作者：张军