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术与工程应用 　　

　　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。