烷基化是烷基由一个分子转移到另一个分子的过程。是化合物分子中引入烷基（甲基、乙基等）的反应。如汞在微生物作用下在底质下会烷基化生成甲基汞或二甲基汞。工业上常用的烷基化剂有烯烃、卤烷、硫酸烷酯等。铅的烷基化产物为烷基铅，其中四乙基铅常作为汽油添加剂，作防暴剂。
在标准的炼油过程，烷基化系统在催化剂(磺酸或者氢氟酸)的作用下，将低分子量烯烃(主要由丙烯和丁烯组成)与异丁烯结合起来，形成烷基化物(主要由高级辛烷，侧链烷烃组成)。烷基化物是一种汽油添加剂，具有抗爆作用并且燃烧后产生清洁的产物。烷基化物的辛烷值由所用的烯烃种类和采用的反应条件有关。
大部分原油仅含有有10％-40％可直接用于汽油的烃类。精炼厂使用裂解加工，将高分子量的烃类转变成小分子量易挥发的产物。聚合反应将小分子的气态烃类转变成液态的可用于汽油的烃类。烷基化反应将小分子烯烃和侧链烷烃转变成更大的具有高辛烷值的侧链烷烃。
将裂解，聚合和烷基化相结合的过程可以将原油的70％转变为汽油产物。另一些高级的加工过程，例如烷烃环化和环烷脱氢可以获得芳烃，也可以增加汽油辛烷值。现代化炼油过程可以将输入的原油完全转变为燃料型产物。
在整个炼油过程中，烷基化可以将分子按照需要重组，增加产量，是非常重要的一环。
石油烃烷基化炼厂气加工过程之一，是在催化剂(氢氟酸或硫酸)存在下，使异丁烷和丁烯（或丙烯、丁烯、戊烯的混合物）通过烷基化反应，以制取高辛烷值汽油组分的过程。以异丁烷和丁烯为原料，产品的研究法辛烷值（见辛烷值）可达94；以丙烯、丁烯、戊烯混合物为原料则辛烷值稍低。烷基化汽油的敏感性好，蒸气压低，感铅性好（加少量四乙基铅可显著提高汽油辛烷值），是生产航空汽油和高标号车用汽油的理想调合组分。
沿革 第二次世界大战期间，为满足航空汽油的需求而开发了石油烃烷基化技术。1939年英伊石油公司以硫酸作催化剂，1942年美国环球油品公司和菲利浦石油公司以氢氟酸作催化剂,分别建成石油烃烷基化装置,生产高辛烷值汽油。战后数十年间，由于高辛烷值车用汽油的需求增加而得到不断发展。中国在60年代建成硫酸法烷基化装置，近年来正在建设氢氟酸法烷基化装置。
工艺过程 根据所用催化剂的不同，可分氢氟酸法烷基化和硫酸法烷基化两种。
氢氟酸法烷基化流程(见图)通常由原料预处理、反应、产品分馏及处理、酸再生和三废治理等部分组成。预处理的目的主要是控制原料的含水量（低于20ppm）以免造成设备严重腐蚀,同时要严格控制硫、丁二烯C2、C6和含氧化合物等杂质含量。由于烃类在氢氟酸中的溶解度较大，烷基化反应速度非常快，仅几十秒钟即可基本完成，故可使用一管式反应器。反应温度20～40℃,压力0.7～1.2MPa。为抑制副反应进行，需将大量异丁烷循环回反应进料中，使异丁烷与烯烃进料保持 (8～12):1的体积比。反应热靠酸冷却器带走。酸再生的目的主要是去除反应中生成的叠合物及原料中带入的水，以酸溶性油自再生器底排出，使氢氟酸浓度维持在90％左右。烷基化油从主分馏塔底排出，循环异丁烷从塔的侧线抽出。如要生产航空燃料，则所得烷基化油还需进行再蒸馏，自塔顶分出轻烷基化油作航空汽油组分。自系统排出的含氢氟酸的废气或废液均需经过处理，最后以氯化钙进行反应，使之变成惰性的氟化钙。生产每吨烷基化汽油约消耗氢氟酸0.4～0.6kg。
硫酸法烷基化的基本过程与氢氟酸法相似。主要问题是酸耗高，1t烷基化油需消耗70～80kg硫酸，同时副产大量稀酸。如附近没有硫酸厂或酸提浓设施，将对环境造成严重的污染。
