一种柴油十六烷值改进剂的合成方法技术

本发明专利技术属于燃油技术领域，具体涉及一种柴油十六烷值改进剂的合成方法。依次将草酸、1,4丁二醇、乙二醇、对甲苯磺酸加入塔式反应釜中上端进料口，在反应釜中反应，通过夹套导热油温度控制，控制夹套温度在120-140℃范围内，反应釜内温度为110-130℃，控制反应时间为2-3h，从取样口取样，酯化率大于95%时，反应结束；反应结束后，经过滤器过滤至喷淋塔，以5-10%浓度的碳酸钠水溶液喷淋至中性，后经填料干燥塔除去水分，即得本发明专利技术产品。本发明专利技术产品原料简单，工艺操作方便，自动化程度高，适用于大规模生产。该草酸酯与柴油有良好的互溶性，且添加量少，使用该十六烷值改进剂的柴油燃烧性能好，燃烧时不产生氮氧化物，环保无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃油
，具体涉及。
技术介绍
社会经济的发展，对能源燃料如柴油的需求越来越高，而对柴油质量的要求也日益提升。柴油十六烷值表征柴油的燃烧性和抗爆性，是评价柴油质量的一项重要指标。目前，世界各国普遍要求柴油十六烷值平均在50左右。在我国，采用催化裂化二次加工工艺生产的柴油的十六烷值很低，通常与直馏柴油调配使用。但是，由于直馏柴油的产量有限，再加上新开发的原油较重，使得我国市售柴油十六烷值普遍达不到超过50的要求。因此提高柴油十六烷值是迫切需要解决的问题。目前世界各务原油重质化的趋势越来越严重，导致石油产品的性质发生变化，直馏柴油的产量减少，十六烷值不断下降。并且，世界各国的炼油厂普遍采用催化裂化二次加工工艺，以提高轻质油的产量，重油催化裂化技术的开发推广，使得二次加工柴油馏分质量下降，表现为十六烷值低，安定性变差。因此提高柴油十六烷值是迫切需要解决的问题。目前提高柴油十六烷值的方法包括:用直馏柴油和二次加工柴油进行调合、溶剂萃取法，加氢精制或降低催化裂化的反应深度，应用柴油十六烷值改进剂等，但耗次巨大，经济上不合算，而生产十六烷值改进剂成本低，工艺简单，并能有效的提高十六烷值。十六烷值改进剂的研究从20世纪30年代初期开始，到目前已提出了很多物质可以作为十六烷值改进剂。十六烷值改进剂的物质可以作十六烷值改进剂。十六烷值改进剂的物质按化学组成大致分为10大类，脂肪族烃类:这类化合物有乙炔，丙炔、二乙烯乙炔、丁二烯等。它们比硝酸酯及过氧化物效果差，必须大量添加。醛、酮、醚、酯类，这类化合物有糠醛、丙酮、乙醚、醋酸乙酯、硝化甘油、甲醇等，效果比脂肪族烃稍好。金属化合物类:这类有硝酸钡、油酸铜、二氧化锰、氯酸钾、五氧化钾等，效果比脂肪族烃类差。烷基硝酸酯:亚硝酸硝基甲基尿烷等。其效果一般介于脂肪族烃和烷基硝酸酯之间，这是由于热的不稳定性及亚硝基的共同作用，多硫化物:典型的化合物是二乙基四硫化物，一般多硫化物的效果与肟相同。这可能是化合物中硫的部分氧化物以同样的机理反应的原因。氧化生成物:臭氧是这类物质的代表，但是效果比较差。过氧化物:丙酮过氧化物是最优秀的代表，其效果比烷基硝酸酯还要好些。其它如卤素、硫等。目前使用较多的是烷基硝酸酯。美国等许多国家对柴油十六烷值改进剂进行了多年的研究，取得一定的成果，不少产品已经商品化。此外， 许多国外学者也从实验和理论上对十六烷值改进剂的作用机理进行了较深入的研究，取得了相应的成果。到目前为止，曾经提出过许多化合物作为十六烷值改进剂，其中常见的有醛、酮、醚、酯、金属化合物、烷基硝酸酯、过氧化物等。据美国、欧洲、日本等国专利介绍的十六烷值改进剂的基本类型有硝酸的有机化合物，过氧化物，硝酸偶氮类化合物，含两个硫的烃类化合物，线性结构的草酸盐乙二醇类等。Ethyl公司曾对烷基硝酸酯作过大量的研究工作，在发动机上作了大量的燃烧试验和冷车起动试验，充分肯定了硝酸戊酯的使用效果。并在此基础上推出了 D I1-2十六烷值改进剂(硝酸戊酯混合物)，这种添加剂油溶性很好，可直接往柴油罐里添加，且由于在水中溶解度小，即使燃料系统中含有水时也保证不出问题，近年来埃索公司又推出了 D I1-3十六烷值改进剂(硝酸辛酯混合物)，该剂与D I1-2的使用性能相当，但价格便宜，且不影响柴油闪点，因而使用较多。此外，美国的埃克森公司和英国的Associated Octel公司均有十六烷值改进剂产品问世，商品名称分别是ECA-8487和IC-0801，这两种产品也是烷基硝酸酯，同时，50%2_硝基-2-甲基丙基硝酸酯和50%5，6_环戍基-2-降冰片烯硝酸酯混合物的Drop Wt.Rating为127kg/cm。文献报道采用2-甲氧基乙醇和2-乙基已酸醇的混合醇直接用混酸硝化的方法来制备上述提到的混合硝酸酯。50%2-乙氧基乙基硝酸酯和50%的硝酸异辛酯混合物对柴油CN改进效果具有明显的协同效应，在其提高幅度的情况下，混合酯的用量要比单独使用硝酸异辛酯的用量小，且混合酯的成本较低。我国对柴油十六烷值改进剂的研制起步较晚，只是从20世纪80年代初开始，由胜利油厂与西安近代化学研究所共同开发了硝酸异丁酯CT-878柴油改进剂，在胜利调和柴油中添加质量分数为0.2%的CT-878可使柴油的十六烷值提高4-6个单位。该厂研制的柴油十六烷值改进剂QT-Ol已建成百吨级工业装置，该产品的质量指标达到美国公司的产品的质量水平，其添加效果与国外同类产品相当。添加该改进剂体积分数0.1-0.2%，可使柴油的十六烷值增加3-8个单位。考察不同产地的柴油的感受性，进行了台架、汽车道路试验和2000km长距离行车试验，都取得了较为满意的结果。目前，提高柴油十六烷值有以下三种方法:(I)与直溜柴油调配使用，但直镏柴油产量有限；(2)利用催化加氢的方法提高柴油十六烷值，但耗资巨大，成本较高；(3)添加十六烷值改进剂，具有成本低， 工艺简单的特点。因此，加入柴油十六烷值改进剂来提高十六烷值被认为是一种既经济又有效的方法。我国对于十六烷值改进剂的研制起步较晚，从1980年开始，出现了硝酸异丁酯、硝酸正丁酯、硝酸异辛酯、硝酸环己酯，其中硝酸异辛酯已被普遍接受，这些经典的改进剂均为硝酸烷基酯，燃烧时会产生氮氧化物和硫化物等有害气体，污染环境，并且在生产过程中对设备产生很大的腐蚀性。本专利技术针对现有技术的不足，合成一种新型的不含氮的草酸酯十六烷值改进剂，该草酸酯与柴油有良好的互溶性，改进柴油燃烧性能的效果好，添加量少，而且原料来源广泛，合成工艺简单、安全，燃烧时不产生氮氧化物。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种环保无污染、且性能优异的十六烷值改进剂的合成方法。本专利技术是通过下述的技术方案来实现的: ，包括下述的步骤: 依次将草酸、1，4 丁二醇、乙二醇、对甲苯磺酸加入塔式反应釜中上端进料口，在反应釜中反应，反应釜内温度为110-130°C，控制反应时间为2-3h，从取样口取样，酯化率大于95%时，反应结束；反应结束后，经过滤器过滤至喷淋塔，以碳酸钠水溶液喷淋至中性，后经填料干燥塔除去水分，即得柴油十六烷值改进剂的合成方法。优选的，上述的反应物料中醇与酸的摩尔比为2.0-2.6:1。更优选的，上述的反应物料中醇与酸的摩尔比为2.4:1。上述的1,4 丁二醇、乙二醇的摩尔比为1-3:1。上述的对甲苯磺酸用量为草酸的0.lwt%。上述的反应釜中有有固定硫化床，固定有纳米级Ti02负载强酸性阳离子交换树脂。上述的反应釜内通过夹套导热油温度控制，控制夹套温度在120_140°C范围内。上述的碳酸钠水溶液的浓度为5-10%。本专利技术的有益效果在于，采用本专利技术的方法制备得到的十六烷值改进剂，具有以下的优点: (I)催化剂采用固定催化剂与流动催化剂相结合，固体催化剂采用纳米级TiO2负载强酸性阳离子交换树脂，固定在流化床，单独使用该催化剂可提高催化时间，但收率稍低；流动催化剂即在加料过程中与原料同时加入对甲苯磺酸，该催化剂可大大提高酯化率，因此也提高收率，两者结合使用，即缩短了反应时间，又提高了产率。(2)本专利技术产品原料简单，工艺操作方便，自动化程度高，适用于大规模生产。(3)该草酸酯与柴油有良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油十六烷值改进剂的合成方法，包括下述的步骤：依次将草酸、1,4丁二醇、乙二醇、对甲苯磺酸加入塔式反应釜中上端进料口，在反应釜中反应，反应釜内温度为110‑130℃，控制反应时间为2‑3h，从取样口取样，酯化率大于95%时，反应结束；反应结束后，经过滤器过滤至喷淋塔，以碳酸钠水溶液喷淋至中性，后经填料干燥塔除去水分，即得柴油十六烷值改进剂的合成方法。

【技术特征摘要】
1.一种柴油十六烷值改进剂的合成方法，包括下述的步骤: 依次将草酸、1，4 丁二醇、乙二醇、对甲苯磺酸加入塔式反应釜中上端进料口，在反应釜中反应，反应釜内温度为110-130°C，控制反应时间为2-3h，从取样口取样，酯化率大于95%时，反应结束；反应结束后，经过滤器过滤至喷淋塔，以碳酸钠水溶液喷淋至中性，后经填料干燥塔除去水分，即得柴油十六烷值改进剂的合成方法。2.如权利要求1所述的柴油十六烷值改进剂的合成方法，其特征在于，所述的反应物料中醇与酸的摩尔比为2.0-2.6:1。3.如权利要求1所述的柴油十六烷值改进剂的合成方法，其特征在于，所述的反应物料中醇与酸的摩尔比为2.4:1。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成如，
申请(专利权)人：济南开发区星火科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37