十六烷值增进的燃料添加剂、其制备方法及用途技术

一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，包括在300至375°K的温度下，在非均相酸催化剂的存在下，使甲醛与2‑乙基己醇以10:1至1:1、或5:1至1.5:1、或4:1至2:1、或3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含H

Cetane number increasing fuel additive, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】十六烷值增进的燃料添加剂、其制备方法及用途
本公开涉及十六烷值增进的燃料添加剂(cetane-boostingfueladditive)，用于制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，以及包含十六烷值增进的燃料添加剂的燃料。
技术介绍
柴油发动机是其中空气被压缩到足够高的温度以点燃喷射到气缸中的柴油机燃料的任何内燃机，在该内燃机中，燃烧和膨胀驱动活塞。柴油发动机由于较高的热力学效率以及由此较高的燃烧效率而得到了广泛的应用。在柴油发动机中，机械喷射系统将燃料直接蒸发至燃烧室或预燃室中。这种强制蒸发意味着可以使用挥发性较低的燃料。因为在柴油机中仅将空气引入气缸中，因此压缩比可能会较高，因为只要喷射过程精准计时，就不会发生提前点火的风险。这意味着柴油发动机的气缸温度比汽油发动机的气缸温度高很多，这允许使用较低挥发性的燃料。柴油废气中可见的(烟雾)和不可见的NOx和颗粒物往往很高。NOx和颗粒物都是重要的环境污染物。术语“柴油机燃料”通常是指用于压燃式(柴油)发动机的任何燃料。柴油机燃料的最常见的类型是石油燃料油的特定部分馏出物，但非获自石油的替代物，比如生物柴油，正日益得到开发和采用。柴油机燃料质量的一些量度包括十六烷值、能量含量、密度、润滑性、冷流特性和硫含量。十六烷值(CN)是在规定条件下运行的标准柴油发动机中，喷射与燃料自燃之间的时间延迟的指标。点火延迟越短，十六烷值越高。ASTMD975规定了适用于各种类型的柴油发电机的七级石油衍生的柴油机燃料油的标准规范。D975规范包含了保证大多数用户可接受的性能所需的最低强制性要求。在美国，柴油动力车辆主要使用ASTMD-975指定的2-D级柴油。欧盟还制定了用于柴油机燃料的规范EN590。添加剂，比如十六烷值增进的添加剂，在柴油机燃料中用于各种目的，包括改善发动机和燃料输送系统性能，改善燃料处理，改善燃料稳定性，以及控制污染物。十六烷值增进的添加剂提高了燃料的十六烷值。在一定范围内，较高的十六烷值可以减少燃烧噪音和烟雾，并提高在寒冷气候下启动发动机的便利性。常用的商业上的提高十六烷值的添加剂包括硝酸烷基酯和二叔丁基过氧化物。2-乙基己基硝酸酯(EHN)是最广泛使用的十六烷值增进的化合物。EHN是热不稳定的，并且在燃烧室内的高温下迅速分解。分解产物有助于引发燃料燃烧，从而缩短了与无添加剂的燃料相比的点火延迟时间。EHN通常在0.05至0.4百分比质量的浓度范围内使用，并且可能产生3至8个十六烷值的益处。EHN的缺点是其降低了一些柴油机燃料的热稳定性。二叔丁基过氧化物(DTBP)是一种比EHN效率更低的十六烷值增进的化合物，尽管DTBP不会降低大部分柴油机燃料的热稳定性。DTBP也不包含氮，这对于满足一些重新制定的柴油机燃料法规要求可能很重要。随着环境关注的上升，燃料行业已开始致力于减少排放和提高性能。例如，欧洲在其柴油机燃料规范(EN590)中实施了最低十六烷值(51)。鉴于前述内容，仍然需要改进的十六烷值增进的组合物，用于生产十六烷值增进的组合物的经济有效的方法，以及包含十六烷值增进的组合物的柴油机燃料组合物。
技术实现思路
一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，包括在300至375°K的温度下，在非均相酸催化剂的存在下，使甲醛与2-乙基己醇以10:1至1:1、或5:1至1.5:1、或4:1至2:1、或3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOCH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3或它们的组合的十六烷值增进的产物混合物，其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3。因此，十六烷值增进的燃料添加剂包含H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOCH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3或它们的组合，其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3。在另一个实施方式中，一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，包括在300至375°K的温度下，在磺化聚苯乙烯阳离子交换树脂催化剂的存在下，使甲醛与2-乙基己醇以3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含半缩醛H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、缩醛H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOCH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3或它们的组合(其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3)、甲醛和2-乙基己醇的十六烷值增进的产物混合物；以及从产物混合物中分离出十六烷值增进的燃料添加剂。还公开了由这些方法中任一项制备的十六烷值增进的燃料添加剂。一种柴油机燃料组合物，包括90至99.98体积百分比的柴油机燃料；0.02至10体积百分比的十六烷值增进的燃料添加剂；其中柴油机燃料组合物具有具有比不含十六烷值增进的燃料添加剂的柴油机燃料更高的十六烷值，该十六烷值由根据ASTMD6890的点火质量测试得出。一种制备柴油机燃料组合物的方法，包括向柴油机燃料中加入0.02至10体积百分比的十六烷值增进的燃料添加剂。通过以下详细的说明，实施例和权利要求举例说明上述和其他特征。具体实施方式本文描述的是十六烷值增进的燃料添加剂，用于制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，以及包含十六烷值增进的燃料添加剂的柴油机燃料组合物。十六烷值增进的燃料添加剂具有高的含氧量、十六烷值和在柴油机燃料中良好的溶解性，这是十六烷值增进的燃料添加剂用于柴油机燃料组合物，特别用于车辆市场的有利的属性组合。十六烷值增进的燃料添加剂包含半缩醛H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、缩醛H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOCH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3或它们的组合，其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3。十六烷值增进的燃料添加剂可通过在非均相酸催化剂如阳离子交换树脂的存在下，使2-乙基己醇(H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2OH)与甲醛(HCHO)反应来制备。甲醛可以例如根据以下所示的反应方程式(1)至(3)在2-乙基己醇中低聚，以在连续添加甲醛的情况下形成半缩醛群。相应的缩醛(2-乙基己醇二醚)还可以在反应混合物中形成，例如如方程式4所示。其他反应产物包括二醇如HOCH2OH,、HO(CH2O)2H，n等。在以上方程式中，n是产物中甲醛基团的平均低聚度。反应可产生半缩醛群H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(CH2O)nOH，其中n＝2至8，例如，平均低聚度为n＝3。n的值可通过反应条件来控制，特别是甲醛与2-乙基己醇的摩尔比、反应温度和压力，以及反应时间。例如，反应中甲醛与2-乙基己醇的摩尔比可以是10:1至1:1、或5:1至1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，所述方法包括/n在300至375°K的温度下，在非均相酸催化剂的存在下，使甲醛与2-乙基己醇以10:1至1:1、或5:1至1.5:1、或4:1至2:1、或3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含H

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170719 US 62/534,2931.一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，所述方法包括
在300至375°K的温度下，在非均相酸催化剂的存在下，使甲醛与2-乙基己醇以10:1至1:1、或5:1至1.5:1、或4:1至2:1、或3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOCH2CH(CH2CH3)(CH2)3CH3或它们的组合的十六烷值增进的产物混合物，其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述非均相酸催化剂包括阳离子交换树脂。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述阳离子交换树脂是磺化聚苯乙烯。


4.根据权利要求1至3中任一项或多项所述的方法，其中基于所述甲醛和所述2-乙基己醇的总重量，所述催化剂以大于0至2重量百分比的量存在。


5.根据权利要求1至4中任一项或多项所述的方法，其中所述十六烷值增进的产物混合物还包括甲醛、2-乙基己醇或包含甲醛和2-乙基己醇的组合。


6.根据权利要求1至5中任一项或多项所述的方法，还包括分离所述催化剂和所述十六烷值增进的产物混合物，以提供十六烷值增进的燃料添加剂。


7.根据权利要求5至6中任一项或多项所述的方法，还包括去除至少一部分甲醛、2-乙基己醇或两者，以提供十六烷值增进的燃料添加剂。


8.一种制备十六烷值增进的燃料添加剂的方法，所述方法包括
在300至375°K的温度下，在磺化聚苯乙烯阳离子交换树脂催化剂的存在下，使甲醛与2-乙基己醇以3.5:1至2.5:1的摩尔比反应，以获得包含H3C(CH2)3CH(CH2CH3)CH2(OCH2)nOH、甲醛和2-乙基己醇的十六烷值增进的产物混合物，其中n的平均值为2.8至3.2，优选平均值为3；以及
分离所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：维贾伊·丁卡尔·博达斯，苏丹·艾德·阿尔奥泰比，吉列尔莫·利尔，穆罕默德·比斯米尔拉·安萨里，纳伊夫·穆罕默德·阿尔·纳达赫·阿尔奥泰比，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL