ВЫСОКООКТАНОВЫЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЙ КОМПОНЕНТ Российский патент 1999 года по МПК C10L1/02 C10L1/08 

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к композициям высокооктановых кислородсодержащих компонентов моторного топлива.

Известна высокооктановая кислородсодержащая добавка к топливу, включающая 50% метанола и 50% смеси других кислородсодержащих соединений - метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) и третбутилового спирта (ТБС) /И.П. Ермакова "Тенденции использования некоторых химикатов для повышения качества автомобильного бензина", Химическая промышленность за рубежом, 1988 г., N 3, С. 77-90/.

Наиболее близким является компонент, имеющий следующий состав, мас.%:
Метил-трет-амиловый эфир - 49,2
Метил-трет-бутиловый эфир - 48,3
Углеводороды C₅ - 0,2
Метанол - 2,1
Трет-бутиловый спирт - 0,05
Углеводороды C₈-C₁₀ - 0,1
/пат. РФ N 2048464, МКИ⁶ C 07 C 43/04, 41/06, опубл. 20.11.95. Бюл. N 32/.

Существенным недостатком данного компонента является то, что он может быть получен из дефицитных олефинсодержащих фракций углеводородов (изобутилен и изоамилены, являются ценнейший сырьем для получения не менее ценнейшего синтетического каучука), таким образом сырьевые ресурсы для его получения ограничены.

Сущность изобретения заключается в том, что высокооктановый кислородсодержащий компонент моторного топлива содержит смесь следующего состава, мас.%:
Непрореагировавшие углеводороды C₅ исходной смеси - 0,1 - 10
Метил-трет-амиловый эфир - 2,0 - 50
Метил-втор-амиленовый эфир - 40 - 95
Эфиры изопрена - 0,1 - 5
Третамиловый спирт - 0,05 - 5
Углеводороды C₁₀ - 0,05 - 5
Компонент может содержать 0,05-10% мас. углеводородов C₆. Преимуществом изобретения является то, что в качестве исходного сырья для получения кислородсодержащего высокооктанового компонента вышеуказанного состава используют побочные фракции углеводородов, получаемые при комплексной переработке C₅ углеводородов пиролиза с выделением изопрена и изоамиленов для производства изопренового синтетического каучука и при двухстадийном дегидрировании изопентана в изопрен.

Непрореагировавшие углеводороды C₅ исходной смеси, например, представляющей собой смесь побочных продуктов, полученных в производстве изопрена выделением из пиролизной C₅-фракции и двухстадийным дегидрированием изопентана состоят из индивидуальных углеводородов исходной смеси с преобладанием циклопентена и циклопентана, соотношение которых в высокооктановом компоненте зависит от условий проведения синтеза и разделения реакционной массы.

Углеводороды C₆ в основном представляют собой смесь 1-метилпентана, 3-метилпентана и гексана, соотношение которых в высокооктановом кислородсодержащем компоненте зависит от состава исходного углеводородного сырья и условий разделения реакционной массы.

Углеводороды C₁₀ в основном представляют собой смесь димеров изопрена и пентадиена-1,3, соотношение которых в высокооктановом кислородсодержащем компоненте зависит от условий проведения синтеза и разделения реакционной массы.

Эфиры изопрена в основном представляют собой смесь эфиров, таких как 2-метокси-2-метилбутен-3, 2-диметил-4-метокси-бутен-2, 2-метокси-4-метокси-2-метилбутан и т.д., соотношение которых в высокооктановом кислородсодержащем компоненте зависит от условий проведения синтеза и разделения реакционной массы.

При сопоставлении существенных признаков изобретения выявлено, что высокооктановый кислородсодержащий компонент приведенного ниже состава, мас.%:
Непрореагировавшие углеводороды C₅ исходной смеси - 0,1 - 10
Метил-трет-амиловый эфир - 2 - 50
Метил-втор-амиленовый эфир - 40 - 95
Эфиры изопрена - 0,1 - 5
Третамиловый спирт - 0,05 - 5
Углеводороды C₁₀ - 0,05 - 5
и дополнительно содержащий 0,05-10% мас. углеводородов C₆, является новым и не описан в прототипе, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники показывает, что признаки заявляемого решения, а именно состав высокооктанового кислородсодержащего компонента, включающий смесь углеводородов C₅, метил-трет-амилового эфира, метил-втор-амиленового эфира, эфиров изопрена, третамилового спирта, углеводородов C₁₀ и углеводородов C₆ не выявлен в известных технических решениях, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Заявленное изобретение может быть реализовано на существующих установках получения алкил-трет-алкиловых эфиров, что подтверждает соответствие критерию "промышленная применимость". Оно иллюстрируется примерами приведенными ниже.

На чертеже приведена принципиальная технологическая схема пилотной установки получения высокооктанового кислородсодержащего компонента бензина. Алифатический спирт (метанол с содержанием основного вещества 99,95% мас.) и воду по трубопроводу (I) непрерывно подают в поток C₅ углеводородов (II) и полученную смесь направляют в трубчатый металлический реактор 1 объемом 2 л, снабженный двухсекционной рубашкой для теплоносителя и заполненный сульфокатионитным катализатором, где поддерживают повышенную температуру и давление, достаточные для перевода всех компонентов в жидкое состояние. Выходящую из реактора смесь (III) направляют на питание в ректификационную колонну 2, кубовый продукт которой - эфирсодержащую фракцию (IV) направляют в ректификационную колонну 3, с верха которой отгоняют товарный продукт (V), состоящий из непрореагировавших углеводородов C₅ исходной смеси, метил-трет-амилового эфира (МТАЭ), метил-втор-амиленового эфира (МВАЭ), эфиров изопрена, третамилового спирта (ТАС) и углеводородов C₁₀. Товарный продукт может включать в свой состав углеводороды C₆.

С верха колонны 2 отгоняют углеводороды, которые рециркулируют (VII) в реактор 1, после смешения I и II сырьевых потоков. Поток (VIII) может быть отправлен на гидрирование диеновых углеводородов с последующим использованием в качестве компонента моторного топлива.

Товарный продукт можно выделять боковым отбором (V') с колонны 2, который показан пунктирной линией, при этом тяжелая фракция (IV) будет по составу идентична (VI), а фракция (V') будет по составу идентична (V).

Кубом колонны 3 выводят поток углеводородов (VI), содержащий олигомеры бутадиена и пентадиена, который после дополнительной обработки может быть использован в качестве компонента моторного топлива и пластификатора полимерных материалов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.

Метанол (I) с содержанием основного вещества 99,95% мас. непрерывно со скоростью 251,8 г/час (331,0 мл/час; 7,87 моль/час) подают в смеси с 0,5 г/час воды в поток C₅ углеводородов (II), представляющий собой смесь побочных продуктов, полученных в производстве изопрена выделением из пиролизной C₅-фракции и двухстадийным дегидрированием изопентана, и имеющий следующий состав, мас.%:
2-Метилбутен-2 и 2-метилбутен-1 - 1,93
Пентадиен-1,3 - 93,70
Изопрен - 2,37
Циклопентен - 2,99
Скорость подачи углеводородного потока C₅ (II) поддерживают 650 г/час (1000 мл/час). Суммарная мольная скорость подачи диеновых и третичных олефинов равна 9,36 моль/час. Мольное соотношение метанол:(сумма диеновых и третичных олефинов) составляет 0,84:1. В полученный поток рециркулируют отработанные углеводороды (VII) в количестве 1300 г/час (2000 мл/час) после их выделения из реакционной массы синтеза и составляет 2:1. Полученную смесь направляют в двухсекционный реактор, снабженный двумя термостатирующими рубашками и заполненный макропористым сульфокатионитом КУ-23, где поддерживают температуру в пределах 50-100^oC и давление 1,8 МПа. Выходящую из реактора смесь (III) состава, мас.%:
2-Метилбутен-2 и 2-метилбутен-1 - 0,42
Пентадиен-1,3 - 25,26
Изопрен - 0,54
Циклопентен - 32,12
Третамиловый спирт - 0,09
МТАЭ - 0,71
МВАЭ - 34,06
Эфиры изопрена - 0,86
Олигомеры пентадиена-1,3 и изопрена - 4,14
Метанол - 1,80
направляют в ректификационную колонну 2, из которой отбирают дистиллят (VII) в количестве 1323,6 г/час состава, мас.%:
2-Метилбутен-2 и 2-метилбутен-1 - 0,70
Пентадиен-1,3 - 42,00
Изопрен - 0,90
Циклопентен - 53,40
Метанол - 3,00
Поток верха колонны 2 частично, в указанном выше количестве, рециркулируют (VII) в реактор. Избыточное количество дистиллята (VIII) выводят с установки.

Кубом колонны 2 получают 878,2 г/час эфирной фракции (IV) состава, мас. %:
Углеводороды C₅ - 0,09
ТАС - 0,22
МТАЭ - 1,79
МВАЭ - 85,37
Эфиры изопрена - 2,15
Олигомеры пентадиена-1,3 и изопрена - 10,38
которую направляют в колонну 3, где верхом отгоняют 764,9 г/час товарного продукта (V) состава, мас.%:
Углеводороды C₅ - 0,10
ТАС - 0,25
МТАЭ - 2,00
МВАЭ - 95,00
Эфиры изопрена - 2,40
Углеводороды C₁₀ (димеры пентадиена-1,3 и изопрена) - 0,25
Кубом колонны 3 выводят 113,8 г/час смеси (VI) состава, мас.%:
ТАС - 0,09
МТАЭ - 0,37
МВАЭ - 20,60
Эфиры изопрена - 0,50
Олигомеры пентадиена-1,3 и изопрена - 78,44
В колонне 2 поддерживают атмосферное давление, температура верха 40-45^oC, температура куба 90-95^oC. Колонна 3 работает при атмосферном давлении, температура верха 86-90^oC, куба 140-160^oC. Содержание углеводородов C₁₀ в высокооктановой композиции регулируют изменением режима работы колонны 3 (температурой куба и верха колонны). Содержание углеводородов C₅ в высокооктановой композиции регулируют соответственно изменением режима работы колонны 2 (температурой куба и верха колонны).

Данные по составу получаемой композиции и ее свойства приведены в таблице.

Примеры 2-6.

Получение высокооктановой кислородсодержащей композиции осуществляют как описано в примере 1. Исходные составы используемых углеводородных фракций и составы получаемых композиций, а также их свойства приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, получаемый высокооктановый кислородсодержащий компонент пригоден для использования в составах моторных топлив и его можно получить синтезом.

Высокооктановый кислородсодержащий компонент моторного топлива, включающий углеводороды С₅, метил-трет-амиловый эфир и углеводороды С₁₀, отличающийся тем, что он дополнительно содержит метил-втор-амиленовый эфир, трет-амиловый спирт и эфиры изопрена, полученные при производстве алкил-трет-алкиловых эфиров, в качестве углеводородов С₅ содержит смесь непрореагировавших углеводородов С₅ при выделении изопрена из С₅ фракции углеводородов пиролиза и двухстадийном дегидрировании изопентана в изопрен и в качестве углеводородов С₁₀ содержит смесь диметров изопрена и пентадиена-1,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь непрореагировавших углеводородов С₅ - 0,1 - 10,0
Метил-трет-амиловый эфир - 2,0 - 50,0
Метил-втор-амиленовый эфир - 40,0 - 95,0
Эфиры изопрена - 0,1 - 5,0
Третамиловый спирт - 0,05 - 5,0
Углеводороды С₁₀ - 0,05 - 5,0
Технический результат - упрощение и удешевление процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Высокооктановый кислородсодержащий компонент моторного топлива, включающий углеводороды C₅, метил-трет-амиловый эфир и углеводороды C₁₀, отличающийся тем, что он дополнительно содержит метил-втор-амиленовый эфир, трет-амиловый спирт и эфиры изопрена, полученные при производстве алкил-трет-алкиловых эфиров, в качестве углеводородов C₅ содержит смесь непрореагировавших углеводородов C₅ при выделении изопрена из C₅-фракции углеводородов пиролиза и двухстадийном дегидрировании изопентана в изопрен и в качестве углеводородов C₁₀ содержит смесь димеров изопрена и пентадиена-1,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь непрореагировавших углеводородов C₅ - 0,1 - 10,0
Метил-трет-амиловый эфир - 2,0 - 50,0
Метил-втор-амиленовый эфир - 40,0 - 95,0
Эфиры изопрена - 0,1 - 5,0
Третамиловый спирт - 0,05 - 5,0
Углеводороды C₁₀ - 0,05 - 5,0
2. Высококачественный компонент по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,05 - 10,0 мас.% углеводородов C₆, представляющих собой в основном смесь 2-метилпентана, 3-метилпентана и гексана.