ПРИСАДКА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК C10L1/22 C10L10/12 C10K1/00 C07C203/04 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно к составу и способу получения присадок, повышающих цетановое число дизельного топлива.

Известны способы получения циклогексилнитрата с использованием обводненных нитрующих смесей кислот при температуре не выше 0-5°C. Процесс нитрования проводят в среде растворителей - хлористого метилена, гексана, присутствие которых облегчает теплоотвод из реакционной смеси (Питеркин Р.Н., Чесалов A.M. Нитрование циклогексанола в среде растворителей. / Химическая промышленность, №9, 2000 г., с.483-486).

Недостатками данных способов являются использование растворителей, дефицитного дорогостоящего сырья циклогексанола, что приводит к повышению стоимости присадки.

Также известен способ получения цетаноповышающей присадки - 2-этилгексилнитрата путем нитрования 2-этилгексанола с содержанием основного вещества не менее 99,0 мас.% нитрующей смесью азотной и серной кислот при добавлении карбамида, с отделением отработанных кислот от целевого продукта - 2-этилгексилнитрата и последующей его промывкой последовательно дважды 10 мас.% водным раствором сульфата натрия и затем однократно 10 мас.% раствором смеси сульфата и карбоната натрия, взятых в соотношении 1:1, используя каждый раз на 2 части 2-этилгексилнитрата 1 часть раствора солей (патент США №5162568, С07С 203/04, 1992 г.).

Недостатками данного изобретения являются:

- использование дорогостоящего и дефицитного сырья - 2-этилгексанола для получения цетаноповышающей присадки;

- требуется большой расход реагентов для промывки 2-этилгексилнитрата;

- низкая устойчивость и стабильность процесса нитрования, что обусловлено подачей нитруемого вещества - 2-этилгексанола в нитрующую смесь.

Названные недостатки усложняют технологический процесс, снижают эффективность производства, повышают стоимость присадки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения цетаноповышающей присадки, в котором в качестве сырья используется фракция, выкипающая при температуре 166-190°C, выделенная из кубового остатка производства бутиловых спиртов, получаемых методом оксосинтеза. Процесс нитрования фракции с пределами выкипания 166-190°C, содержащей в качестве основного компонента для нитрования 2-этилгексанол, проводят с помощью смеси азотной и серной кислот при температуре 8-18°C в течение 1,5-2,5 часов. Полученные при нитровании продукты отделяют от отработанных в процессе нитрации кислот. Выделенный органический слой (целевой продукт) промывают дважды 10 мас.% раствором солей, полученных нейтрализацией отработанных кислот и однократно этим же раствором с добавлением 10 мас.% раствора гидроксида натрия, 3 мас. части раствора солей добавляют на 10 мас. частей целевого продукта (патент РФ №2235118 C10L 1/22, С07С 203/04, 2002 г.).

Недостатками данного способа являются:

1) в качестве сырья используют ограниченную пределами выкипания фракцию кубового остатка бутиловых спиртов, что существенно снижает ресурсы сырья для синтеза присадок и требует дополнительного технологического оснащения для разделения сырья, что приводит к увеличению себестоимости присадки;

2) нерациональное использование выделенной при фракционировании кубового остатка бутиловых спиртов фракции НК-166°C;

3) проведение процесса при более длительном времени в течение 1,5-2,5 часов уменьшает производительность установки.

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в расширении сырьевой базы, упрощении технологии получения цетаноповышающей присадки, снижении расхода реагентов для производства присадки, повышении экономичности от ее применения в дизельном топливе, а также квалифицированное использование кубового остатка производства бутиловых спиртов и отработанных в процессе нитрования кислот.

Поставленная задача достигается тем, что присадка для повышения цетанового числа дизельного топлива на основе алкилнитрата представляет собой алкилнитратсодержащий продукт нитрования фракции НК-195°C, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов. В качестве сырья для получения присадки используют фракцию НК-195°C следующего компонентного состава, мас.%:

изопентанол от 0 до 5,0 изогептанолы от 5,0 до 10,0 диметилциклогексанолы от 5,0 до 10,0 изооктанолы от 10,0 до 40,0 полибутоксибутаны от 0 до 15,0 дибутоксибутаны остальное

Поставленная задача в части способа получения присадки для повышения цетанового числа дизельного топлива путем нитрования фракции, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов, решается тем, что производят нитрование фракции НК-195°C при температуре от 0 до 8°C в течение 1,0-1,5 часов.

Способ получения присадки для повышения цетанового числа дизельного топлива заключается в следующем: в охлажденный реактор загружают карбамид, предотвращающий окислительные процессы, далее при постоянном охлаждении и перемешивании дозируют (4-5 мл/мин) предварительно приготовленную нитрующую смесь серной и азотной кислот, далее добавляют со скоростью 4-5 мл/мин фракцию НК-195°C, тщательно контролируя при этом температуру, которая поддерживается в реакторе от 0 до 8°C. По окончании загрузки нитрующей смеси и фракции НК-195°C в реактор реакционную массу выдерживают при температуре от 0 до 8°C в течение 1,0-1,5 часов. Далее полученную реакционную смесь подвергают расслоению, где отработанные кислоты отделяют от органического слоя продукта нитрования. После отделения органический слой дважды промывают 10 мас.% раствором солей (сульфата и нитрата натрия), полученных при нейтрализации отработанных в процессе нитрования кислот (кислотность среды нейтральная); и проводят однократную промывку этим же раствором с добавлением 10 мас.% водного раствора гидроксида натрия (кислотность среды щелочная). При промывке на 10 мас. частей продукта нитрования используют 3 мас. части 10 мас.% раствора солей.

Отличительной особенностью изобретения является:

- использование в качестве сырья для получения присадки фракции, выкипающей в пределах НК-195°C, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов;

- использование в качестве сырья для получения присадки фракции НК-195°C следующего компонентного состава, мас.%:

изопентанол от 0 до 5,0 изогептанолы от 5,0 до 10,0 диметилциклогексанолы от 5,0 до 10,0 изооктанолы от 10,0 до 40,0 полибутоксибутаны от 0 до 15,0 дибутоксибутаны остальное

- упрощение технологической схемы получения присадки для повышения цетанового числа за счет исключения необходимости выделения фракции НК-166°C;

- процесс нитрования проводится при более низких температурах (в интервале температур от 0 до 8°C) и меньшей продолжительностью процесса нитрования;

- снижена концентрация азотной кислоты в нитрующей смеси на 10 мас.%, что уменьшает коррозию аппаратуры.

Решение поставленной задачи позволяет увеличить эффективность применения присадки и расширить сырьевую базу для ее производства.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой и охлаждающей баней, в интервале температур от 0 до 8°C загружают 1,6 г карбамида, далее при постоянном охлаждении и перемешивании дозируют со скоростью 4-5 мл/мин нитрующую смесь, полученную при смешении 15,0 мл азотной кислоты концентрации 58,8 мас.% и 20,0 мл серной кислоты концентрации 93,3 мас.%. В качестве сырья для нитрования используют фракцию НК-195°C, подаваемую в реактор со скоростью 4-5 мл/мин, в количестве 26,0 мл. После введения всего количества реакционную смесь при непрерывном перемешивании выдерживают в интервале температур от 0 до 8°C в течение 1,0-1,5 часов. По окончании процесса нитрования и расслоения реакционной смеси отработанные кислоты отделяют от органического слоя продукта нитрования.

Для обработки органического слоя используют 10 мас.% раствор смеси солей сульфата натрия и нитрата натрия, полученный нейтрализацией отработанных в процессе нитрования кислот гидроксидом натрия (кислотность среды нейтральная), в количестве по 10 см³ для двукратной обработки и третий раз в количестве 10 см³ раствора солей с добавлением 4 см³ 10 мас.% раствора гидроксида натрия (кислотность среды щелочная). Каждую обработку проводят при перемешивании в течение 15 минут.

Пример 2. (Прототип) Данные по цетановым числам взяты из таблицы прототипа.

Полученные присадки добавлены в дизельное топливо и определены цетановые характеристики дизельного топлива. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 Присадка, полученная по примеру Количество присадки, добавленной в дизельное топливо, мас.% Цетановое число дизельного топлива, цетановых единиц Изменение цетанового числа дизельного топлива исходного после добавления присадки 1 0,2 46,0 52,2 6,2 0,5 55,0 9,0 2 0,2 48,0 52,0 4,0 0,5 52,0 59,0 7,0

Из таблицы 1 следует, что при добавлении 0,2-0,5 мас.% присадки, полученной по заявляемому изобретению, в дизельное топливо повышается цетановое число на 6-9 ед. Использование фракции НК-195°C позволяет расширить ресурсы сырья для производства цетаноповышающей присадки, исключает необходимость выделения фракции НК-166°C, снижает затраты на получение присадки.

Изобретение относится к присадке для повышения цетанового числа дизельного топлива на основе алкилнитрата, характеризующейся тем, что присадка представляет собой алкилнитритсодержащий продукт нитрования фракции НК-195°С, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов и содержащей изопентанол от 0 до 5,0 мас.%, изогептанолы от 5,0 до 10,0 мас.%, диметилциклогексанолы от 5,0 до 10,0 мас.%, изооктанолы от 10,0 до 40,0 мас.%, полибутоксибутаны от 0 до 15,0 мас.%, дибутоксибутаны остальное. Изобретение относится также к способу получения присадки для повышения цетанового числа дизельного топлива путем нитрования фракции НК-195°С, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов, смесью азотной и серной кислот в интервале температур 0-8°С в течение 1,0-1,5 часов. Использование фракции НК-195°С позволяет расширить ресурсы сырья для производства цетанповышающей присадки, исключает необходимость выделения фракции НК-166°С, снижает затраты на получение присадки. Применение присадки позволяет повысить цетановое число дизельного топлива на 6-9 ед. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Присадка для повышения цетанового числа дизельного топлива на основе алкилнитрата, отличающаяся тем, что присадка представляет собой алкилнитратсодержащий продукт нитрования фракции НК-195°С, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов следующего компонентного состава, мас.%:
изопентанол от 0 до 5,0 изогептанолы от 5,0 до 10,0 диметилциклогексанолы от 5,0 до 10,0 изооктанолы от 10,0 до 40,0 полибутоксибутаны от 0 до 15,0 дибутоксибутаны остальное

2. Способ получения присадки для повышения цетанового числа дизельного топлива путем нитрования фракции, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов, отличающийся тем, что в качестве сырья для получения присадки используют фракцию НК-195°С состава по п.1.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс нитрования осуществляют при температуре от 0 до 8°С в течение 1,0-1,5 ч.