ПРИСАДКА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
ADDITIVE FOR INCREASE OF CETANE NUMBER OF DIESEL FUEL AND METHOD OF ITS OBTAINING

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.
3
3
3
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 см для двукратной обработки и третий раз в количестве 10 см раствора солей с добавлением 4 см 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.