ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2235118
ЦЕТАНПОВЫШАЮЩАЯ ПРИСАДКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
Имя изобретателя: Порублева Т.П. (RU); Заказов А.Н. (RU); Гусаров С.В. (RU); Кузора И.Е. (RU); Томин В.П. (RU); Ёлшин А.И.
Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Ангарская нефтехимическая компания"
Адрес для переписки: 665830, г.Ангарск, АНХК, Технический отдел, бюро патентов, начальнику
Дата начала действия патента: 2002.11.14
Изобретение относится к
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, а конкретно к способу
получения нитроэфиров спиртов, которые
находят применение в качестве эффективных
цетанповышающих присадок (ЦПП) к дизельным
топливам. В качестве сырья для получения
цетанповышающей присадки используют
фракцию, кипящую в пределах 166-190°С,
выделенную из кубового остатка
производства бутиловых спиртов (КОБС),
получаемых методом оксосингеза и
содержащую 60-90% 2-этилгексанола, 1,3-5,0% 2-этил-4-метилпентанола,
3-16% ацеталей, 5,7-19% моногликолевых эфиров.
Фракцию, содержащую в качестве основного
субстрата для нитрования 2-этилгексанол,
нитруют нитрующей смесью азотной и серной
кислот при температуре 8-18°С
в течение 2,5-1,5 часов. Полученные продукты
нитрования отделяют от отработанных в
процессе нитрации кислот. Выделенный
органический слой (целевой продукт)
промывают дважды 10% (мас.) раствором солей,
полученных нейтрализацией отработанных
кислот и единожды этим же раствором с
добавлением 10% (мас.) раствора гидроксида
натрия. 3 мас. части раствора солей
добавляют на 10 мас. частей целевого
продукта. Изобретение позволяет упростить
процесс, а также снизить затраты на процесс
получения целевого продукта.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, конкретно к способу
получения нитроэфиров спиртов, которые
находят применение в качестве
цетанповышающей присадки (ЦПП) к дизельным
топливам.
Известен способ получения ЦПП -
циклогексилнитрата путем нитрования
циклогексанола в безводной среде смесями
серной и азотной кислот, при этом
нитрование возможно только при температуре
не выше - 20°С
(А.с. №687791 СССР, МКИ С 07 С 68/04).
Недостатками данного способа являются
необходимость проведения процесса при
низких температурах из-за низкой
стабильности целевого продукта
циклогексилнитрата в условиях синтеза,
кроме того, процесс проводят с
использованием хлористого метилена или
гексана.
Известны способы получения
циклогексилнитрата с использованием
обводненных нитрующих смесей кислот при
температуре не выше 0-5°С.
Процесс нитрования проводят в среде
растворителей - хлористого метилена,
гексана, присутствие которых облегчает
теплоотвод из реакционной смеси (Питеркин Р.Н.,
Чесалов А.М. Нитрование циклогексанола в
среде растворителей. / Химическая
промышленность, №9, 2000 г., с. 483-486).
Описанные выше способы имеют существенные
недостатки:
- необходимость проведения процесса при
минусовых температурах,
- использование растворителей,
- использование дефицитного дорогостоящего
сырья циклогексанола. Названные недостатки
усложняют технологический процесс,
уменьшают его стабильность и надежность,
снижают эффективность производства,
повышают стоимость присадки.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому эффекту является способ
получения ЦПП - 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 (пат. США №5162568).
Описанная присадка и способ ее получения
имеют следующие недостатки: для ее
получения используют дорогостоящее и
дефицитное сырье - 2-этилгексанол, большой
расход реагентов для промывки, низкая
устойчивость и стабильность процесса
нитрования, что обусловлено подачей
нитруемого вещества - 2-этилгексанола в
нитрующую смесь.
Задачей настоящего изобретения является
расширение сырьевой базы для получения
цетанповышающей присадки и упрощение
процесса, повышение его надежности и
стабильности, снижение расхода реагентов
для производства присадки и повышение
экономичности от ее применения,
квалифицированное использование кубового
остатка производства бутиловых спиртов и
отработанных в процессе нитрования кислот.
Поставленную задачу решают следующим
образом. В качестве сырья для получения
цетанповышающей присадки предлагается
применять фракцию, кипящую в пределах 166-190°С,
выделенную из кубового остатка
производства бутиловых спиртов (КОБС),
которые получают методом оксосинтеза.
Фракция содержит, мас.%:
-
2-этилгексанол 60,0-90,0
-
2-этил-4-метилпентанол 1,3-5,0
-
ацетали 3,0-16,0
-
моногликолевые эфиры 5,7-19,0
Подачу сырья и реагентов в реактор
предложено проводить в следующем порядке:
вначале в охлажденный реактор загружают
карбамид, затем при постоянном охлаждении и
перемешивании одновременно отдельно друг
от друга дозируют (0,30-0,60 г/мин)
предварительно приготовленную нитрующую
смесь серной и азотной кислот и
вышеназванную фракцию, тщательно
контролируя при этом температуру, которая
поддерживается в интервале 8-18°С.
По окончании загрузки в реактор нитрующей
смеси и сырья (вышеназванной фракции)
реакционную массу выдерживают при
температуре 8ё18°С
в течение 2,5-1,5 часов. После отделения
отработанного раствора кислот от
органического слоя - продукта нитрования,
последний дважды обрабатывают (промывают)
10% (мас.) раствором солей (сульфата и нитрата
натрия), полученных при нейтрализации
отработанных в процессе нитрования кислот (кислотность
среды нейтральная), и единожды 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.
Общим с предлагаемым изобретением является
использование 2-этилгексанолсодержащего
сырья, проведение процесса нитрования с
использованием серной и азотной кислот и
карбамида, наличие стадий отделения
органического слоя - продукта нитрования от
отработанных кислот и его промывка
растворами солей.
Отличительной особенностью изобретения
является: применение другого 2-этилгексанолсодержащего
сырья (фракция, кипящая в пределах 166-190°С,
выделенная из кубового остатка
производства бутиловых спиртов (КОБС),
полученных методом оксосинтеза, и
содержащая от 60 до 90 мас.% 2-этилгексанола, 2-этил-4-метилпентанола,
а также ацетали, моногликолевые эфиры,
использование для промывки полученного
продукта нитрования других реагентов -
отработанных в процессе нитрования и
нейтрализованных гидроксидом натрия
кислот, другие порядок загрузки (дозирования)
реагентов в реактор, температура и
продолжительность процесса нитрования.
Решение поставленной задачи с
использованием полученной предложенным
способом цетанповышающей присадки
позволяет сократить затраты на сырье и
реагенты (квалифицированно используются
отход производства бутиловых спиртов и
отработанные растворы кислот), повысить
надежность и стабильность процесса,
увеличить эффективность применения
присадки и расширить сырьевую базу для ее
производства.
Предлагаемый способ получения ЦПП и ее
эффективность при добавлении в дизельные
топлива иллюстрируются следующими
примерами.
Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой и
охлаждающей баней, при температуре 8-12°С
загружают 21,15 г азотной кислоты
концентрации 69,2 мас.%, 36,6 г серной кислоты
концентрации 93,6 мас.%. В полученную
нитрующую смесь добавляют 1,5 г карбамида. В
качестве сырья для нитрования используют
фракцию 166-190°С
следующего состава, мас.%:
-
2-этил-гексанола 89,2
-
2-этил-4-метилпентанола 1,3
-
ацеталей 3,0
-
моногликолевых эфиров 6,5
В реактор с нитрующей смесью со скоростью
0,30-0,35 г/мин, при температуре 8-12°С
вводят (дозируют) названную фракцию в
количестве 25,0 г. После введения всего ее
количества реакционную смесь при
непрерывном перемешивании выдерживают при
температуре 8-18°С
в течение 2,5-1,5 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.
Конверсия 2-этилгексанола, содержащегося в
сырье, составляет 99,6 %, выход 2-этилгексилнитрата
99,1 мас.%.
Пример 2. (Прототип). По примеру 1 с тем
отличием, что для нитрования вместо фракции
166-190°С,
выделенной из КОБС, используют 2-этилгексанол
чистотой 99,5 мас.%.
Конверсия 2-этилгексанола составляет 99,7%,
выход 2-этилгексилнитрата 97,8 мас.%.
Пример 3. В реактор для приготовления
нитрующей смеси, снабженный мешалкой и
охлаждающей баней, загружают 42,3 г азотной
кислоты концентрации 69 мас.% и в нее
дозируют 73,2 г серной кислоты концентрации 93
мас.%. Полученную нитрующую смесь
переливают в мерник нитрующей смеси. В
другой мерник заливают фракцию 166-190°С,
выделенную из КОБС бутиловых спиртов и
содержащую, мас.%:
-
2-этил-гексанола 71,0
-
2-этил-4-метилпентанола 1,8
-
ацеталей 12,0
-
моногликолевых эфиров 15,2
В реактор нитрования, снабженный мешалкой и
охлаждающей баней, загружают 3 г карбамида.
Затем при постоянном перемешивании и
охлаждении в реактор одновременно дозируют
нитрующую смесь в количестве 115,5 г и
вышеназванную фракцию 166-190°С
в количестве 50 г. Дозировку компонентов
ведут со скоростью 0,3-0,6 г/мин, поддерживая
температуру в реакторе в пределах 8ё16°С.
После введения всего количества реагентов
реакционную смесь выдерживают при
постоянном перемешивании при температуре
8-16°С
в течение 2,5-1,5 часов. Обработку (промывку)
органического слоя проводят по примеру 1.
Конверсия 2-этилгексанола, содержащегося в
сырье составляет 99,6%, выход 2-этилгексилнитрата
- 99,0 мас.%.
Пример 4. Полученные ЦПП добавлены в
дизельное топливо и определены цетановые
характеристики дизтоплива. Результаты
испытаний приведены в таблице.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Цетанповышающая присадка к дизельным
топливам на основе 2-этилгексилнитрата,
отличающаяся тем, что цетанповышающая
присадка представляет собой 2-этилгексилнитратсодержащий
продукт нитрования фракции 166-190°С,
выделенной из кубового остатка
производства бутиловых спиртов, полученных
методом оксосинтеза, следующего
компонентного состава, мас.%:
-
2-Этилгексанол 60,0 - 90,0
-
2-Этил-4-метилпентанол 1,3 - 5,0
-
Ацетали 3,0 - 16,0
-
Моногликолевые эфиры 5,7 - 19,0
2. Способ получения цетанповышающей
присадки путем нитрования 2-этилгексанола,
отличающийся тем, что в качестве 2-этилгексанолсодержащего
сырья используют фракцию 166-190°С
состава по п.1.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что
процесс нитрования осуществляют при
температуре 8-18°С
в течение 2,5-1,5 ч.
4. Способ по п.2, oтличaющийся тем, что
нитрующую смесь и вышеназванную фракцию
дозируют в содержащий карбамид реактор
нитрования одновременно со скоростью 0,3-0,6 г/мин.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что
обработку продукта нитрования (органического
слоя) проводят путем двукратной его
промывки 10-ным мас.% раствором смеси солей
сульфата и нитрата натрия, полученных путем
нейтрализации отработанных кислот
процесса нитрования гидроксидом натрия (реакция
среды нейтральная), однократной - указанной
смесью солей с добавлением 10-ного мас.%
раствора гидроксида натрия (реакция среды
щелочная), указанную смесь солей подают в
количестве 3 мас.ч. на 10 мас.ч. органического
слоя.
Версия для печати
Дата публикации 07.04.2007гг
вверх
|
