CN102643686B - 复合型环保燃料油剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

复合型环保节能燃料油剂及其制备方法，它涉及一种燃料油剂及其制备方法。它解决了目前我国只能生产功能单一燃料油添加剂，制造工艺不环保，高品质的燃料油添加剂主要依赖进口；以及国外高品质的燃料油添加剂产品生产工艺都是采用调和、乳化、磺化的工艺方法合成，其生产过程复杂、操作不安全，生产出来的产品性能不稳定，生产和使用过程中产生硫化物、酸等有毒有害物质等问题。复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：一、催化氧化；二、络合；三、精制、四、过滤，静置。本发明涉及燃料油、成品油生产领域。

Description

复合型环保燃料油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种燃料油剂及其制备方法。
背景技术
石油及燃料油系列产品根据我国有关环保和节能的政策必须添加各种添加剂，使用燃油添加剂不必改动车辆及发动机结构，便能提高发动机功率，降低油释，净化发动机排放，减少污染。但是国内的企业目前只能应用传统的调和、乳化、磺化的生产工艺，生产功能单一的普通的抗暴剂、抗氧剂、润滑剂、稳定剂或十六烷值增加剂等，但是效果不理想，均无法同时达到节能和净化的双重效果。造成燃料油添加剂使用繁琐、且成本高昂。而且，国内现有各种燃料油添加剂制造工艺达不到环保的要求和生产企业的技术指标，并且在储存和运输环节上也是受到限制，产量满足不了市场需求。高品质的燃料油添加剂(复合型燃料油添加剂——具有多种添加剂的功能)主要长期依赖进口造成了大量外汇资金的流失。
目前，国外高品质的燃料油添加剂产品生产工艺也都是采用调和、乳化、磺化的工艺方法合成，其生产过程复杂、操作不安全，生产出来的产品，由于原料本身理化性质没有充分改变，使产品性能自身不稳定。特别是储存时由于其性能不稳定，容易分解成自由基碎片或氧化物的物质，无法达到设计质量要求和安全环保要求。而且在生产和使用过程中产生硫化物、酸等有毒有害物质。
发明内容
本发明复合型环保燃料油剂及其制备方法是为了解决目前我国只能采用调和、乳化、磺化的工艺方法，合成生产功能单一燃料油添加剂，而且制造工艺不环保。生产过程复杂、操作不安全，产品性能不稳定，生产和使用过程中产生硫化物、酸等有毒有害物质等问题，而提供的一种生产复合型环保燃料油剂的新方法。
复合型环保燃料油剂由乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)按3∶1∶3∶2∶1的体积比反应制成；
复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40±5min，氧化反应过程中放热温度控制为100±5℃，吸热温度控制为120±5℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％±0.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为90℃～110℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3～5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％±0.01％的丙烯酸酯与醚共聚物，0.3％±0.01％的十二烯基丁二酸和2％±0.01％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为100±2℃；
四、过滤，静置120±20min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；
步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠。
本发明复合型环保燃料油剂集抗暴剂、抗氧剂、润滑剂、稳定剂和十六烷值增加剂于一身，由于在生产络合精制过程中使部分反应原料变性，成为与成品油和燃料油馏分馏程范围相同，而且具有相近的黏度和闪点，能够能够快速互溶，完全具备燃料油和成品油的各项技术指标。经国家有关技术质量部门检测，可作为成品油、燃料油添加剂与成品油、燃料油掺用，以1∶1000比例使用可平均节油率达6.8％，由于其安全环保、价格低廉也可作为燃料油单独使用。在生产和使用过程中不产生任何有毒有害物质。
本发明复合型环保燃料油剂的制备方法是利用络合精制的新工艺方法生产燃料油剂，通过对液相络合反应过程中的强氧化催化和温度、温差、时间的控制使部分反应原料分子结构发生改变，特别是廉价的如乙烯轻焦油(PFO)等反应原料分子结构改变，使复合型环保燃料油剂的活化分子增多，可生产出环保节能、价格低廉、安全实用的燃料油剂。而且本发明复合型环保燃料油剂的制备方法具有操作简单、安全的特点。
本发明复合型环保燃料油剂的性能及各项指标完全复合国家燃料油及添加剂使用标准，本发明复合型环保燃料油剂的性能及各项指标如表1所示(表2为车用柴油标准-GB/T19147-2003)。
表1
Figure BSA00000705084000021
Figure BSA00000705084000031
表2
  项目
  总不溶物a/{mg/100ml}   不大于2.5   SH/TO175
  硫{质量分数}b/％   不大于0.05   GB/T380
  10％蒸余物残炭{质量分数}c/％   不大于0.3   GB/T268
  灰分{质量分数}/％   不大于0.01   GB/T508
  铜片腐蚀{50℃，3h}/级   不大于1   GB/T5096
  水分{体积分数}d/％   不大于痕迹   GB/T260
  机械杂质d   无   GB/T511
  磨痕直径{60℃}e/um   不大于460   Iso12156-1
  运动粘度{20℃}/{mm2/s}   2.5～8.0   GB/T265
  凝点/℃   不高于0   GB/T510
  冷凝点/℃   不高于4   SH/TO248
  闪点(闭口/℃)   不低于55   GB/T261
  十六烷值   不小于46   SH/TO694
  密度{20℃}/{kg/m3}   800～840   GB/T1884
本发明复合型环保燃料油剂属于烷烃基物质，可增加各种油品的抗静电防爆、抗氧化、润滑稳定、清洁节能、提高十六烷值等效果；具有廉价、性能更为稳定的优点。
本发明复合型环保燃料油剂由于不含氮，所以燃烧后不排放NOX；生产和使用过程中不产生硫化物、酸等有毒有害物质，具有燃烧清洁、利于环保的优点。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式复合型环保燃料油剂由乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)按3∶1∶3∶2∶1的体积比反应制成；
复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40±5min，氧化反应过程中放热温度控制为100±5℃，吸热温度控制为120±5℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％±0.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为90℃～110℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3～5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％±0.01％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.3％±0.01％的十二烯基丁二酸和2％±0.01％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为100±2℃；
四、过滤，静置120±20min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；
步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠。
本实施方式步骤一中利用乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)间的放热反应和吸热反应进行催化氧化反应；同时经过步骤一的催化氧化反应后复合型环保燃料油剂的抗暴、润滑、十六烷值等性能都大幅提高。
本实施方式步骤二利用冷热交换和催化反应，使步骤一氧化反应产物的分子逐步分解。本实施方式步骤二中要严格控制温度变化，保证液相络合的顺利进行。
本实施方式步骤三过程使复合型环保燃料油剂与成品油和燃料油馏分馏程范围相同，能够快速互溶，并具有相近的黏度和闪点。
本实施方式经过步骤一和步骤二的催化氧化、液相络合反应后使富含氮和氧的杂环结构的原料充分饱和，从而达到性能的稳定。
本实施方式可通过对液相络合反应过程中的强氧化催化和温度、温差、时间的控制使部分原料分子结构发生改变，特别是廉价的如轻芳烃等原料分子结构改变，使与其他原料和成分充分互溶，达到与成品油和燃料油相近的黏度和闪点(闭口闪点≤50℃)，使富含氮和氧的杂环结构的物质含量达到一定的程度(pH值为9～11)。
使用本实施方式复合型环保燃料油剂可提高燃料油十六烷值5～21个单位，冷滤点降低6～11℃，并可大幅提高柴油的氧化安定性、腐蚀性能、抗泡性、清净性和浊点等性质。
本实施方式复合型环保燃料油剂的价格基本同等于市场柴油、燃料油的价格，其性能经国家质量监督检测部门检测鉴定，产品各项指标完全符合柴油、燃料油技术标准要求，完全可以单独使用。
由于本实施方式复合型环保燃料油剂具有良好的汽化性和可燃性等特点，使其成为良好石油替代燃料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：制备方法步骤二中步骤一氧化反应产物与载体溶剂的体积比为10∶3。其它步骤及参数与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40±5min，氧化反应过程中放热温度控制为100±5℃，吸热温度控制为120±5℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％±0.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为90℃～110℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3～5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％±0.01％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.3％±0.01％的十二烯基丁二酸和2％±0.01％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为100±2℃；
四、过滤，静置120±20min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；
步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：步骤二中步骤一氧化反应产物与载体溶剂的体积比为10∶3。其它步骤及参数与实施方式三相同。
实例1、复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO，也称为热解燃料油)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40min，氧化反应过程中放热温度控制为100℃，吸热温度控制为120℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为95℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.3％的十二烯基丁二酸和2％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为100℃；
四、过滤，静置120min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠；步骤三中丙烯酸酯与醚共聚物为上-902A非硅抗泡剂；步骤二中航空煤油为3号喷气燃料。
本实例复合型环保燃料油剂标准的性能及各项指标如表3所示。
表3
Figure BSA00000705084000061
Figure BSA00000705084000071
实例2、复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应42min，氧化反应过程中放热温度控制为95℃，吸热温度控制为125℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为100℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为4℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.31％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.31％的十二烯基丁二酸和2.01％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为98℃；
四、过滤，静置110min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠；步骤三中丙烯酸酯与醚共聚物为上-902B非硅抗泡剂；步骤二中航空煤油为3号喷气燃料。
本实例复合型环保燃料油剂标准的性能及各项指标如表4所示。
表4
Figure BSA00000705084000072
实例3、复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3∶1∶3∶2∶1的体积比将乙烯轻焦油(PFO)、异辛醇(2-乙基己醇)、国标柴油、二烷氧基烷烃(DAAK)和三氧化二硼(B2O3)加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应35min，氧化反应过程中放热温度控制为105℃，吸热温度控制为125℃；其中催化剂为二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1∶1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的1.99％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯(DMC)，航空煤油与碳酸二甲酯(DMC)的体积比为9∶1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为105℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.29％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.29％的十二烯基丁二酸和1.99％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为101℃；
四、过滤，静置130min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺(2′-二羟基二乙胺)的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠；步骤三中丙烯酸酯与醚共聚物为上-902B非硅抗泡剂；步骤二中航空煤油为3号喷气燃料。
本实例复合型环保燃料油剂标准的性能及各项指标如表5所示。
表5
  项目
  总不溶物a/{mg/100ml}   0.5   SH/TO175
  硫{质量分数}b/％   0.03   GB/T380
  10％蒸余物残炭{质量分数}c/％   0.12   GB/T268
  灰分{质量分数}/％   0.006   GB/T508
  铜片腐蚀{50℃，3h}/级   1a   GB/T5096
  水分{体积分数}d/％   痕迹   GB/T260
  机械杂质d   无   GB/T511
  运动粘度{40℃}/{mm2/s}   16   GB/T265
  凝点/℃   -35   GB/T510
  冷凝点/℃   -30   SH/TO248
  闪点(闭口/℃)   70   GB/T261
  十六烷值   69   SH/TO694
  密度{20℃}/{kg/m3}   830   GB/T1884

Claims (4)

1.复合型环保燃料油剂，其特征在于复合型环保燃料油剂由乙烯轻焦油、异辛醇、国标柴油、二烷氧基烷烃和三氧化二硼按3∶1：3：2：1的体积比反应制成；
复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3：1：3：2：1的体积比将乙烯轻焦油、异辛醇、国标柴油、二烷氧基烷烃和三氧化二硼加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40±5min，氧化反应过程中放热温度控制为100±5℃，吸热温度控制为120±5℃；其中催化剂为二乙醇胺，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1：1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％±0.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯，航空煤油与碳酸二甲酯的体积比为9：1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为90℃～110℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3～5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％±0.01％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.3％±0.01％的十二烯基丁二酸和2％±0.01％的N，N-二甲基乙酰胺，吸收塔度温度为100±2℃；
四、过滤，静置120±20min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；
步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠。
2.根据权利要求1所述的复合型环保燃料油剂，其特征在于制备步骤二中步骤一氧化反应产物与载体溶剂的体积比为10：3。
3.如权利要求1所述的复合型环保燃料油剂制备，其特征在于复合型环保燃料油剂按以下步骤制备：
一、按3：1：3：2∶1的体积比将乙烯轻焦油、异辛醇、国标柴油、二烷氧基烷烃和三氧化二硼加入反应釜，并向反应釜加入催化剂和添加剂氧化反应40±5min，氧化反应过程中放热温度控制为100±5℃，吸热温度控制为120±5℃；其中催化剂为二乙醇胺，添加剂为二正戊基醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，二正戊基醚与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的体积比为1：1；
二、络合：将步骤一氧化反应产物泵入络合反应器中，然后按氧化反应产物体积的2％±0.01％加入过氧化物催化剂，络合反应器内载体的络合溶剂为航空煤油和碳酸二甲酯，航空煤油与碳酸二甲酯的体积比为9：1，络合反应时间为45min，步骤一氧化反应产物的温度为90℃～110℃，载体溶剂的温度为7℃，络合反应器冷却水温度控制为3～5℃；
三、将步骤二液相络合产物泵入净化塔和吸收塔进行精制：净化过程中净化塔塔顶的温度为110℃，净化塔塔底的温度为125℃；吸收过程中按塔内溶剂的体积加入0.3％±0.01％的丙烯酸酯与醚共聚物、0.3％±0.01％的十二烯基丁二酸和2％±0.01％的二甲基乙酰，吸收塔度温度为100±2℃；
四、过滤，静置120±20min，即得到复合型环保燃料油剂；
其中，步骤一中催化剂二乙醇胺的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；添加剂的加入量为反应釜内反应物总体积的5％；
步骤二中过氧化物催化剂为过氧化钠。
4.根据权利要求3所述的复合型环保燃料油剂制备，其特征在于步骤二中步骤一氧化反应产物与载体溶剂的体积比为10：3。
CN201210119180.6A 2012-04-23 2012-04-23 复合型环保燃料油剂及其制备方法 Expired - Fee Related CN102643686B (zh)

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