CN102977934A - 液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液态精馏层技术制备的甲醛酯及其制备方法。当前国内科研机构和企采用催化精馏技术，需要 40-50 块塔板数的精馏塔方能脱去水和乙醇，生产成本高，耗能多；受当前市场推广乙醇汽油和甲醇汽油的启发，对利用乙醇和甲醛通过缩醛化反应制备具有醇醚特性的甲醛酯；甲醛酯别名是二乙氧基甲烷简称 DEM ， DEM 自身的分子结构和特性使得它在有机合成领域用途广泛。一种马达碳氢燃料甲醛酯，其组成包括： 甲醛酯、乙醇和水，所述的甲醛酯重量份数 70--90 、所述的乙醇重量份数 10 — 30 ，所述的水重量份数 0.,5 甲醛酯、乙醇的摩尔比 2.2 — 3.0:1 。本发明用于工业领域。

Description

液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种液态精馏层技术制备的甲醛酯及其制备方法。

背景技术：

目前的催化精馏技术，需要40-50块塔板数的精馏塔，方能脱去水和乙醇，生产成本高，耗能多；受当前市场推广乙醇汽油和甲醇汽油的启发，对利用乙醇和甲醛通过缩醛化反应制备具有醇醚特性的甲醛酯；甲醛酯别名是二乙氧基甲烷简称DEM，DEM自身的分子结构和特性使得它在有机合成领域用途广泛。

发明内容：

本发明的目的是提供一种液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法，它采用通过液态精馏层分离脱水的方法，制成马达燃料甲醛酯。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种马达碳氢燃料甲醛酯，其组成包括：甲醛酯、乙醇和水，所述的甲醛酯重量份数70--90、所述的乙醇重量份数10—30，所述的水重量份数0.,5甲醛酯、乙醇的摩尔比2.2—3.0:1。

 一种液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，将乙醇和多聚甲醛按2.2—3.0:1的摩尔比投料溶解后，用压力泵压入装有液态精馏层的反应器中，加入硫酸和硫酸锌组成的催化剂，所述的浓硫酸和硫酸锌按重量比是1:0.5，反应加入量为多聚甲醛重量的3‰—5‰，加热至60℃恒温反应3小时，再加热至80℃—90℃形成甲醛酯、水和乙醇的气态混合物后进入液态精馏层，所述的混合物气体进入液态精馏层后以气泡的形态在层中穿行，并在精馏层中发生质的交换，未反应的乙醇和废酸因液态精馏层的排斥作用被阻挡在反应器的下层液体中，通过液态精馏层分离出来的气态混合物为甲醛酯和未反应的10%—30%乙醇以及2%—6%水份，所述的气态混合物冷却为液态后再经脱水器脱水即为马达碳氢燃料甲醛酯。

所述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，所述的液态精馏层是一种具有憎水性质的混合物层，包括：聚乙二醇—6000、烷基蜡、聚乙烯蜡及液体石蜡，按体积比：所述的聚乙二醇—6000为25—50、所述的烷基蜡为10—20，所述的聚乙烯蜡为25—50，所述的液态石蜡为5—15，所述的液态精馏层在反应器内反复使用。

所述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，所述的液态精馏层位于反应器的上层，所述的乙醇和多聚甲醛混合物料位于反应器的下层，所述的液态精馏层的容积占反应器总容积的1/4，所述的乙醇和多聚甲醛混合物料占反应器总容积的2/4，余下的1/4为上部空间。

有益效果：

1.本发明制备的甲醛酯简称DEM，DEM依据自身的分子结构和特性，具有不吸湿，不溶水，可使马达的CO排放降低，可完全替代甲基叔丁基醚（MTBE）的作用；在马达燃料中应用，一方面可起到甲、乙醇汽油相同的替代作用，另一方面DEM与汽油掺合后的产品在抗低温分层，抗水，抗蒸汽压增高，延长储存期，降低贮存损失等方面远高于甲、乙醇汽油，同时在调配过程中省去甲、乙醇汽油需要用价格高于汽油的高碳醇助溶剂。

本发明采用的精馏层可以放置在反应器中反复循环利用，精馏层使用的介质可长期留在反应器中使用，节约了成本和人工。

本发明采用乙醇和DEM混合物生产成本为5000~6000元/吨，低于汽油市价，使用含乙醇的DEM以10%~30%的比例同国际汽油掺合后进行了理化指标、行车试验和台架试验，证明其性能和油耗优于含醇汽油，产品在贮存罐中放置一年，其理化指标和贮存损失率优于所有的各种汽油产品。

．本发明采用甲醛酯按体积比20%同80%的国标90号汽油混合后经试验可知：行车实验加速性由1秒减至0.5秒，长安面包车百公里油耗由7.8升降至7.3升，马达排放的一氧化碳下降了11%，碳氢燃料的消耗降低了16%。

本发明制备的马达燃料能够燃烧充分，降低污染，保护环境，是一款值得推荐的发明。  

具体实施方式：

实施例1：

 一种马达碳氢燃料甲醛酯，其组成包括：甲醛酯、乙醇和水，所述的甲醛酯70-90千克、所述的乙醇10—30千克，所述的水0.5千克，甲醛酯、乙醇的摩尔比2.2—3.0:1。

实施例2：

一种液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，将乙醇和多聚甲醛按2.2—3.0:1的摩尔比混合制备2000千克，投料溶解后，用压力泵压入装有650千克液态精馏层物料的反应器中，加入硫酸和硫酸锌组成的催化剂后，加热至60℃恒温反应3小时，再加热至80℃—90℃形成甲醛酯、水和乙醇的气态混合物后进入液态精馏层，所述的混合物气体进入液态精馏层后以微小气泡的形态在层中穿行，并在精馏层中发生质的交换，大部分生成水，未反应的乙醇和废酸因液态精馏层的排斥作用被阻挡在反应器的下层液体中，通过液态精馏层分离出来的气态混合物为甲醛酯、未反应的10%—30%乙醇和2%—6%的少量水份，所述的气态混合物冷却为液态后再经脱水器脱水即为马达碳氢燃料甲醛酯。

所述的催化剂包括浓硫酸和硫酸锌，所述的浓硫酸和硫酸锌按重量比是1:0.5混合配比，反应加入量为多聚甲醛重量的3‰—5‰。

实施例3：

上述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，所述的液态精馏层是一种具有憎水性质的混合物层，其组成包括：聚乙二醇—6000、烷基蜡、聚乙烯蜡及液体石蜡，按体积比：所述的聚乙二醇—6000占25—50、所述的烷基蜡占10—20，所述的聚乙烯蜡占25—50，所述的液态石蜡占5—15，所述的液态精馏层可以在反应器内反复使用。

实施例4：

上述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，所述的液态精馏层位于反应器的上层，所述的乙醇和多聚甲醛等混合物料位于反应器的下层，所述的液态精馏层的容积占反应器总容积的1/4，所述的乙醇和多聚甲醛等混合物料占反应器总容积的2/4，余下的1/4为上部空间。

实施例5：

液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，将工业乙醇和多聚甲醛按2.6:1的摩尔比制备溶解液1300千克注入装有2.6千克催化剂和430千克液态精馏层物料的反应器中，升温至60℃保温3小时后升温至85℃~95℃，反应器顶部有DEM气态混合物流入冷凝器后，再经脱水器处理进入成品储罐中得到含乙醇20%、含水0.3%的DEM 产品1092千克。

实施例6：

液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，将工业乙醇和多聚甲醛按2.2:1的摩尔比制备溶解液1300千克，注入装有430千克液态精馏层物料的反应器中，升温至60℃，保温3小时后升温至85~95℃，反应器顶部有DEM气态混合物流入冷凝器，再经脱水器处理进入成品储罐中得到含乙醇8%、水0.2%的DEM产品961千克。

实施例7：

 实施例5、6中的液态精馏层物料的配制：300号液体石蜡215千克和燃点60℃聚乙烯蜡215千克混合加热至溶解备用。

Claims (4)

1.一种马达碳氢燃料甲醛酯，其组成包括：甲醛酯、乙醇和水，其特征是：所述的甲醛酯重量份数70--90、所述的乙醇重量份数10—30，所述的水重量份数0.,5，甲醛酯、乙醇的摩尔比2.2—3.0:1。

2.一种液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，其特征是：将乙醇和多聚甲醛按2.2—3.0:1的摩尔比投料溶解后，用压力泵压入装有液态精馏层的反应器中，加入硫酸和硫酸锌组成的催化剂，所述的浓硫酸和硫酸锌按重量比是1:0.5，反应加入量为多聚甲醛重量的3‰—5‰，加热至60℃恒温反应3小时，再加热至80℃—90℃形成甲醛酯、水和乙醇的气态混合物后进入液态精馏层，所述的混合物气体进入液态精馏层后以气泡的形态在层中穿行，并在精馏层中发生质的交换，未反应的乙醇和废酸因液态精馏层的排斥作用被阻挡在反应器的下层液体中，通过液态精馏层分离出来的气态混合物为甲醛酯和未反应的10%—30%乙醇以及2%—6%水份，所述的气态混合物冷却为液态后再经脱水器脱水即为马达碳氢燃料甲醛酯。

3.根据权利要求2所述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，其特征是：所述的液态精馏层是一种具有憎水性质的混合物层，包括：聚乙二醇—6000、烷基蜡、聚乙烯蜡及液体石蜡，按体积比：所述的聚乙二醇—6000为25—50、所述的烷基蜡为10—20，所述的聚乙烯蜡为25—50，所述的液态石蜡为5—15，所述的液态精馏层在反应器内反复使用。

4.根据权利要求2或3所述的液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯的制备方法，其特征是：所述的液态精馏层位于反应器的上层，所述的乙醇和多聚甲醛混合物料位于反应器的下层，所述的液态精馏层的容积占反应器总容积的1/4，所述的乙醇和多聚甲醛混合物料占反应器总容积的2/4，余下的1/4为上部空间。