CN110951511A - 一种十六烷值改进剂及其制备方法 - Google Patents

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杨聪
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Abstract

本发明公开了一种十六烷值改进剂，由硝酸异辛酯70％wt‑85％wt和甘油脂肪酸酯15％wt‑30％wt组成。将硝酸异辛酯、甘油脂肪酸酯按比例加入反应釜，在20‑50℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。采用本发明所述方法制备的十六烷值改进剂在加入柴油后，能同时满足提高十六烷值和降低磨痕直径，同时对柴油长期储存及各指标都无影响。

Description

一种十六烷值改进剂及其制备方法
发明领域
本发明属于化学领域，具体涉及一种十六烷值改进剂及其制备方法。
背景技术
十六烷值是用来衡量柴油的着火性能和抗爆性能的重要指标，十六烷值的大小对柴油有害物质排放、启动性能和耗油量等有重要影响。使用高十六烷值的柴油时有害物质的排放明显少于低十六烷值的柴油。十六烷值过低，会使车辆启动和行驶时发生爆震，损坏发动机，使得油耗增加。在柴油中添加十六烷值改进剂，此方法成本低、工艺简单，而且可以有效的提高柴油的十六烷值、改善柴油机的排放性能和柴油的燃烧性能，具有重要的研究意义。
现有十六烷值改进剂有过氧化物型产品，添加到柴油后，长期储存对柴油氧化安定性有影响。有机酸型抗磨剂为各种饱和与不饱和酸的混合物，当饱和酸含量高或链长较长时，则其凝固点高。但在低温时有机酸型改进剂会因在柴油中溶解度差而析出，使柴油变浑浊，影响低温储存安定性。有的有机酸型改进剂会影响柴油的冷滤点，使本来已经合格的冷滤点变得不合格。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种十六烷值改进剂，由以下组分组成：硝酸异辛酯70％wt-85％wt、甘油脂肪酸酯15％wt-30％wt。优选地，由硝酸异辛酯80％wt和甘油脂肪酸20％wt组成。采用本发明所述方法制备的十六烷值改进剂在加入柴油后，能同时满足提高十六烷值和降低磨痕直径，同时对柴油长期储存及各指标都无影响。
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入甘油和油酸，同时加入甲苯，在 110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油，上层产品即为甘油脂肪酸酯。
所述甘油与油酸的摩尔比为1：1-1.5，甲苯占油酸与甘油质量之和的15％。
现有技术中油酸甘油酯的制备方法是：采用油酸和甘油加入硫酸锌等催化剂，在高温反应下，使用氮气将产生的水吹出，此方法，在高温条件下氮气可以将油酸中小分子酸出吹，收率明显减少。
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在100mL的圆底烧瓶中加入定量的98％wt硫酸和98％wt硝酸，再加入尿素，控制温度不高于35℃，缓慢滴加异辛醇，滴加完成反应 1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
所述硫酸与硝酸的质量比为2-4：1。
所述尿素的加入量为硫酸与硝酸质量之和的0.5％。
上述控制温度不高于35℃，是因为硝化反应放热量大，温度高于35℃时，无法及时降温，会引发爆炸。
所述硝酸与异辛醇摩尔比为1.1-1.4：1。
所述十六烷值改进剂的制备方法，将上述组分按质量分数加入反应釜，在20-50℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。
采用本发明所述方法制备的十六烷值改进剂在加入柴油后，能同时满足提高十六烷值和降低磨痕直径，同时对柴油长期储存及各指标都无影响。
具体实施方式
实施例1
一种十六烷值改进剂，硝酸异辛酯50份、甘油脂肪酸酯50份；
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入甘油92g和油酸282g(甘油：油酸摩尔比1：1)，同时加入甲苯56.1g，在110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于 1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油。上层产品即为甘油脂肪酸酯。
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入定量的300g98％硫酸和100g98％硝酸 (硫酸与硝酸质量比为3：1)，再加入2g(占硫酸和硝酸质量比0.5％) 尿素，控制温度不高于35℃，缓慢滴加175g异辛醇(硝酸与异辛醇摩尔比为1.15：1)，滴加完成反应1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
将硝酸异辛酯50份、甘油脂肪酸酯50份加入反应釜，在20-50 ℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。
实施例2
一种十六烷值改进剂，硝酸异辛酯85份、甘油脂肪酸酯15份；
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入110.4g甘油和282g油酸(甘油：油酸摩尔比为1.2：1)，同时加入78.48g甲苯，在110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油。上层产品即为甘油脂肪酸酯
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入定量的250g98％硫酸和100g98％硝酸 (硫酸和硝酸质量比2.5：1)，再加入1.75g尿素(占硫酸和硝酸质量比0.5％)，控制温度不高于35℃，缓慢滴加168.5异辛醇(硝酸与异辛醇摩尔比为1.2：1)，滴加完成反应1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
将硝酸异辛酯85份、甘油脂肪酸酯15份加入反应釜，在20-50 ℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。
实施例3
一种十六烷值改进剂，硝酸异辛酯70份、甘油脂肪酸酯30份；
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入119.6g甘油和282g油酸(甘油：油酸摩尔比为1.2：1)，同时加入80.32g甲苯，在110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油。上层产品即为甘油脂肪酸酯
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入定量的200g98％硫酸和100g98％硝酸 (硫酸和硝酸质量比2：1)，再加入1.5g尿素(占硫酸和硝酸质量比 0.5％)，控制温度不高于35℃，缓慢滴加155.5异辛醇(硝酸与异辛醇摩尔比为1.3：1)，滴加完成反应1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
将硝酸异辛酯70份、甘油脂肪酸酯30份加入反应釜，在20-50 ℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。
实施例4
一种十六烷值改进剂，硝酸异辛酯80份、甘油脂肪酸酯20份；
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入128.8g甘油和282g油酸(甘油：油酸摩尔比为1.4：1)，同时加入82.6g甲苯，在110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于 1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油。上层产品即为甘油脂肪酸酯
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入定量的150g98％硫酸和100g98％硝酸 (硫酸和硝酸质量比1.5：1)，再加入1.25g尿素(占硫酸和硝酸质量比0.5％)，控制温度不高于35℃，缓慢滴加144.4异辛醇(硝酸与异辛醇摩尔比为1.4：1)，滴加完成反应1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
将硝酸异辛酯80份、甘油脂肪酸酯20份加入反应釜，在20-50 ℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂。
对比例
将实施例1-实施例4制备所得到十六烷值改进剂加入到柴油中，同时与市售的十六烷值改进剂、酸性抗磨剂、空白柴油进行对比，如下表：
Figure RE-GDA0002375118350000051
本发明的多功能十六烷值改进剂在达到同样效果的实验，水相比其他十六烷值改进剂和酸型抗磨剂添加量低25％。
本发明实施例1-4制备的十六烷值改进剂中硝酸异辛酯和甘油脂肪酸酯均属于酯类，在硝酸异辛酯提高柴油十六烷值和甘油脂肪酸酯在降低柴油磨痕直径两种作用时具有协同作用，硝酸异辛酯和甘油脂肪酸酯特殊的比例下协同作用较大，超过一定范围协同作用很小，由上表可以看出，实施例4所制备的十六烷值改进剂性能组好，即：十六烷值改进剂的最优配比是硝酸异辛酯80份，甘油脂肪酸酯20份。

Claims (8)

1.一种十六烷值改进剂，其特征在于：由硝酸异辛酯70％wt-85％wt和甘油脂肪酸酯15％wt-30％wt组成；
所述甘油脂肪酸酯的制备方法：
在500mL的圆底烧瓶中加入甘油和油酸，同时加入甲苯，在110-130℃下搅拌回流；随着反应的进行，甲苯将反应产生的水带入分水器中，将水分离出，促进产品继续酯化。检测产品甘油脂肪酸产品酸酯不大于1mgKOH/100mL，将烧瓶中甲苯全部冷凝至分水器中，把烧瓶中物料倒入分液漏斗，切出下层未反应甘油，上层产品即为甘油脂肪酸酯；
所述硝酸异辛酯的制备方法：
在100mL的圆底烧瓶中加入定量的98％wt硫酸和98％wt硝酸，再加入尿素，控制温度不高于35℃，缓慢滴加异辛醇，滴加完成反应1-2小时；反应完成静置分层，取上层产品使用加入片碱进行碱洗，再进行水洗，得到的粗品使用硅胶除水，即得硝酸异辛酯。
2.根据权利要求1所述十六烷值改进剂，其特征在于：由硝酸异辛酯80％wt和甘油脂肪酸20％wt组成。
3.根据权利要求1所述十六烷值改进剂，其特征在于：所述甘油与油酸的摩尔比为1：1-1.5。
4.根据权利要求1所述十六烷值改进剂，其特征在于：所述甲苯占油酸与甘油质量之和的15％。
5.根据权利要求1所述十六烷值改进剂，其特征在于：所述硫酸与硝酸的质量比为2-4：1。
6.根据权利要求1所述十六烷值改进剂，其特征在于：所述尿素的加入量为硫酸与硝酸质量之和的0.5％。
7.制备权利要求1所述十六烷值改进剂的方法，其特征在于：将硝酸异辛酯、甘油脂肪酸酯按比例加入反应釜，在20-50℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂；
所述十六烷值改进剂，由硝酸异辛酯70％wt-85％wt和甘油脂肪酸酯15％wt-30％wt组成。
8.制备权利要求1所述十六烷值改进剂的方法，其特征在于：将硝酸异辛酯、甘油脂肪酸酯按比例加入反应釜，在20-50℃搅拌混合均匀，得到十六烷值改进剂；
所述十六烷值改进剂，由硝酸异辛酯80％wt和甘油脂肪酸20％wt组成。
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