RU2704035C1 - Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку - Google Patents
Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704035C1 RU2704035C1 RU2018146839A RU2018146839A RU2704035C1 RU 2704035 C1 RU2704035 C1 RU 2704035C1 RU 2018146839 A RU2018146839 A RU 2018146839A RU 2018146839 A RU2018146839 A RU 2018146839A RU 2704035 C1 RU2704035 C1 RU 2704035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furfurol
- acetals
- furfural
- producing
- additive
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
- C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
- C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
- C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
- C07D307/42—Singly bound oxygen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D317/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D317/08—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
Abstract
Изобретение относится к способу получения продуктов переработки фурфурола, а именно к способу получения ацеталей фурфурола. Предлагаемый способ осуществляется путем взаимодействия фурфурола и алифатических одноатомных спиртов С1-С3, в присутствии сульфокатионитного катализатора макропористой и/или гелевой структуры при мольном соотношении фурфурол : спирты С1-С3 = 1:6-10 и при диапазоне температур 0-30°С без отвода воды из системы. Также изобретение относится к композиции автомобильного топлива из углеводородных фракций, содержащей антидетонационную добавку, полученную по разработанному способу в концентрации 1,0-15,0 мас.%. Технический результат изобретения – разработан новый способ получения ацеталей фурфурола с высокими конверсией и выходом, которые являются антидетонационной добавкой и могут быть использованы в составе автомобильных топлив для повышения их детонационной стойкости и улучшения смазывающей способности. 3 н.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения продуктов переработки фурфурола, а именно ацеталей фурфурола, используемых в качестве антидетонационных добавок к автомобильному топливу, а также к композициям топлива, использующих разработанные добавки.
В последнее время большое количество исследований посвящено разработке новых, не нефтяных источников энергии, в том числе и биотоплив, что особо актуально для транспортного сектора. Первое поколение биотоплива в настоящее время производится из сахаров, крахмалов и масел растительного происхождения [J.P. Lange et al. А promising platform for lignocellulosic biofuels // Chemistry and sustainability energy & materials. - 2012. - V. 5. - №1. P. 150-166]. Более перспективным и распространенным материалом для получения биотоплив на сегодня является лигноцеллюлозное сырье, однако существуют проблемы с его предварительной обработкой и последующим гидролизом с одновременным получением простых сахаров С6 - глюкозы, С5 - ксилозы. Из шестичленных сахаров в основном получают биоэтанол, также могут быть получены левулиновая кислота, различные алканы, из С5 сахаров в основном получают фурфурол - перспективное возобновляемое исходное сырье для получения широкого спектра соединений [Ершов М.А. и др. Обзор производных фурфурола в качестве перспективных октаноповышающих добавок к топливу// Журнал прикладной химии. - 2017. - Т. 90. - №9. - С. 103-113], которые используются в качестве новых, но уже успешно зарекомендовавших себя добавок в топливо. Важным направлением превращения фурфурола в компоненты моторных топлив является его переработка совместно со спиртами различного строения.
Существуют исследования [P. Panagiotopoulou et al. Effect of hydrogen donor on liquid phase catalytic transfer hydrogenation of furfural over a Ru/RuO2/C catalyst // Journal of molecular catalysis A: Chemical. - 2014. - V. 392. - P. 223-228], в которых установлена корреляция между строением спиртов, которые используются как среда для гидрирования, и получаемыми продуктами. Показано, что при реализации процесса на Ru/C катализаторе в спиртах С1-С5 линейного строения преимущественно образуются соответствующие алкилфурфуриловые эфиры. Однако возможность синтеза фурфуриловых эфиров в литературе освещена достаточно мало, существующие методы получения алкилфурфуриловых эфиров либо крайне дороги и трудоемки, либо низкоселективны [И.Л. Симакова и др. Каталитическое гидрирование фурфурола в спиртовых средах // Журнал Сибирского федерального университета. - 2015. - №8. - С. 482-490].
Авторами работы [И.Л. Симакова и др. Каталитическое гидрирование фурфурола в спиртовых средах // Журнал Сибирского федерального университета. - 2015. - №8. - С. 482-490] отмечается факт получения алкилфурфуриловых эфиров через стадию образования соответствующих ацеталей, а если вести процесс в отсутствии водорода, то селективность по ацеталям достигает 100% масс.
С технологической точки зрения целесообразным является вовлечение в топливные композиции именно ацеталей фурфурола, а не их эфиров. Такой подход позволит сократить технологическую цепочку получения оксигената путем исключения стадии его гидрирования.
Известен способ получения диметил- и диэтилацеталей фурфурола путем взаимодействия тетраметокси- и тетраэтоксисиланов с фурфуролом, где в качестве катализатора используются активные концентрированные фосфорная или серная кислоты [И.Н. Назаров и др. // Журнал органической химии. - 1959. - Т. 29. - С. 106]. Недостатком метода является использованием крайне дорогостоящих реактивов и растворимой кислоты в качестве катализатора, которая не может быть использована повторно или регенерирована, а также достаточно коррозионно активна, время синтеза составляет 6-12 часов, а температура от 80 до 100°С.
Известен процесс ацетализации фурфурола этанолом [J.М. Rubio-Caballeroa et al. Acetalization of furfural with zeolites under benign reaction conditions // Catalysis today. - 2014. - V. 234. - P. 233-236] с выходом 80% на цеолитах. К недостаткам метода можно отнести высокое разбавление фурфурола спиртом, при соотношении 100 моль спирта на 1 моль фурфурола, и большом времени контакта, до 200 мин. Этот факт делает весьма затратным процесс выделения ацеталя из реакционной массы.
Наиболее близким процессом к предлагаемому является процесс ацетализации фурфурола [З.И. Зикельман // Известия вузов. Пищевая технология. - 1967. - №5. - С. 116] спиртами С4-С6 на сульфокатионите в следующих условиях: мольное отношение 1 моль фурфурола на 3 моль спирта, выделяющаяся в ходе реакции вода отводилась при помощи создания азеотропа с бензолом (выходы 40-70%) при температуре кипения смеси.
К недостаткам данного способа можно отнести наличие третьего компонента - бензола, образование твердого нерастворимого остатка до 15% масс., и высокую температуру процесса. Этот факт осложняет технологическую реализацию процесса, а также при этом невозможно использование низших спиртов при азеотропном разделении продуктов.
Задача изобретения состоит в разработке каталитического способа получения (синтеза) ацеталей фурфурола путем прямого взаимодействия фурфурола и спиртов С1-С3, без введения третьего компонента и образования твердого нерастворимого остатка, с высокими конверсией и выходами ацеталей фурфурола, а также использование полученных ацеталей фурфурола в качестве антидетонационной добавки к автомобильным топливам, и разработка композиции автомобильного топлива с использованием антидетонационной добавки.
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения ацеталей фурфурола, осуществляемый путем взаимодействия фурфурола и спиртов в присутствии катализатора, который отличается тем, что в качестве спиртов используют алифатические одноатомные спирты С1-С3, а в качестве катализатора используют сульфокатионитные катализаторы макропористой и/или гелевой структуры, при мольном соотношении фурфурол : спирты C1-C3=1:6-10, при диапазоне температур 0-30°С, без отвода воды из системы.
Полученные ацетали фурфурола являются антидетонационной добавкой к автомобильным топливам.
Также разработана композиция автомобильного топлива из углеводородных фракций, содержащая антидетонационную добавку, полученную по разработанному способу в концентрации 1,0-15,0% масс.
Общая методика синтеза.
К 1 моль фурфурола (98 г) прибавляли (6-10 моль) спирта нормального строения термостатированного при 0-30°С, разово вносили 10-15% масс., высушенного до постоянной массы сульфокатионита и перемешивали 5-60 мин. Реакционную массу отделяли от катализатора на воронке Шотта, сушили сульфатом магния и фракционировали на колонке Вигре (60 см). Избыток спирта отгонялся при атмосферном давлении, а бесцветную смесь фурфурол-ацеталь разделяли в вакууме 2-5 мм. рт.ст.
В качестве примеров предлагаемого изобретения приведены основные данные по синтезу и выходам ацеталей фурфурола C1, проведенные в температурном интервале 0-30°С; чистота спиртов - 99,9%. Аналогичные результаты получены с использованием спиртов С2-С3.
Полученные образцы ацеталей были использованы в качестве добавки в базовые топлива, отличающиеся компонентным составом и показателями качества (таблица 1): БТ-1, БТ-2, БТ-3, БТ-4. Все компоненты, использованные для приготовления базовых топлив, промышленного производства.
В качестве примеров предлагаемого изобретения было приготовлено четыре образца топлива с добавкой ацеталей фурфурола. Составы образцов и результаты испытаний представлены в таблице 2.
Результаты испытаний показывают, что добавление ацеталей в концентрации 1,0-15,0% масс, полученных согласно предлагаемому способу, позволяет получать топлива, отвечающие основным требованиям ГОСТ 32513 и TP ТС 013/2011. Топлива обладают необходимыми антидетонационными свойствами - для образцов №1, №3 и №4 - октановые числа по исследовательскому методу - не менее 92,0, по моторному - не менее 83,0, для образца №2 не менее 80,0 и 76,0 соответственно. Полученные бензины имеют низкое содержание серы, ароматических и олефиновых углеводородов, бензола, обладают необходимо испаряемостью.
Дополнительно была исследована смазывающая способность ацеталей на образцах дизельного топлива с промышленных установок. В качестве примера приведены результаты испытаний смазывающей способности дипропилацеталя фурфурола (ДиПАФ) в дизельном топливе, полученного в процессе гидрокрекинга, в концентрации 3% масс.
Определение диаметра пятна износа было выполнено на аппарате HFRR с точностью до 1 мкм, измерения представлены сериями для трех параллельных опытов (таблица 3).
Как видно из таблицы 3, диаметр пятна износа при испытаниях базового дизельного топлива составил 639±5 мкм, а при введении 3% ДиПАФ - 584±6 мкм, что говорит о снижении диаметра пятна износа на 55 мкм, что свидетельствует о положительном влиянии ДиПАФ на смазывающую способность топлива.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Технический результат изобретения - способ получения ацеталей фурфурола с конверсией фурфурола до 98%, химическим выходом ацеталей фурфурола 95-98%, которые являются антидетонационной добавкой и могут быть использованы в составе автомобильных топлив для повышения их детонационной стойкости и улучшения смазывающей способности.
Claims (3)
1. Способ получения ацеталей фурфурола, осуществляемый путем взаимодействия фурфурола и спиртов в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве спиртов используют алифатические одноатомные спирты C1-C3, а в качестве катализатора используются сульфокатионитные катализаторы макропористой и/или гелевой структуры при мольном соотношении фурфурол:cпирты С1-С3 = 1:6-10, при диапазоне температур 0-30°С.
2. Антидетонационная добавка к автомобильным топливам, отличающаяся тем, что в качестве добавки используют ацетали фурфурола, полученные по п. 1.
3. Композиция автомобильного топлива из углеводородных фракций, отличающаяся тем, что содержит антидетонационную добавку по п. 2, полученную по способу п. 1 в концентрации 1,0-15,0 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146839A RU2704035C1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146839A RU2704035C1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704035C1 true RU2704035C1 (ru) | 2019-10-23 |
Family
ID=68318534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146839A RU2704035C1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704035C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736717C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-11-19 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") | Смазывающая добавка к дизельным топливам, представляющая собой ацетали фурфурола, и топливная композиция, ее содержащая |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1384588A1 (ru) * | 1986-09-29 | 1988-03-30 | Предприятие П/Я М-5885 | Способ получени ацеталей или кеталей фуранового р да |
| SU1307775A1 (ru) * | 1985-03-29 | 2000-02-20 | Уфимский Нефтяной Институт | Способ получения несимметричных линейных ацеталей |
| US6890364B2 (en) * | 2001-12-19 | 2005-05-10 | Institutfrancais Du Petrole | Diesel fuel compounds containing glycerol acetals |
| WO2010011156A1 (ru) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Politanskiy Yuriy Vladimirovic | Автомобильное топливо и способ его получения |
-
2018
- 2018-12-27 RU RU2018146839A patent/RU2704035C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1307775A1 (ru) * | 1985-03-29 | 2000-02-20 | Уфимский Нефтяной Институт | Способ получения несимметричных линейных ацеталей |
| SU1384588A1 (ru) * | 1986-09-29 | 1988-03-30 | Предприятие П/Я М-5885 | Способ получени ацеталей или кеталей фуранового р да |
| US6890364B2 (en) * | 2001-12-19 | 2005-05-10 | Institutfrancais Du Petrole | Diesel fuel compounds containing glycerol acetals |
| WO2010011156A1 (ru) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Politanskiy Yuriy Vladimirovic | Автомобильное топливо и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗЕЛИКМАН З.И. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 5 (60), 1967, стр. 116-118. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736717C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-11-19 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") | Смазывающая добавка к дизельным топливам, представляющая собой ацетали фурфурола, и топливная композиция, ее содержащая |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pinto et al. | Ethers of glycerol and ethanol as bioadditives for biodiesel | |
| EP2197865B1 (en) | Hydroxymethylfurfural ethers from hmf and olefins | |
| EA018486B1 (ru) | Смесь производных фурфураля и 5-алкоксиметилфурфураля из сахаров и спиртов | |
| US5516960A (en) | Process for producing hydrocarbon fuels | |
| UA97690C2 (ru) | Способ получения смеси простых 5-гидроксиметилфурфуралевых эфиров и содержащее их топливо или топливная композиция | |
| US20100218416A1 (en) | Hydroxymethylfurfural ethers from sugars or hmf and branched alcohols | |
| US20100299991A1 (en) | Hydroxymethylfurfural Ethers from Sugars and Olefins | |
| BRPI1010343A2 (pt) | processo de produção de biodiesel integrado | |
| Tarabanko et al. | Antiknock properties of furfural derivatives | |
| US20100094062A1 (en) | Cetane number increasing process and additive for diesel fuel | |
| RU2704035C1 (ru) | Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку | |
| WO2009145674A1 (ru) | Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива | |
| Tarazanov et al. | Furfural dipropyl acetal as a new fuel additive: synthesis and properties | |
| RU2365617C1 (ru) | Октаноповышающая добавка к бензину | |
| RU2387702C2 (ru) | Способ получения оксигената в качестве присадки к топливам, прежде всего дизельным топливам, бензинам и метиловому эфиру рапсового масла | |
| WO2020260607A1 (en) | Process for producing triptane and/or triptene | |
| US10087163B2 (en) | Process for preparing cyclic acetals which can be used as fuel components | |
| ITMI20130209A1 (it) | Processo integrato per la preparazione di composti utili come componenti di carburanti | |
| CN102627985B (zh) | 汽、柴油添加剂组合物及其制备方法和用途 | |
| RU2475472C2 (ru) | Топливная композиция | |
| EP4067462A1 (en) | Nitrates of ethers of glycerol and ethanol as cetane improvers in diesel, and method for producing same | |
| RU2522764C2 (ru) | Способ получения оксигенатов, повышающих эксплуатационные свойства топлив для двигателей внутреннего сгорания (варианты) | |
| WO2010011156A1 (ru) | Автомобильное топливо и способ его получения | |
| BRPI0804354A2 (pt) | processo de produção de biodiesel | |
| RU2736717C1 (ru) | Смазывающая добавка к дизельным топливам, представляющая собой ацетали фурфурола, и топливная композиция, ее содержащая |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211110 Effective date: 20211110 |