WO2010011156A1 - Автомобильное топливо и способ его получения - Google Patents

Автомобильное топливо и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
WO2010011156A1
WO2010011156A1 PCT/RU2008/000724 RU2008000724W WO2010011156A1 WO 2010011156 A1 WO2010011156 A1 WO 2010011156A1 RU 2008000724 W RU2008000724 W RU 2008000724W WO 2010011156 A1 WO2010011156 A1 WO 2010011156A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acetals
ketals
reaction
alcohol
production
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000724
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Владимирович ПОЛИТАНСКИЙ
Original Assignee
Politanskiy Yuriy Vladimirovic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politanskiy Yuriy Vladimirovic filed Critical Politanskiy Yuriy Vladimirovic
Publication of WO2010011156A1 publication Critical patent/WO2010011156A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/30—Compounds having groups
    • C07C43/303—Compounds having groups having acetal carbon atoms bound to acyclic carbon atoms
    • 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
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/10—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving the octane number

Definitions

  • the invention relates to automotive fuels and fuel compositions containing oxygen-containing compounds (oxygenates), specifically to the production and use of acetals and / or ketals as oxygenates for the production of automotive fuels that do not change their physical and chemical properties in contact with water.
  • oxygen-containing compounds oxygenates
  • the technical result of the use of oxygenates in the production of automotive fuels is to reduce the toxicity of exhaust gases, as well as increase their detonation resistance.
  • Ci-C 5 alcohols As alternative automobile fuels, creating significantly less environmental damage.
  • these alcohols are soluble in water, have a calorific value less than petroleum gasoline, poisonous methanol, ethanol and propanol are suitable for food consumption.
  • car engines running on alcohols cannot be started at low temperatures due to low vapor pressure.
  • methyl m-butyl ether (MTBE) as an oxy enate has a number of significant drawbacks: high volatility, solubility in water (4.8 mass% at 20 0 C), high toxicity and mutagenicity. For this reason, in a number of countries its production and use as part of gasoline were banned [1.
  • phase instability they are trying to eliminate the use of stabilizing additives (cosolvents), homogenizing the gasoline-water-alcohol system [4.
  • stabilizing additives cosolvents
  • the use of aliphatic alcohols as environmentally friendly additives in gasoline Karpov C.A., Kunashev L.X., Tsarev A.B., Kapustin V.M. Oil and Gas Business, 2006, ⁇ http://www.ofibus.ru> l.
  • cosolvents complicates and increases the cost of industrial production and the use of reformulated gasolines containing alcohol, and does not completely solve the problem of separation of gasoline-alcohol mixtures in contact with the aqueous phase.
  • biodiesel An integral part of national environmental programs is the use of so-called biodiesel, which is produced by alkylation of vegetable and animal fats with C 1 -C 5 aliphatic alcohols.
  • a positive technical result of the use of biodiesel is the reduction of toxic components in exhaust gases.
  • the technical result of the present invention is the creation of environmentally friendly high-octane oxygenate automobile fuels, reformulated automobile gasolines, gasoline-oxygenate fuel compositions, oxygenate diesel fuels with stability of physicochemical properties in contact with water, higher calorific value, compatible in fractional composition with base gasoline and diesel.
  • the technical result is achieved by using acetals and / or ketals obtained from aliphatic alcohols as high-octane oxygenate fuels, components of gasoline-oxygenate fuel compositions, and oxygenate diesel fuels.
  • the technical results of using acetals and / or ketals as auto of bitter fuels is an increase in phase stability upon contact with water, an increase in the detonation resistance and calorific value of these automobile fuels, the elimination of social and economic restrictions on the production of automobile oxygenated fuels, the expansion of the raw material base due to the possibility of producing motor fuels containing acetals and / or ketals, production capacities of alcohol and petrochemical enterprises, enterprises of oxosynthesis.
  • the proposed acetals and ketals are classified as low-hazard organic substances.
  • acetals and ketals are produced in batch and continuous processes.
  • the carbonyl compound (aldehyde and / or ketone) and alcohol are mixed with an aqueous solution of an acid catalyst (sulfuric, hydrochloric acids, ferric chloride, zinc chloride), the reaction mass is maintained at a given temperature, the reaction products are separated in the form of an organic phase from the aqueous phase, and the organic is washed the phase of the reaction products with water and then dried.
  • the process is accompanied by the formation of acidic wastewater, requiring sophisticated treatment technology [6. Higher fatty alcohols (applications, production methods, physicochemical properties) / Under the editorship of S.M. Loktev.- M .: Chemistry, p.184-186; 7. Pat. RU1307775].
  • the disadvantages of the known processes of acetalization (ketalization) of alcohols are:
  • the reaction between carbonyl compounds and alcohols is carried out on hetero- gene catalyst, which creates a neutral reaction medium, reduces the amount of wastewater, eliminates equipment corrosion, simplifies and reduces the cost of the process.
  • reaction products from the catalysis are extracted with aliphatic (petroleum) hydrocarbons, washed with water from soluble compounds, and sedimented from the aqueous phase, which simplifies and reduces the cost of the process.
  • the technical result of the proposed method for the production of automotive fuels and fuel compositions based on acetals and / or ketals is the production of automotive fuels with the stability of physico-chemical properties in contact with water, the expansion of their production base, the elimination of toxicological and legislative restrictions on the production and use of automotive oxygenates fuels, fuel compositions and reformulated gasolines, the use of the production base of alcohol and petrochemical enterprises enterprises oksosin- thesis for automotive fuels and the fuel compositions based acetals and / or ketals.
  • Acetals and / or ketals or mixtures thereof which boil away at temperatures from 40 0 C ⁇ 5 ° C to 170 0 C ⁇ 10 ° C, are used as fuel or fuel components for spark ignition engines, and which boil away at temperatures from 170 0 C ⁇ 10 0 C to 330 ° C ⁇ 20 ° C used as fuel or a fuel component for diesel engines.
  • the organic phase 4 (acetals and / or ketals) obtained in the batch-phase separator 14 is mixed in a predetermined ratio with the oil hydrocarbon fraction 5, after which the hydrocarbon solution of acetals and / or ketals enters the phase separator 15, in which due to the difference in densities separate organic 6 and aqueous 9 phases.
  • a hydrocarbon solution of acetals and / or ketals 6 is mixed with water 7 in a predetermined ratio and fed to a phase separator 16, in which organic 8 and aqueous 9 phases are separated due to the difference in densities.
  • Organic phase 8 is a marketable hydrocarbon solution of acetals and / or ketals.
  • Water separated from organic matter is partially supplied for washing — stream 7, partially used as demineralized chemically purified water.
  • the process is carried out in the liquid phase at atmospheric pressure.
  • the increase in pressure does not affect the process.
  • the ratio of the amounts of the obtained hydrocarbon solution of acetals and / or ketals and the amounts of petroleum hydrocarbons taken for extraction and the water supplied to the washing is not an essential sign.
  • the essence of the invention consists in the fact that acetals and ketals are used as automobile fuels or components of fuel compositions for automobile engines.
  • the content of acetals and / or ketals in automotive fuel and / or its components is from 5 to 100%, the rest is petroleum hydrocarbons.
  • the method of producing acetals and / or ketals for the production of automotive fuel which consists in mixing the aldehyde and / or ketone and alcohol with a reaction medium containing a homogeneous catalyst, cooling the reaction mass, holding the reaction mass at a given temperature, separating the reaction products from the aqueous phase, characterized in that the reaction between the alcohol and the aldehyde (ketone) is carried out on a heterogeneous catalyst, the reaction products are extracted from the circulating reaction mass with aliphatic petroleum hydrocarbons.
  • the reaction between the alcohol and the aldehyde and / or ketone is carried out at a temperature of from -10 0 C to +120 0 C.
  • the reaction between the alcohol and the aldehyde and / or ketone is carried out on an acid heterogeneous catalyst.
  • at least one catalyst from the group of pelleted granular cation exchangers, chemically active textile materials, and sulfonated coal is used as an heterogeneous acid catalyst.
  • the following technical products are used as raw materials for the industrial production of the proposed acetals and ketals: technical methyl alcohol, technical ethyl alcohol, technical isopropyl alcohol, technical n-butyl alcohol, technical isobutyl alcohol, technical n-amyl alcohol, technical isoamyl alcohol, 38 % formalin solution, from which gaseous formaldehyde, technical acetaldehyde, technical acetone, technical methyl ethyl ketone are distilled off; KU 2-8 cation exchange resin, fibrous sulfation cation exchange resin KIB, KK sulfonated coal are used as a catalyst.
  • gasoline is used as the oil fraction.
  • Example 1 The material balance of the synthesis of 1,1-diethoxymethane (Table 1), 1,1-diethoxyethane (Table 2), the composition of the obtained acetals in petroleum hydrocarbons (Table 3), and a comparison of the fuel characteristics of a gasoline-alcohol composition are given.
  • Table 1 1,1-diethoxymethane
  • Table 2 1,1-diethoxyethane
  • Table 3 the composition of the obtained acetals in petroleum hydrocarbons
  • a comparison of the fuel characteristics of a gasoline-alcohol composition are given.
  • E-15 alcohol-gasoline composition E-85 (“Formula”) and similar fuel oxygen compositions based on 1,1-diethoxymethane and 1,1-diethoxyethane before and after contact with aqueous phase (table.Z).
  • Example 2 shows the material balance of the synthesis of a wide fraction of a mixture of acetals, boiling within the boiling range of gasoline fractions from 40 ° C to 185 ° C, proposed as an oxygenate fuel and a component of fuels for automotive engines.
  • An oil fraction boiling in the range from 220 ° C to 280 ° C is taken as an extractant, from which the obtained wide fraction of acetals is distilled off.
  • a fraction of acetals is distilled off from the obtained hydrocarbon solution at atmospheric pressure.
  • the chemical composition of the distilled acetal fraction is given in Table 5.
  • the fractional composition of the obtained acetal fraction is presented in Table 6 (the methodology for determining the fractional composition according to GOST 2177).
  • Example 3 shows the material balance of the synthesis of a wide fraction of a mixture of acetals, proposed as oxygenated diesel fuel.
  • An oil fraction boiling in the range from 30 ° C to 80 ° C is used as an extractant, which, after extraction and washing, is distilled off from a wide fraction of ketals.
  • the composition of the wide fraction of acetals, from which the oil fraction was distilled 30-80 ° C, is presented in table 8.
  • the fractional composition of the obtained fraction of acetals is shown in table 11.
  • Table 9 shows the material balance of the synthesis of a wide fraction of a mixture of ketals, proposed as oxygenated diesel fuel.
  • An oil fraction boiling in the range from 30 ° C to 80 ° C is used as an extractant, which, after extraction and washing, is distilled off from a wide fraction of ketals.
  • the composition of the wide fraction of ketals, from which the oil fraction of 30-80 0 C was driven off, is presented in table 10.
  • Table 11 presents the results of the distillation of the acetal fraction (Table 7) and the ketal fraction (Table 9) according to the method of GOST 2177.
  • Table 12 shows the composition and detonation resistance of fuel compositions for spark ignition engines prepared using hydrocarbon solutions of 1,1-diethoxymethane, 1,1-diethoxyethane and a wide fraction of acetals.
  • KRDS distribution coefficient of knock resistance
  • KPDC OCH HK ./ OCH BK
  • the value of the ARPC close to unity, indicates a uniform distribution of acetals in all fractions of the fuel compositions (gasoline), which ensures the normal operation of the internal combustion engine with spark ignition in all modes.
  • Example 6 Table 14 shows the composition and detonation resistance of fuel compositions for diesel engines prepared using a wide fraction of acetals obtained in example 3, table 7 and example 4, table 9.
  • the reaction temperature is minus 10 0 C
  • the catalyst is sulfonated carbon CK, hydrocarbons

Abstract

Изобретение относится к автомобильным топливам и топливным композициям, содержащим кислородсодержащие соединения (оксигенаты), конкретно к производству и применениию ацеталей и/или кеталей в качестве оксиrенатов для производства автомобильных топлив, не изменяющих свих физико-химических свойств при контакте с водой. Ацетали и кетали, отвечают брутто-формуле CnH2n+2O2 и структурной формуле R1C(OR2HОR3), где: п = от 3 до 14; R1 - -H; CmH2m+1; CmH2m; CmHm; m= от 1 до 4; R2 и R3 - CкH2k+1; CкH2к; к = от 1 до 5; R2 не обязательно равно R3. При использовании ацеталей и/или кеталей в качестве автомобильных топлив обеспечивается фазовая стабильность при длительном контакте с водой, повышается детонационная стойкость автомобильных топлив, устраняются социальные и экономические ограничения на производство автомобильного оксигенатного топлива, расширяется сырьевая база за счёт возможности производства моторных топлив, содержащих ацетали и/или кетали, на производственных мощностях спиртовых предприятий, предприятий оксосинтеза, и др.

Description

АВТОМОБИЛЬНОЕ ТОПЛИВО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ОПИСАНИЕ
Область применения
Изобретение относится к автомобильным топливам и топливным композициям, содержащим кислородсодержащие соединения (оксигенаты), конкретно к производству и применениию ацеталей и/или кеталей в качестве оксигенатов для производства автомобильных топлив, не изменяющих свих физико-химических свойств при контакте с водой.
Уровень техники
Техническим результатом применения оксигенатов в производстве автомобильных топлив является снижение токсичности выхлопных газов, а так же повышение их детонационной стойкости.
В настоящее время в связи с национальными программами защиты окружающей природной среды от воздействия автотранспорта в производстве автомобильных топлив и топливных композиций существует устойчивая тенденция перехода от топлив и топливных композиций на основе нефтяных фракций к реформулированным топливам с повышенным содержанием оксигенатов. Повышение содержания оксигенатов в рефор- мулированных бензинах компенсирует исключение из состава автомобильных топлив высокооктановых бензиновых фракций риформинга, алкилирования бензола, термического и каталитического крекинга, содержащих непредельные и ароматические углеводороды, ответственные за продукты сгорания, наносящие наиболее существенный вред людям и окружающей природной среде.
Известно применение спиртов Ci-C5 в качестве альтернативных автомобильных топлив, создающих существенно меньший экологический ущерб. Однако эти спирты растворимы в воде, имеют теплоту сгорания меньше, чем нефтяные бензины, метанол ядовит, этанол и пропанол пригодны для пищевого употребления. Кроме того, автомобильные двигатели, работающие на спиртах из-за низкой упругости паров невозможно завести при низкой температуре. Широко применяемый с начала 1970-х годов в качестве оксиrената метил-mреm- бутиловый эфир (МТБЭ) имеет ряд существенных недостатков: высокую летучесть, растворимость в воде (4,8 мacc.% при 200C), высокую токсичность и мутагенность. По этой причине в ряде стран запретили его производства и применения в составе автобензинов [1. Приоритеты в развитии производства оксигенатов для российских автомобильных бензинов /Рылеев Г.И.< www.himtеk.ru/iпсludе/аttасh/рubliсаtiопll.рdf >]. Предложенные вместо МТБЭ простые эфиры спиртов Ci-C3 не имеют перспективы увеличения промышленного производства из-за высокой стоимости и недостаточной сырьевой базы. Спирты из-за высокой полярности и летучести плохо совместимы с базовыми неполярными углеводородными нефтяными фракциями, что сказывается на неравномерности их испарения и распределения детонационной стойкости по фракциям при сгорании в рабочей камере двигателя.
Несмотря на указанные недостатки, перспективным направлением в России и за рубежом считают увеличение выпуска реформулированных бензинов, содержащих этиловый спирт (OЧм=102), или перевод двигателей с искровым зажиганием на топливный этанол.
В настоящее время в Бразилии, США, Канаде и ряде других стран в промышленном масштабе производят смеси бензина с этанолом E 10 (10% этанола), E 85 (85% этанола), E 95 (98% этанола) и чистый этанол E 100. Типовое топливо E 10, в котором этанол заменяет МТБЭ, обеспечивает безопасную эксплуатацию всех типов современных автомобилей этих стран [2. Использование этилового спирта в качестве компонента автомобильного бензина. <http://www.newchemistry ru/letter.php?n_id=53&cat_id=12>]. Однако широкому распространению производства этанола и реформулированного бензина на его основе препятствуют три причины: первая, техническая - фазовая неустойчивость спиртосодержащего бензина при контакте с водой, приводящая к не контролируемому ухудшению качества бензина; вторая, законодательная - нет разницы в государственном регулировании распределения этанола для водки и реформулированного бензина, содержащего этиловый спирт; третья, экономическая - налогообложение производства этилового спирта, не различающее его применение [3. Биоэтанол — завтрашний день транспортной энерrети- ки/М. Михайлов, В. Третьяков, T. Бурдейная, и дp.< http://www.expert.ru/printissues/equipment/-2006/0б/etanol/>].
Первую причину - фазовую неустойчивость, пытаются устранить применением стабилизирующих добавок (сорастворителей), гомогенизирующих систему бензин-вода- спирт [4. Применение алифатических спиртов в качестве экологически чистых добавок в автомобильные бензины. Карпов C.A., Кунашев Л.X., Царев A.B., Капустин В.М. Нефтегазовое дело, 2006, < http://www.ofibus.ru>l. Применение сорастворителей усложняет и удорожает промышленное производство и применение содержащих спирты реформули- рованных бензинов, полностью не решает проблему расслоения бензино-спиртовых смесей при контакте с водной фазой.
Составной частью национальных программ по защите окружающей среды является использование, так называемого, биодизеля, который производят алкилированием растительных и животных жиров алифатическими спиртами C1-C5. Положительным техническим результатом применения биодизеля является уменьшение токсичных компонентов в выхлопных газах. Однако широкое применение биодизеля ограничивает недостаточная по объёму производства и неоднородная по составу сырьевая база, высокая стоимость, необходимость переделки двигателей для работы на биодизеле [5. Биодизель: проблемы и перспективы <http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=46>].
Техническим результатом настоящего изобретения является создание экологически безопасных высокооктановых оксигенатных автомобильных топлив, реформулирован- ных автомобильных бензинов, бензино-оксигенатных топливных композиций, оксигенатных дизельных топлив, обладающих стабильностью физико-химических свойств при контакте с водой, более высокой теплотой сгорания, совместиместимых по фракционному составу с базовым бензином и дизельным топливом.
Осуществление изобретения
Технический результат достигают путём использования ацеталей и/или кеталей, получаемых из алифатических спиртов, в качестве высокооктановых оксигенатных топлив, компонентов бензино-оксигенатных топливных композиций, и оксигенатных дизельных топлив. Техническими результатами использования ацеталей и/или кеталей в качестве автомо- бильных топлив является повышение фазовой стабильности при контакте с водой, повышение детонационной стойкости и теплоты сгорания названных автомобильных топлив, устранение социальных и экономических ограничений на производство автомобильного оксигенатного топлива, расширение сырьевой базы за счёт возможности производства моторных топлив, содержащих ацетали и/или кетали, на производственных мощностях спиртовых и нефтехимических предприятий, предприятий оксосинтеза. Предложенные ацетали и кетали относят к категории малоопасных органических веществ.
Реакцию образования ацеталей или кеталей описывают уравнением: R1CHO + R2OH + R3OH = R1C(OR2J(OR3) + H2O, обозначения в котором приведены ниже.
В промышленности ацетали и кетали получают периодическим и непрерывным способами. Карбонильное соединение (альдегид и/или кетон) и спирт смешивают с водным раствором кислого катализатора (серной, соляной кислот, хлорного железа, хлористого цинка), выдерживают реакционную массу при заданной температуре, отделяют продукты реакции в виде органической фазы от водной фазы, промывают органическую фазу продуктов реакции водой и далее осушают. Процесс сопровождается образованием кислых сточных вод, требующих сложнй технологии очистки [6. Высшие жирные спирты (области применения, методы производства, физико-химические свойства) / Под ред.С.М.Локтева.- M.: Химия, с.184-186; 7. Пaт.RU1307775]. Недостатками известных процессов ацетализации (кетализации) спиртов являются:
1. В процессе получают обводненные продукты, осушка которых усложняет и удорожает процесс.
2. Реакция между карбонильными соединениями и спиртами сопровождается образованием большого количества кислых сточных вод, очистка которых усложняет и удорожает процесс.
Указанные недостатки не позволяют применить известные способы для производства заявленных ацеталей и кеталей.
Следующие технические решения устраняют недостатки известных способов производства:
1. Реакцию между карбонильными соединениями и спиртами проводят на гетеро- генном катализаторе, что создаёт нейтральную реакционную среду, сокращает количество сточных вод, исключает коррозию оборудования, упрощает и удешевляет процесс.
2. Продукты реакции из катализата экстрагируют алифатическими (нефтяными) углеводородами, промывают водой от растворимых соединений и отстаивают от водной фазы, что упрощает и удешевляет процесс.
Сочетание известного применения оксигенатов в качестве автомобильного топлива, компонентов топливных композиций, с ранее не известным применением ацеталей и/или кеталей в качестве автомобильного топлива, компонента топливных композиций со способом получения ацеталей и кеталей, заключающимся в смешении альдегида и/или кетона и спирта с реакционной средой, содержащей гомогенный катализатор, охлаждении реакционной массы, выдержки реакционной массы при заданной температуре, промывке продуктов реакции, отделении продуктов реакции от воды, в сочетании с ранее не известными применением гетерогенного кислотного катализатора для синтеза заявленных ацеталей и/или кеталей, экстракцией продуктов реакции алифатическими нефтяными углеводородами, образуют новизну способа применения и получения автомобильноготоплива, топливных композиций основе ацеталей и/или кеталей, образуют новизну настоящего изобретения.
Техническим результатом предложенного способа получения автомобильных топлив и топливных композиций на основе ацеталей и/или кеталей, является получение автомобильных топлив, обладающих стабильностью физико-химических свойств при контакте с водой, расширение базы их производства, устранение токсикологических и законодательных ограничений на производство и применение автомобильных оксигенатных топлив, топливных композиций и реформулированных бензинов, использование производственной базы спиртовых и нефтехимических предприятий и предприятий оксосин- теза для производства автомобильных топлив и топливных композиций на основе ацеталей и/или кеталей.
Ацетали и/или кетали или их смеси, которые выкипают при температурах от 400C ± 5°C до 1700C ± 10°C используют в качестве топлива или компонентов топлива для двигателей с искровым зажиганием, а которые выкипают при температурах от 1700C ± 100C до 330°C ± 20°C используют в качестве топлива или компонента топлива для дизельных двигателей.
Технологическая схема (фигура) поясняет заявленные технические решения. Алифатический спирт или смесь спиртов 1, альдегид или смесь альдегидов, или кетон или смесь кетонов, или смесь альдегидов и кетонов 2, и циркулирующую фазу 12 смешивают в заданном соотношении, после чего полученную смесь 3 непрерывно подают в реактор 13, заполненный твёрдым кислотным катализатором. Далее реакционную смесь подают в дозреватель-фазоразделитель 14, заполненный таким же катализатором. Органическую фазу 4 (ацетали и/или кетали), полученную в дозревателе- фазораздели-теле 14, в заданном соотношении смешивают с нефтяной углеводородной фракцией 5, после чего углеводородный раствор ацеталей и/или кеталей поступает в фазоразделитель 15, в котором за счёт разности в плотностях разделяют органическую 6 и водную 9 фазы. Углеводородный раствор ацеталей и/или кеталей 6 смешивают с водой 7 в заданном соотношении и подают в фазоразделитель 16, в котором за счёт разности в плотностях разделяют органическую 8 и водную 9 фазы. Органическая фаза 8 представляет собой товарный углеводородный раствор ацеталей и/или кеталей. Водную фазу 9 после всех технологических операций объединяют, частично возвращают в реактор - поток 12, частично - балансовое количество воды, поток 10, направляют на выделение растворённых органических соединений, которые в виде жидкой смеси органических веществ 11 возвращают в процесс. Воду, отделённую от органики, частично подают на промывку - поток 7, частично используют в качестве обессоленной химочи- щенной воды.
Процесс проводят в жидкой фазе при атмосферном давлении. Повышение давления на процесс не влияет. Отношение количеств полученного углеводородного раствора ацеталей и/или кеталей и количеств нефтяных углеводородов, взятых для экстракции, и воды, подаваемой на промывку, не является существенным признаком.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в качестве автомобильных то- плив или компонентов топливных композиций для автомобильных двигателей используют ацетали и кетали. Кроме того, содержание ацеталей и/или кеталей в автомобильном топливе и/или его компонентах составляет от 5 до 100%, остальное - нефтяные углеводороды. Кроме того, содержащиеся в автомобильном топливе и/или его компо- нентах ацетали и кетали отвечают брутто-формуле CnH2n+2O2 и структурной формуле R1C(OR2J(OR3), где: п = от 3 до 14; R1 - H; CmH2m+1; CmH2m; CmHm; т = от 1 до 4; R2 и R3 - CkH2Ic+I; CkH2k; к = от 1 до 5.
Способ получения ацеталей и/или кеталей для производства автомобильного топлива, заключающийся в смешении альдегида и/или кетона и спирта с реакционной средой, содержащей гомогенный катализатор, охлаждении реакционной массы, выдержки реакционной массы при заданной температуре, отделении продуктов реакции от водной фазы, отличающийся тем, что реакцию между спиртом и альдегидом (кетоном) проводят на гетерогенном катализаторе, продукты реакции из циркулирующей реакционной массы экстрагируют алифатическими нефтяными углеводородами. Кроме того, реакцию между спиртом и альдегидом и/или кетоном проводят при температуре от -100C до +1200C. Кроме того, реакцию между спиртом и альдегидом и/или кетоном проводят на кислотном гетерогенном катализаторе. Кроме того, в качестве кислотного гетерогенного катализатора используют хотя бы один катализатор из группы rелевых гранулированных катионитов, химически активных текстильных материалов, сульфоугля.
Примеры практического применения.
Химический или фракционный состав нефтяных углеводородов, используемых для экстракции продуктов реакции, не изменяет физико-химические свойства синтезированных ацеталей и/или кеталей.
Для приготовления топливных композиций с ацеталями и/или с кеталями берут бензин автомобильный A-80, бензин автомобильный AИ-92, бензин автомобильный AИ-95, дизельное топливо.
В качестве сырья для промышленного производства предлагаемых ацеталей и кеталей используют следующие технические продукты: спирт метиловый технический, спирт этиловый технический, спирт изопропиловый технический, спирт н-бутиловый технический, спирт изобутиловый технический, спирт н-амиловый технический, спирт изоами- ловый технический, 38 %-ный раствор формалина, от которого отгоняют газообразный формальдегид, ацетальдегид технический, ацетон технический, метилэтилкетон технический; в качестве катализаторе - катионит КУ 2-8, сульфокатионит волокнистый ФИБАН K-I, сульфоуголь CK. Для экстракции в качестве нефтяной фракции используют бензин нефтяной прямогоннный с плотностью 0,682 при 200C с октановым числом по моторному методу 67,3 ед., нефтяную фракцию, выкипающую в пределах от 300C до 80°C, плотностью 0,645 при 200C, нефтяную фракцию, выкипающую в пределах от 220°C до 2800C, плотностью 0,796 при 20°C.
Пример 1. Приведены материальный баланс синтеза 1,1-диэтoкcимeтaнa (табл.l), 1,1- диэтоксиэтана (табл.2), компонентный состав полученных растворов ацеталей в нефтяных углеводородах (табл.З) и сравнение топливных характеристик бензино-спиртовой композиции E-15, спиртово-бензиновой композиции E-85 («Peфopмyляp») и аналогичн- ных по содержанию кислорода (мacc.%) топливных композиций на основе 1,1-диэтoкcи- метана и 1,1-диэтoкcиэтaнa до и после контакта с водной фазой (табл.З).
Пример 2. В таблице 4 приведен материальный баланс синтеза широкой фракции смеси ацеталей, выкипающей в пределах выкипания бензиновых фракций от 40°C до 185°C, предлагаемую в качестве оксигенатного топлива и компонента топлив для автомобильных двигателей. В качестве экстрагента берут нефтяную фракцию, выкипающую в пределах от 2200C до 280°C, от которой отгоняют полученную широкую фракцию ацеталей. От полученного углеводородного раствора при атмосферном давлении отгоняют фракцию ацеталей. Химический состав отогнанной фракции ацеталей приведен в табл.5. Фракционный состав полученной фракции ацеталей представлен в табл.6 (методика определения фракционного состава по ГОСТ 2177).
Из таблицы 6 следует, что широкая фракция ацеталей выкипает в тех же пределах, что и автомобильные бензины, которые соответствует требованиям стандарта.
Пример 3. В таблице 7 приведен материальный баланс синтеза широкой фракции смеси ацеталей, предлагаемую в качестве оксигенатного дизельного топлива. В качестве экстрагента используют нефтяную фракцию, выкипающую в пределах от 30°C до 80°C, которую после экстракции и промывки отгоняют от широкой фракции кеталей. Состав широкой фракции ацеталей, от которой отогнана нефтяная фракция 30-80°C, представлен в таблице 8. Фракционный состав полученной фракции ацеталей приведен в табл.11. Пример 4. В таблице 9 приведен материальный баланс синтеза широкой фракции смеси кеталей, предлагаемую в качестве оксигенатного дизельного топлива. В качестве экс- трагента используют нефтяную фракцию, выкипающую в пределах от 300C до 80°C, которую после экстракции и промывки отгоняют от широкой фракции кеталей. Состав широкой фракции кеталей, от которой отогнана нефтяная фракция 30-800C, представлен в таблице 10.
В таблице 11 представлены результаты разгонки фракции ацеталей (табл.7) и фракции кеталей (табл.9) по методике ГОСТ 2177.
Результаты испытания температуры вспышки в открытом тигле и разгонки фракций ацеталей и кеталей находятся в интервале показателей стандарта для дизельных топлив.
Пример 5. В таблице 12 приведены состав и детонационная стойкость топливных композиций для двигателей с искровым зажиганием, приготовленных с применением углеводородных растворов 1,1-диэтoкcимeтaнa, 1,1-диэтoкcиэтaнa и широкой фракции ацеталей.
Для определения распределения ацеталей во фракциях топливных композиций, полученных в условиях примера 5, табл.12, топливные композиции 1, 2, 3 и 5 простой перегонкой делят на две фракции каждую, первая из которых выкипает до 1000C (низко- кипящая фракция), вторая - от 1000C до конца кипения (высококипящая фракция). Определяют октановые числа по исследовательскому методу для каждой фракции {OЧHЯ. и ОЧвм-)- Результаты представлены в таблице 13.
На основании результатов испытания детонационной стойкости рассчитывают коэффициент распределения детонационной стойкости (КРДС) по фракциям по формуле [δ.Емельянов В. E., Скворцов В.Н. Моторные топлива: антидетонационные свойства и вocплaмeняeмocть.-M.:Изд. «Texникa»,2006.- 192 с.]:
KPДC = OЧH K./ OЧB K
Значение КРДС, близкое к единице, свидетельствует о равномерном распределении ацеталей во всех фракциях топливных композиций (автомобильного бензина), что обеспечивает нормальную работу двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием на всех режимах. Пример 6. В таблице 14 приведены состав и детонационная стойкость топливных композиций для дизельных двигателей, приготовленных с применением широкой фракции ацеталей, полученных в примере 3, табл.7 и примере 4, табл.9.
Источники информации:
1. Приоритеты в развитии производства оксигенатов для российских автомобильных бензинов /Рылеев Г.И.< httр:// www.himtеk.ru/iпсludе/аttасh/рubliсаtiопll.рdf >.
2. Использование этилового спирта в качестве компонента автомобильного бензина. <http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=53&cat_id=12>.
3. Биоэтанол — завтрашний день транспортной энергетики/М. Михайлов, В. Третьяков, T. Бурдейная, и дp.< http://www.expert.ru/printissues/equipment/-2006/06/etanol/>. спирт
4. Применение алифатических спиртов в качестве экологически чистых добавок в автомобильные бензины. Карпов C.A., Кунашев Л.X., Царев A.B., Капустин В.М. Нефтегазовое дело, 2006, < http://www.θfibus.ru>.
5. Биодизель: проблемы и перспективы <http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=46>.
6. Высшие жирные спирты (области применения, методы производства, физико- химические свойства) / Под ред.С.М.Локтева.- M.: Химия, с.184-186;
7. Пaт.RU1307775.
8. Емельянов В. E., Скворцов В.Н. Моторные топлива: антидетонационные свойства и вocплaмeняeмocть.-M.:Изд. «Texникa»,2006.- 192 с.
Таблица 1
Температура реакции минус 100C, катализатор сульфоуголь CK, углеводороды
- бензин нефтяной прямогоннный
Figure imgf000012_0001
11
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 2
Figure imgf000013_0001
12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 3
Figure imgf000014_0001
13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 4 Температура реакции 00C, катализатор катионит КУ 2-8
Figure imgf000015_0001
14
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 5
Figure imgf000016_0001
15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 6
Figure imgf000017_0001
16
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 7
Figure imgf000018_0001
17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 8
Figure imgf000019_0001
18
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Figure imgf000020_0001
19
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 10
Figure imgf000021_0001
20
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 11
Figure imgf000022_0001
Таблица 12
Figure imgf000022_0002
21
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 13
Figure imgf000023_0001
Таблица 14
Figure imgf000023_0002
22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Автомобильное топливо и/или его компоненты, в качестве которых используют аце- тали и/или кетали.
2. Автомобильное топливо и/или его компоненты по п.l, отличающееся тем, что содержание ацеталей и/или кеталей в нём составляет от 5 до 100%, остальное - нефтяные углеводороды.
3. Автомобильное топливо и/или его компоненты по п.l или п.2, отличающееся тем, что содержащиеся в нём ацетали и кетали отвечают брутто-формуле CnH2n+2O2 и структурной формуле R1C(OR2HOR3), где: п = от 3 до 14; R1 - H; CmH2m+i; CmH2m; CmHm; т = от 1 до 4; R2 и R3 - CkH2k+1; CkH2k; к = от 1 до 5.
4. Способ получения ацеталей и/или кеталей для производства автомобильного топлива, заключающийся в смешении альдегида и/или кетона и спирта с реакционной средой, содержащей гомогенный катализатор, охлаждении реакционной массы, выдержки реакционной массы при заданной температуре, отделении продуктов реакции от водной фазы, отличающийся тем, что реакцию между спиртом и альдегидом (кетоном) проводят на гетерогенном катализаторе, продукты реакции из циркулирующей реакционной массы экстрагируют алифатическими нефтяными углеводородами.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что реакцию между спиртом и альдегидом и/или кетоном проводят при температуре от -100C до +1200C.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что реакцию между спиртом и альдегидом и/или кетоном проводят на кислотном гетерогенном катализаторе.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве кислотного гетерогенного катализатора используют хотя бы один катализатор из группы гелевых гранулированных катио- нитов, химически активных текстильных материалов, сульфоугля.
23
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2008/000724 2008-07-25 2008-11-27 Автомобильное топливо и способ его получения WO2010011156A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008130735/04A RU2008130735A (ru) 2008-07-25 2008-07-25 Автомобильное топливо и способ его получения
RU2008130735 2008-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010011156A1 true WO2010011156A1 (ru) 2010-01-28

Family

ID=41570478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000724 WO2010011156A1 (ru) 2008-07-25 2008-11-27 Автомобильное топливо и способ его получения

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2008130735A (ru)
WO (1) WO2010011156A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475472C2 (ru) * 2010-08-17 2013-02-20 Евгений Валентинович Пантелеев Топливная композиция
CN102977934A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 夏丹 液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法
RU2567541C2 (ru) * 2011-04-19 2015-11-10 Топ-Биофуел Гмбх & Ко. Кг Применение 1,1-диэтоксиэтана в качестве антидетонационной присадки для увеличения детонационной стойкости автомобильного бензина
RU2704035C1 (ru) * 2018-12-27 2019-10-23 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2566559A (en) * 1951-09-04 Preparation of agetals
US2840615A (en) * 1954-08-09 1958-06-24 Celanese Corp Production of acetals with reactivation of catalyst
US3910845A (en) * 1973-06-22 1975-10-07 Chevron Res Reaction products of formals, acetals and ketals with succinic acid or anhydride as lubricating oil and fuel additives
SU697493A1 (ru) * 1975-05-27 1979-11-15 Предприятие П/Я Р-6913 Способ получени ацеталей
US4395267A (en) * 1980-03-26 1983-07-26 Texaco, Inc. Novel method of extending a hydrocarbon fuel heavier than gasoline

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2566559A (en) * 1951-09-04 Preparation of agetals
US2840615A (en) * 1954-08-09 1958-06-24 Celanese Corp Production of acetals with reactivation of catalyst
US3910845A (en) * 1973-06-22 1975-10-07 Chevron Res Reaction products of formals, acetals and ketals with succinic acid or anhydride as lubricating oil and fuel additives
SU697493A1 (ru) * 1975-05-27 1979-11-15 Предприятие П/Я Р-6913 Способ получени ацеталей
US4395267A (en) * 1980-03-26 1983-07-26 Texaco, Inc. Novel method of extending a hydrocarbon fuel heavier than gasoline

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475472C2 (ru) * 2010-08-17 2013-02-20 Евгений Валентинович Пантелеев Топливная композиция
RU2567541C2 (ru) * 2011-04-19 2015-11-10 Топ-Биофуел Гмбх & Ко. Кг Применение 1,1-диэтоксиэтана в качестве антидетонационной присадки для увеличения детонационной стойкости автомобильного бензина
CN102977934A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 夏丹 液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法
CN102977934B (zh) * 2012-12-05 2016-08-24 哈尔滨东专科技有限公司 液态精馏层技术制备马达燃料甲醛酯及其制备方法
RU2704035C1 (ru) * 2018-12-27 2019-10-23 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ получения ацеталей фурфурола, являющихся антидетонационной добавкой автомобильных топлив, и топливная композиция, содержащая добавку

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008130735A (ru) 2010-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arteconi et al. Emissions from ethers and organic carbonate fuel additives: a review
Samoilov et al. Glycerol to renewable fuel oxygenates. Part I: Comparison between solketal and its methyl ether
US20150113860A1 (en) Fuel compositions comprising hydrophobic derivatives of glycerine
CN107922860A (zh) 燃料配制品
Olson et al. A concise review of glycerol derivatives for use as fuel additives
Tarazanov et al. Assessment of the chemical stability of furfural derivatives and the mixtures as fuel components
WO2010011156A1 (ru) Автомобильное топливо и способ его получения
Staples et al. A simple, solvent free method for transforming bio-derived aldehydes into cyclic acetals for renewable diesel fuels
Bertau et al. Methanol utilisation technologies
WO2009145674A1 (ru) Средство для повышения октанового числа бензинового автомобильного топлива
US20100094062A1 (en) Cetane number increasing process and additive for diesel fuel
CN105026526B (zh) 用于制备可用作燃料组分的化合物的整合的方法
RU2365617C1 (ru) Октаноповышающая добавка к бензину
EP3612618A1 (en) Fuel compositions comprising c3 alcohols
WO2011045657A1 (en) Gas oil composition comprising dialkyl carbonate from bioalcohol
RU2522764C2 (ru) Способ получения оксигенатов, повышающих эксплуатационные свойства топлив для двигателей внутреннего сгорания (варианты)
RU2556692C1 (ru) Способ получения авиационного бензина б95/130
Kiatkittipong et al. Self-etherification process for cleaner fuel production
Khusnutdinov et al. Synthesizing oxygen-containing additives to fuel by etherification of hex-1-ene and hept-1-ene
RU2734918C1 (ru) Альтернативное автомобильное топливо для бензиновых двигателей, содержащее производное фурфурола
AU2017436016A1 (en) Process for obtaining a renewable hydrocarbon stream suitable as a component of gasoline formulations, renewable hydrocarbon stream, and gasoline formulation
RU2805916C1 (ru) Альтернативное топливо для бензиновых двигателей
RU2349630C2 (ru) Способ переработки сивушного масла
Romanchuk et al. Influence of High-Octane Bioadditives on Physical and Chemical Properties of Low-Octane Gasoline
Amine et al. Evaluating the Potential of N-Propyl Acetate as a New Oxygenate For Gasoline

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08876629

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08876629

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1