复合型柴油十六烷值改进剂及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了复合型柴油十六烷值改进剂及其生产工艺。生产工艺依次包括下述步骤：(1)将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按比例进行混合配成混合醇；(2)将发烟硝酸和浓硫酸、混合醇分别同时按比例用计量泵送入微通道反应器里进行反应；(3)产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐；(4)粗产品经精制即得目标产品。本发明的优点为：(1)产品的安全系数高，产品的爆炸敏感性低于其中任何一种单一改进剂；(2)产品的添加效果好；(3)微通道反应器结构紧凑，易操作、能耗低、安全可靠、生产效率高；(4)整体工艺装置体积小、投资成本低。(5)目标产品无须复配，减少了工序。
【专利说明】复合型柴油十六烷值改进剂及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工产品硝酸酯及其生产工艺，具体涉及复合型柴油十六烷值改进剂及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]柴油十六烷值表征柴油的燃烧性和抗爆性，是评价柴油质量的一项重要指标。加入柴油十六烷值被认为是一种即经济又有效的方法。工业上采用的十六烷值改进剂一般为烷基类硝酸酯，他们一般为采用反应釜间歇式生产的单一化合物。此类反应是典型的强发热快速非均相反应，反应过程有如下特点--第一，反应速度快，在温度高于35°C时，反应几乎瞬间完成；第二，发热量大，研究表明该类反应总热效应高达700kJ/kg醇以上；第三，反应过程非均相，密度轻的原料烷基醇和烷基硝酸酯在上层有机相，硝酸、硫酸和水由于密度较重在下层酸相。在工业生产中，迅速及时撤热和强化两相混合是确保安全生产和提高生产效率的关键。
[0003]CN1045773A公开了一种硝酸异辛酯的生产工艺，该技术的特点为:无须外加冷却系统，反应温度30~80°C，为抑制副反应须加入稳定剂尿素和硝酸铵，反应器内物料停留时间50分钟。其不足之处是:1)生产的目标产物是单一的化合物，目标产物安全系数低，添加使用效果差；2)采用釜式反应器和热水控温，导致系统存料量大，撤热效率低，存在操作不慎或冷却故障引发反应器飞温爆炸的安全隐患；3)外加添加剂容易造成酸污染，不利于废酸循环利用；4)反应时间长，系统生产效率低。
[0004]CN101698646A介绍了一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，该技术的特点为:1)该工艺采用的是微管式反应器，反应通道为管式毛细管，此装置也存在物料混合不均的问题，反应有少量副产物；2)生产的目标产物是单一的化合物，目标产物安全系数低，添加使用效果差。
[0005]市场上现有的复合型柴油十六烷值改进剂都是有单一的改进剂根据需求由两种或两种以上的单一改进剂复配而成的。此种工艺多了生产单一改进剂和进行复配的过程。
【发明内容】
[0006]为了解决现有产品存在的安全系数低、添加使用效果差及生产工艺存在的较大安全隐患和生产效率较低的问题，本发明提供了复合型柴油十六烷值改进剂及其生产工艺。
[0007]本发明的技术方案是:复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0008]步骤一，将异辛醇和环己醇或正丁醇按摩尔量比I~3: I~3的比例进行混合配成混合醇；
[0009]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例同时输入微通道反应器，所述硝 酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为1:1~3;所述微通道反应器的反应温度是-5~35°C ;所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上的流动时间不超过60秒，反应压力不大于1.5MPa ；[0010]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品;
[0011]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。
[0012]本发明的进一步改进包括:
[0013]所述的硝酸是发烟硝酸。
[0014]所述的微通道反应器包括依次连接的进料口、预热模块、反应模块、出料口，所述进料口包括酸进料口两个、混合醇进料口一个，出料口一个。所用的微通道反应器优选康宁G-4 或 MR500。
[0015]所述混合醇、硫酸和浓硫酸通过计量泵同时打入微通道反应器。
[0016]所述步骤一中异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比3: I的比例进行混合；所述反应温度是10°c，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是40秒，反应压力是0.5MPa。
[0017]所述步骤一中异辛醇和坏己醇(或正丁醇)按摩尔量比1:1的比例进行混合；所述反应温度是_5°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是50秒，反应压力是0.5MPa。[0018]所述步骤一中异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比1: 3的比例进行混合；所述反应温度是35°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是40秒，反应压力是1.5MPa。
[0019]本发明的另一目的在于提供复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0020]本发明基于物质复合协同效应使目标产物的安全系数大大降低、添加效果大大增强；基于先进的微化工技术和撞击流技术原理，利用微通道和撞击混合强化多相传质和系统传热的特性，采用的微通道反应技术很好的解决了反应过程中的两相混合和散热问题。
[0021]与现有技术相比，本发明的优点在于:(I)产品的安全系数高，产品的爆炸敏感性低于其中任何一种单一改进剂；(2)产品的添加效果好，由于复合协同效应添加效果优于其中任何一种单一改进剂；(3)由于核心装置采用了康宁G-4(或MR500)微通道反应器，强化了两相传质及系统传热，反应器撤热速率快，系统存液量少，本质上消除了普通反应器的飞温爆炸危险，操作能耗低，安全可靠；(4)反应单元采用桃心结构微通道，核心部件总体积不超过2L，反应物混合均匀，生产效率高；(5)产品无须进行复配缩短了生产工艺，降低了劳动强度(6)整体工艺装置体积小、系统简单，装置投资和生产成本低，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0023]步骤一，将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比I~3: I~3的比例进行混合配成混合醇；
[0024]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: I~3;所述微通道反应器的反应温度是-5~35°C;所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间不大于60秒，反应压力不大于1.5MPa ;所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0025]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0026]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。
[0027]所述的微通道反应器包括依次连接的进料口、预热模块、反应模块、出料口，所述进料口包括酸进料口两个、混合醇进料口一个，出料口一个。所用的微通道反应器优选康宁G-4或MR500。本发明也可以根据实际情况，在微通道反应器上设置冷却单元。
[0028]本发明提供复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0029]实施例1
[0030]一种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0031]步骤一，将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比3: I的比例进行混合配成混合醇；
[0032]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: 3;所述反应温度是10°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是40秒，反应压力是0.5MPa。所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0033]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0034]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。所得产品收率为:99.3 %;产品纯度99.5%。
[0035]本发明还提供一种复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0036]实施例2
[0037]—种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0038]步骤一，将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比2: 3的比例进行混合配成混合醇；
[0039]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: 3;所述反应温度是0°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是50秒，反应压力不大于IMPa。所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0040]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0041]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。所得产品的收率为:99.5% ;产品纯度为:99.7%。
[0042]本发明还提供一种复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0043]实施例3
[0044]一种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0045]步骤一，将异辛 醇和环己醇(或正丁醇按)摩尔量比1:1的比例进行混合配成混合醇；
[0046]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: 2;所述反应温度是-5°c，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动的时间是50秒，反应压力是0.5MPa。所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0047]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0048]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。所得产品的收率为:99.2% ;产品纯度为:99.5%。
[0049]本发明还提供一种复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0050]实施例4
[0051]一种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0052]步骤一，将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比1: 3的比例进行混合配成混合醇；
[0053]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: 2;所述反应温度是35°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动时间是40秒，反应压力是1.5MPa。所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0054]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0055]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。所得产品的收率为:99.3% ;产品纯度为:99.8%。
[0056]本发明还提供一种复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照上述方法制得。
[0057]实施例5
[0058]一种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，包括以下步骤:
[0059]步骤一，将异辛醇和环己醇(或正丁醇)按摩尔量比1:1的比例进行混合配成混合醇；
[0060]步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例通过计量泵同时打入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为I: 2;所述反应温度是20°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上流动时间是30秒，反应压力是IMPa。
[0061]所述的硝酸优选发烟硝酸。
[0062]步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品iiS ;
[0063]步骤四，粗产品经精制即得目标产品。所得产品的收率为:99.2% ;产品纯度为:99.3%。
[0064]本发明还可以根据具体所需的复合改进剂的种类，依据市场需求通过变换醇的混合种类和数量来在微通道反应器上实现。
[0065] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。
【权利要求】
1.复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，将异辛醇和环己醇或正丁醇按摩尔量比I~3: I~3的比例进行混合配成混合醇； 步骤二，将硝酸、浓硫酸和步骤一所得的混合醇按一定比例同时输入微通道反应器，所述硝酸和混合醇摩尔量比为1:1的比例，所述硝酸和浓硫酸的质量比为1:1~3;所述微通道反应器的反应温度是-5~35V ;所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上的流动时间不超过60秒，反应压力不大于1.5MPa ； 步骤三，所述步骤二的反应产物经微通道反应器出口流入酯酸分离罐，除去酸层后进入粗广品te； 步骤四，粗产品经精制即得目标产品。
2.根据权利要求1所述的复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述的硝酸是发烟硝酸。
3.根据权利要求1所述的复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述的微通道反应器包括依次连接的进料口、预热模块、反应模块、出料口，所述进料口包括酸进料口两个、混合醇进料口一个，出料口一个。
4.根据权利要求1所述的复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述混合醇、硫酸和浓硫酸通过计量泵打入微通道反应器。
5.根据权利要求1所述的复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述步骤一中异辛醇和环己醇或正丁醇按摩尔量比3: I的比例进行混合；所述反应温度是10°C，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上的流动时间是40秒，反应压力是0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述步骤一中异辛醇和环己醇或正丁醇按摩尔量比1:1的比例进行混合；所述反应温度是-5°c，所述混合反应物在微通道反应器内反应模块上的流动时间是50秒，反应压力是0.5MPa。
7.根据权利要求1所述的一种复合型柴油十六烷值改进剂的生产工艺，其特征在于，所述步骤一中异辛醇和环己醇或正丁醇按摩尔量比1: 3的比例进行混合；所述反应温度是35°C，所述混合反 应物在微通道反应器内反应模块上流动时间是40秒，反应压力是1.5MPa。
8.复合型柴油十六烷值改进剂，其特征在于，按照如权利要求1所述的方法制得。
【文档编号】C10L10/12GK103911194SQ201310000304
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】高剑峰 申请人:高剑峰