способ получения высокооктанового кислородсодержащего компонента моторных топлив

Формула изобретения

Способ получения высокооктанового кислородсодержащего компонента моторных топлив путем взаимодействия изобутена и линейных бутенов бутан-бутиленовых фракций с кислородсодержащими соединениями в присутствии катализатора с последующим разделением реакционной смеси, отличающийся тем, что осуществляют взаимодействие изобутена и линейных бутенов бутан-бутиленовой фракции с формальдегидом в присутствие в качестве катализатора серной кислоты при температуре 45-80^oС и давлении 1,4-1,8 МПа в течение 5-12 ч с получением высокооктанового кислородсодержащего компонента следующего состава, мас. %:

4,4-Диметил-1,3-диоксан - 44,1-63,5

4,5-Диметил-1,3-диоксан - 27,0-45,0

4-Этил-1,3-диоксан - 7,5-8,9

Прочие - До 2

Описание изобретения к патенту

Изобретение относятся к области нефтехимии, в частности к способам получения высокооктановых кислородсодержащих компонентов, используемых в качестве добавки к моторным топливам.

Известен способ получения метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), используемого в качестве высокооктанового кислородсодержащего компонента моторных топлив (патент РФ 2104993, С 07 С 41/06, 43/04, БИ 5, 20.02.98.).

Известный способ получения МТБЭ осуществляют путем взаимодействия метанола с изобутиленом изобутиленсодержащих фракций в присутствии сульфокатионита в Н-форме при температуре 20-100^oC с последующим разделением реакционной смеси ректификацией, причем используют метанол, содержащий 5-10 мас.% воды, и изобутиленсодержащую фракцию подают дробно в несколько зон реакции с непрерывным отводом теплоты реакции.

Недостатком известного способа получения МГБЭ, используемого в качестве высокооктанового кислородсодержащего компонента моторных топлив, является использование дефицитного сырья - изобутена, что ограничивает ресурсы получения этого компонента. К тому же МГБЭ является низкокипящим компонентом бензинов (температура кипения составляет 55^oС), что обусловливает его высокую летучесть при хранении топлива.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ получения алкил-трет-бутиловых эфиров, используемых в качестве высокооктанового кислородосодержащего компонента моторных топлив (патент РФ 2101274, С 07 С 43/04, 11/08, 41/06, БИ 1, 10.01.98).

Способ получения алкил-трет-бутиловых эфиров, включающий контактирование потока С₄-углеводородов, содержащего изобутен, линейные бутены и бутаны, в секции синтеза алкилтрет-бутилового эфира с потоком алифатического спирта, отделение полученного эфира и непрореагировавшего спирта от остаточного потока углеводородов или его части в секции разделения для отделения бутанов от бутенов с получением потока углеводородов, содержащего извлеченные бутены, введение этого последнего потока в секцию скелетной изомеризации для превращения линейных бутенов в изобутен с получением изомеризованного потока и рециклизацию изомеризованного потока в секцию синтеза алкил-трет-бутилового эфира.

Недостатком известного способа является вовлечение в реакцию синтеза эфиров только изобутена, содержащегося в основном в газах каталитического крекинга. Газы термических процессов требуют применения дополнительных стадий обработки для превращения линейных бутенов в изобутен с последующим вовлечением его в синтез эфиров. Это приводит к ограничению сырьевых ресурсов, усложнению и удорожанию процесса.

Заявляемое изобретение решает техническую задачу расширения сырьевой базы и увеличения ассортимента высокооктановых кислородсодержащих компонентов моторных топлив.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от известного способа получения высокооктановых кислородсодержащих компонентов моторных топлив, включающем взаимодействие изобутена и линейных бутенов бутан-бутиленовых фракций (ББФ) с кислородсодержащими соединениями в присутствии катализатора с последующим разделением реакционной смеси, согласно предлагаемому изобретению осуществляют взаимодействие изобутена и линейных бутонов с формальдегидом при температуре 45-80^oC, в качестве катализатора используют серную кислоту.

Высокооктановый кислородсодержащий компонент может быть получен на установке, содержащей реактор периодического действия, сделанный из коррозионно-стойкого материала, который снабжен эффективным перемешивающим устройством.

На чертеже приведена схема пилотной установки.

Реакцию получения высокооктановых кислородсодержащих компонентов проводят при давлении 1,4-1,8 МПа, температуре 45-80^oC и продолжительности 5-12 ч.

Сырьем процесса являются сжиженная ББФ, состав которой приведен в таблице 1, и формальдегид, который подается в реактор 1 в виде полимера - параформальдегида.

Способ получения высокооктанового кислородсодержащего компонента осуществляют следующим образом.

В реактор 1 загружают 200-400 г параформальдегида, затем добавляют 1000-1400 см³ воды и 70-160 см³ серной кислоты. Реактор 1 закрывают и подают в него 300-500 см³ сжиженной ББФ из промежуточной емкости 5. Расчетное количество ББФ из промежуточной емкости 5 выталкивают несмешивающейся жидкостью (глицерином) при помощи насоса 6. Расход глицерина определяют при помощи мерного цилиндра 7.

Температура в реакторе 1 поддерживается при помощи теплоносителя, подаваемого в рубашку реактора из термостата. Для контроля температуры в ходе реакции в реактор 1 встроен карман для термопары 4.

Давление в реакторе 1 поддерживается закачкой инертного газа с таким расчетом, чтобы ББФ находилась в жидкой фазе.

Эффективное перемешивание в реакторе 1 обеспечивается при помощи мешалки 2, работающей от электропривода.

По окончании реакции органический и водно-кислотный слои разделяют. Органический слой отмывают раствором аммиака для удаления следов формальдегида и серной кислоты и анализируют на хромато-масс-спектрометре.

Органический слой содержит смесь циклических кислородсодержащих соединений диоксанового и тетрагидрофуранового рядов со значительным преобладанием диоксановых компонентов.

Конверсия олефинов С₄ составляет 50-55%, селективность по диоксанам - порядка 98%. Газ собирается в газгольдере. В промышленности газ можно отправлять на рециркуляцию для повышения конверсии.

Данные по составу получаемого высокооктанового компонента моторных топлив приведены в таблице 2.

Получаемый высокооктановый кислородсодержащий компонент имеет температуру кипения порядка 132-134^oС (что хорошо укладывается в пределы кипения бензиновых фракций) и октановое число по моторному методу выше 100 пунктов.

Преимуществом изобретения является то, что в качестве исходного сырья для получения высокооктанового кислородсодержащего компонента используют все олефиновые углеводороды ББФ термодеструктивных процессов, а не только самый реакционноспособный олефин-изобутен, который является ценным сырьем нефтехимического синтеза.

В составе молекулы получаемых диоксанов содержатся два атомарных кислорода, в то время как в составе алкил-трет-бутиловых эфиров всего лишь один. Следовательно, чтобы довести моторные топлива по необходимому содержанию в их составе до 2,5 мас.% кислорода, нужно добавлять получаемого нами высокооктанового кислородсодержащего компонента в два раза меньше, чем алкил-трет-бутиловых эфиров.

Температура кипения получаемого высокооктанового кислородсодержащего компонента значительно выше, чем у самого высокооктанового из алкил-трет-бутиловых эфиров - МГБЭ (55^oС), и составляет 132-134^oС, что хорошо укладывается в пределы кипения бензиновых фракций. Это обеспечивает значительно меньшие потери высокооктанового кислородсодержащего компонента при хранении топлива. К тому же высокооктановый кислородсодержащий компонент имеет октановое число по моторному методу выше 100 пунктов.

Изобретение может быть реализовано в нефтехимии на установках получения 4,4-диметил-1,3-диоксана, где в качестве катализатора используется серная кислота.