一种十六烷值改进剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。与现有技术相比，本发明专利技术提供的制备方法采用微通道反应器，能够扩大反应换热面积和传质效率，简单、易控，能够实现连续化生产，同时降低物料反应量，实现本质安全；并且废酸量少并可以进行回收多次利用、无废溶剂产生。实验结果表明，本发明专利技术提供的制备方法实现了十六烷值改进剂的连续化生产，得到了高纯度的目标产物，并且产品收率达99％以上。

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【技术实现步骤摘要】
一种十六烷值改进剂的制备方法
本专利技术涉及化学合成
，更具体地说，是涉及一种十六烷值改进剂的制备方法。
技术介绍
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。柴油发动机中空气首先被压缩，然后柴油被喷入燃烧室，此时柴油接触到热空气并被气化，当温度达到自燃点时开始燃烧。通常将喷入柴油到自燃段时间称为“滞燃期”，柴油的滞燃期长，则使喷入气缸燃料积累下来，一旦自燃，喷入少量一起燃烧，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。目前，提高十六烷值主要有以下三种方法：(1)低十六烷值的柴油与直馏柴油调配使用；此方法的问题在于直馏柴油的产量有限。(2)用溶剂抽提和加氢的方法提高柴油的十六烷值；但是该方法耗资巨大，成本较高。(3)添加十六烷值改进剂；该方法具有成本低、工艺简单的优点，是提高柴油十六烷值的最简便和经济有效的方法。在柴油中加入十六烷值改进剂可以改善其着火性能；其反应历程是：在发动机的压缩燃烧冲程中添加剂热分解为连锁反应引发剂，接着进行连锁反应、氧化反应和高温下的分解反应等。因此，改进十六烷值的添加剂都是一些极不稳定的、容易分解成自由基碎片或氧的化合物。自由基与氧能诱发燃料的燃烧，它们的分解活化能较低，例如RO-OH，RONO，ROO-NO型的化合物的分解发生在O-O键及O-N键处，其活化能为36～38千卡/克分子。这些化合物使燃料自燃过程的活化能降低为添加剂分解的活化能，从而显著地降低了氧化反应开始的温度，扩大了燃烧前阶段中的反应范围，进而缩短了柴油点火滞燃期，使压力增高速度及最高压力点降低，减轻了柴油机的爆震。烷基硝酸酯类的十六烷值改进剂中硝酸异辛酯是已被广泛应用的十六烷值改进剂，我国每年从美国进口大量的硝酸异辛酯来提高柴油的十六烷值。其他烷基硝酸酯类产品有硝酸环己酯、硝酸异戊酯、硝酸正丁酯等。而国内硝化工艺使用釜式反应，反应剧烈不易控制，同时间歇生产，生产周期长，并且反应过程中产生大量废酸。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种十六烷值改进剂的制备方法，简单、易控，能够实现连续化生产，同时反应物料量少，实现本质安全，并且废酸量少、无废溶剂产生。本专利技术提供了一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。优选的，所述硫酸的含量为95wt％～98wt％。优选的，所述硝酸的含量为97wt％～98wt％。优选的，所述硫酸与硝酸的质量比为(1～6)：1。优选的，所述调和的过程在氮气保护下进行。优选的，所述混酸中的硝酸和异戊醇的摩尔比为(1～3.5)：1。优选的，所述反应的温度为5℃～90℃，时间为10s～90s。优选的，所述中和的过程具体为：在所述有机相中加入氢氧化钠进行中和；所述氢氧化钠与有机相的质量比为(0.1～0.8)：1。优选的，所述水洗的水与有机相的质量比为(0.2～0.8)：1。优选的，所述除水的方式为硅胶干燥除水。本专利技术提供了一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。与现有技术相比，本专利技术提供的制备方法采用微通道反应器，能够扩大反应换热面积和传质效率，简单、易控，能够实现连续化生产，同时降低物料反应量，实现本质安全；并且废酸量少并可以进行回收多次利用、无废溶剂产生。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法实现了十六烷值改进剂的连续化生产，得到了高纯度的目标产物，并且产品收率达99％以上。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。本专利技术首先将硫酸与硝酸调和成混酸。在本专利技术中，所述硫酸同时起到催化剂和带水剂的作用。在本专利技术中，所述硫酸的含量优选为95wt％～98wt％；在本专利技术优选的实施例中，所述硫酸的含量分别为95wt％、97wt％、98wt％。本专利技术对所述硫酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品及进一步调配的自制品均可。在本专利技术中，所述硝酸的含量优选为97wt％～98wt％。本专利技术对所述硝酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品及进一步调配的自制品均可。在本专利技术中，所述硫酸与硝酸的质量比优选为(1～6)：1；在本专利技术优选的实施例中，所述硫酸与硝酸的质量比分别为6：1、4：1、2：1。在本专利技术中，所述调和的过程优选在氮气保护下进行。得到所述混酸后，本专利技术将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应。在本专利技术中，所述异戊醇的含量优选≥97wt％。本专利技术对所述异戊醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。本专利技术提供的制备方法以硝酸和异戊酸为原料；所述混酸中的硝酸和异戊醇的摩尔比优选为(1～3.5)：1，更优选为(2.5～3.5)：1；在本专利技术优选的实施例中，所述混酸中的硝酸和异戊醇的摩尔比分别为3.5：1、3：1、2.5：1。在本专利技术中，所述微通道反应器优选为碳化硅微通道反应器；在本专利技术优选的实施例中，所述微通道反应器为康宁G1微通道反应器。本专利技术对所述混酸和异戊醇进入微通道反应器的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的泵匀速打入的技术方案即可。在本专利技术中，所述反应的温度优选为5℃～90℃，更优选为20℃～40℃；温度过高时反应不易控制。在本专利技术中，所述反应的时间(即在微通道反应器中的停留时间)优选为10s～90s，更优选为20s～70s。完成所述反应后，本专利技术优选还包括：对反应产物进行冷却降温；具体通过冷却水实现，本专利技术对此没有特殊限制。得到所述反应后的样品后，本专利技术将反应后的样品静置分离，使样品分层，分别得到酸相和有机相，其中，酸相分出可以进行回收多次利用。得到所述有机相后，本专利技术将得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。在本专利技术中，所述中和的过程优选具体为：在所述有机相中加入氢氧化钠进行中和。在本专利技术中，所述氢氧化钠(片碱)与有机相的质量比优选为(0.1～0.8)：1。本专利技术对所述过滤的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的过滤的技术方案即可。在本专利技术中，所述水洗的水与有机相的质量比优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：/n将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种十六烷值改进剂的制备方法，包括以下步骤：
将硫酸与硝酸调和成混酸，再将所述混酸和异戊醇进入微通道反应器中，进行反应；然后将反应后的样品静置分离，得到的有机相依次进行中和、过滤、水洗和除水，得到十六烷值改进剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸的含量为95wt％～98wt％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸的含量为97wt％～98wt％。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸与硝酸的质量比为(1～6)：1。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述调和的过程在氮气保护下进行。

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，梁万根，杨聪，马雪菲，崔卫华，崔振杰，宋吻吻，
申请(专利权)人：山东益丰生化环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37