汽、柴油添加剂组合物及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种制备汽、柴油添加剂组合物的方法，所述方法包括：乙二醇、三聚甲醛和甲醇在酸性离子液体催化剂的作用下进行加成和脱水反应，其中乙二醇∶三聚甲醛∶甲醇的摩尔比1∶0.5-3.5∶1.0-6.0，反应温度为65-140℃，反应2-8小时，生成含有二甲氧基甲烷和双二甲氧基乙烷的混合物，将所述混合物进行分离，其中含有二甲氧基甲烷的低沸点产物为汽油添加剂组合物，含有双二甲氧基乙烷的高沸点产物为柴油添加剂组合物，反应过程可控性强，反应设备易得，操作简单，反应产物的应用性能分布较好，产物总收率高，经济效益好。本发明专利技术还提供了通过所述汽、柴油添加剂组合物制得的复合油品，所述复合油品的性能满足车用燃料商品化的质量指标要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及清洁含氧的车用燃料领域，尤其涉及由乙二醇、甲醇、多聚甲醛制备的汽、柴油添加剂组合物、其制备方法及用途。
技术介绍
随着社会的进步，汽车的大量增加，带来石油燃料的大量消耗和造成环境的严重污染，所以研究开发以煤炭生产的原料例如甲醇、甲醛等，将其进一步转化成可替代车用燃料的添加组分，这样既可以增加车用燃料来源，又可降低环境的污染。二甲氧基甲烷(又称甲缩醛)、双二甲氧基乙烷、聚甲氧基甲缩醛是新型的清洁车用燃料的理想添加组分，已在含甲醇的车用燃料中广泛应用，其本身含氧，可促进油品燃烧，减少N0x、C0的排放和尾气冒黑烟的现象，降低了对环境的污染，上述新型车用燃料理想添加组份的性能又表现出与汽油、柴油具有良好的互溶稳定性。如果按一定的量添加到汽、柴油中得到的复合油品的物化性能指标均符合车用燃料油品的要求，则可以降低车用燃料的生产成本。近来已经出现各种关于二甲氧基甲烷合成方法的报道，其中包括采用甲醇和三聚甲醛(或高浓度甲醛溶液)为原料，在硫酸、烷基吡啶磺酸、烷基苯磺酸、离子交换树脂为催化剂的存在下制备二甲氧基甲烷的方法及二甲氧基甲烷用作汽油添加组分的用途；采用甲醇、甲缩醛、三聚甲醛为原料，在离子液体催化剂的作用下，经过加温加压反应制备聚甲氧基甲缩醛的方法及聚甲氧基甲缩醛用作柴油添加组分的用途。中国专利申请200810116763. 7公开了一种以甲醇和多聚甲醛为原料生产二甲氧基甲烷的方法，但是该反应原料的转化率较低。因此，需要找到一种更有效的制备适合用作汽、柴油理想组分的汽、柴油添加剂的方法，并满足车用燃料商品化的质量指标要求。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人现已发现，在甲醇和多聚甲醛中引入乙二醇，选取酸性离子液体为催化剂，在适当的反应条件和分离条件下可以获得汽、柴油添加剂组合物，反应原料利用率高，反应产物性能分布较好，制得的添加剂组合物能完全满足作为汽、柴油车用燃料中理想组分的要求。因此，本专利技术的目的之一在于提供一种由甲醇、多聚甲醛和乙二醇制备汽油添加剂组合物和柴油添加剂组合物的方法，所述方法包括乙二醇、三聚甲醛和甲醇在酸性离子液体催化剂的作用下进行加成和脱水反应，其中乙二醇三聚甲醛甲醇的摩尔比为I 0.5-3. 5 1.0-6. 0，反应温度为65-140°C，在常压下反应2-8小时，生成含有双二甲氧基乙烷和二甲氧基甲烷的混合物，对所述混合物进行分离得到两馏分段产物，其中含有二甲氧基甲烷的低沸点产物为汽油添加剂组合物，含有双二甲氧基乙烷的高沸点产物为柴油添加剂组合物。按照本专利技术方法的一个优选实施方式，所述酸性离子液体催化剂选自硫酸、吡啶磺酸、烷基吡啶磺酸、苯磺酸或烷基苯磺酸。按照本专利技术方法的另一个优选实施方式，所述酸性离子液体催化剂的用量为乙二醇、三聚甲醛和甲醇总用量的0. 1-10质量％，优选为5-10质量％。在本专利技术方法的一个优选实施方式中，所述酸性离子液体催化剂为吡啶磺酸或结构式为SO3H的烷基吡啶磺酸，其中R为C1-C4的烷基。在本专利技术方法的另一个优选实施方式中，所述酸性离子液体催化剂为苯磺酸或结构式为的烷基苯磺酸，其中R' Sc1-C12W烷基。所述苯 磺酸或烷基苯磺酸可以按照常规的磺化反应来制备，即，以芳香烃和浓硫酸为原料，在40-60°C的反应温度下发生磺化反应，生成本专利技术所需的苯磺酸或烷基苯磺酸。在本专利技术中，所述苯磺酸或烷基苯磺酸优选通过如下步骤制得在含有乙二醇、三聚甲醛和甲醇的反应体系中预先加入芳香烃和浓硫酸，在40-60°C的反应条件下先行进行磺化反应，使生成的苯磺酸或烷基苯磺酸的量为反应体系中乙二醇、三聚甲醛和甲醇总量的0. 1-10质量％，优选为5-10质量％。在本专利技术中，可以采用常规技术对反应生成的混合物进行分离，优选采用蒸馏技术进行分离。按照本专利技术的一个优选实施方式，对反应生成的混合物进行蒸馏分离，得到两馏分段产物，其中，含有二甲氧基甲烷的低沸点产物为汽油添加剂组合物，含有双二甲氧基乙烷的高沸点产物为柴油添加剂组合物，所述汽油添加剂组合物的收率为45-50%，所述柴油添加剂组合物的收率为40-45%。按照本专利技术的另一个优选实施方式，所述制备汽油添加剂组合物和柴油添加剂组合物的方法包括乙二醇、三聚甲醛和甲醇在酸性离子液体催化剂的作用下进行加成和脱水反应，其中乙二醇三聚甲醛甲醇的摩尔比为I : 0.5-3. 5 1.0-6. 0，反应温度为65-140°C，在常压下反应2-8小时，生成含有双二甲氧基乙烷和二甲氧基甲烷的混合物，根据沸程的不同对所述混合物进行蒸馏分离，切割出初馏点至125°C和125°C至180°C的两馏分段产物，其中，将自初馏点至125°C的馏分作为所述含有二甲氧基甲烷的低沸点产物，然后进行脱水除酸处理，得到所述汽油添加剂组合物；将自125°C至180°C的馏分作为所述含有双二甲氧基乙烷的高沸点产物，然后进行脱水除酸处理，得到所述柴油添加剂组合物。按照本专利技术进一步优选的实施方式，所述含有二甲氧基甲烷的低沸点产物中还包括I，2- 二甲氧基乙烷、二甲氧基甲缩醛和I，3- 二氧戊环，所述含有双二甲氧基乙烷的高沸点产物中还包括聚甲氧基甲缩醛。在本专利技术所提供的方法中，乙二醇、三聚甲醛和甲醇在酸性离子液体催化剂的作用下进行加成和脱水反应，反应机理如下(I)甲醛与甲醇通过亲核加成、分子间脱水反应生成二甲氧基甲烷(又称甲缩醒)，反应式为H-CH0+2CH3-0H->CH3-0-CH2-0-CH3+H20(2)乙二醇与甲醛发生加成反应生成半缩醛，再与甲醇发生分子间脱水反应生成双二甲氧基乙烷，反应式为H0-CH2-CH2-0H+2H-CH0->H0-CH2-0-CH2-CH2-0-CH2-0HH0-CH2-0-CH2-CH2-0-CH2-0H+2CH3-0H->CH3-0-CH2-0-CH2-CH2-0-CH2-0-CH3+2H20(3)乙二醇与甲醇发生分子间脱水生成1，2_ 二甲氧基乙烷，反应式为H0-CH2-CH2-0H+2CH3-0H->CH3-0-CH2-CH2-0-CH3+2H20(4)甲醛与甲醇通过亲核加成、分子间脱水反应生成二甲氧基甲缩醛，反应式为2H-CH0+2CH3-0H->CH3-0-CH2-0-CH2-0-CH3+H20(5)乙二醇与甲醇发生分子间脱水生成乙二醇甲醚，反应式为ho-ch2-ch2-oh+h-cho->ch3-o-ch2-ch2-oh+h2o(6)乙二醇与甲醛通过加成环化脱水生成1，3_ 二氧戊环，反应式为 CH2-O \HO-CH2-CH2-OH + H-CHO —> I _ / + H2O L/n2 U(7)甲醇发生分子间脱水生成二甲醚，反应式为 ch3-oh+ch3-oh->ch3-o-ch3+h2o(8)甲醛与甲醇通过加成、聚合、分子间脱水生成聚甲氧基甲缩醛，反应式为nH-CH0+2CH3-0H->CH3-0-(CH2-O) n-CH3+H20，n = 3 7其中，反应(I)和(2)属于主反应，生成主产物二甲氧基甲烷和双二甲氧基乙烷；反应(3)-(7)属于副反应，生成副产物二甲氧基甲缩醛、乙二醇甲醚、1，3_ 二氧戊环、聚甲氧基甲缩醛、1，2_ 二甲氧基乙烷以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田强，李明，
申请(专利权)人：田强，李明，
类型：发明
国别省市：