第一節(jié) 柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品分類與構(gòu)成 分析

1、產(chǎn)品分類：

十六烷值改進劑的種類：

1）硝基化合物

2）亞硝基化合物

3）多硫化物

4）過氧化物

5）氧化生成物

6）金屬化合物

7）雜環(huán)化合物

目前具有實用價值的主要是烷基硝酸酯類硝酸異辛酯;烷基硝酸酯;2-乙基己基硝酸酯;硝酸氫化芳烴酯;硝基化合物等。

2、產(chǎn)品構(gòu)成：

十六烷值改進劑主要是由酯類化合物，清凈分散劑及助燃劑復(fù)合而成。

第二節(jié) 國內(nèi)柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

柴油十六烷值表征柴油的燃燒性能和抗爆性能，是評價柴油質(zhì)量的重要指標。20世紀90年代以前，通常添加硝酸酯系列的柴油十六烷值改進劑來提高柴油的十六烷值。由于硝酸酯化工藝條件要求非常嚴格，設(shè)備腐蝕嚴重，且加入柴油中燃燒時會產(chǎn)生大量的ＮＯｘ，污染環(huán)境，因此 研究 人員開始另辟新徑，研制和開發(fā)新型柴油十六烷值改進劑，草酸二異戊酯就是其中的一種。草酸二異戊酯與柴油有良好的互溶性，改進柴油燃燒性能的效果好，而且原料來源廣泛，合成工藝簡單、安全，燃燒時不產(chǎn)生ＮＯｘ，因而具有較好的市場前景。草酸二異戊酯可以采用經(jīng)典的濃硫酸作為催化劑酯化合成。該工藝成熟，催化劑活性高，價格低廉，如乙酸異戊酯的合成。但是，以硫酸為催化劑生產(chǎn)時存在設(shè)備嚴重腐蝕、后處理復(fù)雜及環(huán)境污染等弊端。本 研究 采用ＳＯ42-/Ｆｅ2Ｏ3固體超強酸和強酸性陽離子交換樹脂，開辟了合成草酸二異戊酯的一種新的工藝路線。摻入量為1%時，柴油十六烷值可提高4個單位，其他性質(zhì)基本不變。

第三節(jié) 國外柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

美國等許多國家對柴油十六烷值改進劑進行了多年 研究 ，很多產(chǎn)品已經(jīng)商品化，如美國Ethyl公司生產(chǎn)的DII系列產(chǎn)品已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用，此外許多外國學(xué)者也從實驗室和理論上對十六烷值改進劑的作用機理盡心了個較為深入的 研究 ，據(jù)美國、歐洲、日本等國家專利介紹的十六烷值改進劑的基本類型有硝酸有機化合物，過氧化物，硝酸偶氮類化合物，線性結(jié)構(gòu)的草酸鹽乙二醇類等。美國的?？松竞陀腁ssociatedOctel公司分別有烷基硝酸酯：ECA-8487和IC-0801.

第四節(jié) 我國柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用成熟度解析

新型催化材料與技術(shù)、先進的分離材料與技術(shù)，對于石油和化工 行業(yè) 的技術(shù)升級具有重要的影響，而以化工過程強化為代表的先進技術(shù)，將使石油化工過程的工藝流程得到簡化、能耗明顯降低、設(shè)備體積和投資大幅度減小、污染排放明顯改善?？梢灶A(yù)見，未來石油和化工 行業(yè) 的發(fā)展，將主要依賴新型催化材料與技術(shù)、先進的分離材料與技術(shù)、化工過程強化技術(shù)的進步及發(fā)展，這些先進共性技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，將改變石油和化工 行業(yè) 的發(fā)展模式、提高 行業(yè) 整體技術(shù)水平，推動節(jié)能減排。

“十二五”時期我國清潔油品生產(chǎn)技術(shù)目標圍繞國民經(jīng)濟和國防若干關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)對高性能清潔油品的急迫需求，重點開發(fā)降低烯烴、提高辛烷值等技術(shù)，并重視技術(shù)的優(yōu)化組合，突破10-20項清潔油品關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出符合未來柴油車排放標準的清潔柴油生產(chǎn)成套技術(shù)，實現(xiàn)清潔燃料生產(chǎn)。整體達到國際同類技術(shù)的先進水平，部分達到國際同類技術(shù)的領(lǐng)先水平。雖然我國近年來柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)發(fā)展很快但是同國外相比還是具有一定差距，尤其是在核心技術(shù)方面。我國柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用成熟度較低。

第五節(jié) 柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品 技術(shù)工藝 與市場應(yīng)用關(guān)系 分析

我國現(xiàn)使用車用柴油十六烷值僅在40-45左右，而國標GB/T19147-2003已將十六烷值提至49，同時高檔柴油車的使用、生產(chǎn)數(shù)量大幅增長，這均要求提高車用柴油十六烷值等指標，才能滿足車用柴油市場需求。柴油十六烷值改進劑能有效提高柴油的十六烷值。對各類柴油效果明顯，應(yīng)用廣泛。如：在不改變柴油原煉制工藝路線的情況下，通過添加該產(chǎn)品使柴油達到新國標中十六烷值的指標。同時，產(chǎn)品也可以間接提高柴油的收率。柴油十六烷值改進劑產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展隨著市場應(yīng)用的發(fā)展而不斷發(fā)展變化。

第六節(jié) 不同類型生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點比較

傳統(tǒng)的硝酸異辛酯生產(chǎn)工藝是在攪拌冷卻條件下將98％硝酸和98％硫酸按要求在混合器中混合，混合溫度應(yīng)控制在35℃以下。配制好的混酸沉降后注入反應(yīng)釜，反應(yīng)釜溫度控在l5～35℃之間，啟動攪拌器，將醇定量加入。由于醇的硝化過程是強烈的放熱過程，因此必須保證有效可靠的冷卻系統(tǒng)，嚴防反應(yīng)溫度超過35℃。當反應(yīng)溫度超過35℃時，應(yīng)停止醇的加入，待溫度降低后再繼續(xù)加料。反應(yīng)終止即停止攪拌，然后靜置分層，放出酸液。反應(yīng)液進水洗罐水洗、堿冼、烘干即得產(chǎn)品。

硝化工藝生產(chǎn)十六烷值改進劑存在一些不足：硝化過程是強烈的放熱過程，危險性較大，要求在低溫下反應(yīng)，需要制冷系統(tǒng)；廢酸量較大，以硫酸計，每噸產(chǎn)品約產(chǎn)生1.8t、70-80％的廢硫酸，這部分廢酸需要妥善處理。

新工藝采用固體催化劑催化替代舊的濃酸混酸硝化工藝，不再使用濃硫酸作為催化劑，且不再使用98%的濃硝酸，硝酸可使用65%的稀硝酸，反應(yīng)過程溫和，廢酸濃度、總量減少，可以綜合提高工藝技術(shù)的經(jīng)濟性。

第七節(jié) 柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)工藝流程 分析

向反應(yīng)器中定量加入65%硝酸、催化劑和添加劑，在溫度達到70℃后加入異辛醇，反應(yīng)1小時后，過濾出催化劑，將反應(yīng)液中有機相分離出來，經(jīng)堿洗、水洗后作為產(chǎn)品儲存，也可將產(chǎn)物精餾提純。

硝酸異辛酯收率在95%以上。反應(yīng)后硝酸的濃度降為59%，將硝酸提濃后繼續(xù)回用。分離出來的催化劑可重復(fù)使用。

第八節(jié) 國外柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)工藝發(fā)展階段比較

到目前為止，曾經(jīng)提出過許多化合物作為十六烷值改進劑，其中常見的有醛、酮、醚、酷、金屬化合物、烷基硝酸醋、過氧化物等。據(jù)美國、歐洲、日本等國專利介紹的十六烷值改進劑的基本類型有硝酸的有機化合物（約占報道的45%）；過氧化物（約占報道的25%）；硝酸偶氮類化合物；含兩個硫的烴類化合物；線性結(jié)構(gòu)的草酸鹽乙二醇類等。

第九節(jié) 我國柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)工藝創(chuàng)新歷程與途徑

國內(nèi)的柴油十六烷值改進劑的研制起步較晚，20世紀80年代以前一直沒有這方面的報道，直到1982年國內(nèi)才有齊魯石化公司 研究 院開始合成硝酸異丁酯。到了1990年，齊魯石化勝利油田與西安近代化學(xué) 研究 所研制的一系列硝酸酯類十六烷值改進劑，達到了國外同類產(chǎn)品的水平，自此，填補了國內(nèi)空白。其研制的硝酸異辛酯目前依然是國內(nèi)最常用的柴油十六烷值改進劑，它是由硝酸與硫酸以一定比例混合成為混酸，在低溫下與異辛醇反應(yīng)得到粗產(chǎn)物，經(jīng)過堿洗、水洗、干燥得到成品。文獻指出在柴油中添加0.1-0.3％的硝酸異辛酯可提高柴油十六烷值2～9個單位。

第十節(jié) 國內(nèi)柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)設(shè)備簡介

1、DCS計算機控制系統(tǒng)

DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem），在國內(nèi)自控 行業(yè) 又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

2、微反應(yīng)器

微反應(yīng)器，即微通道反應(yīng)器，利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之間的微型反應(yīng)器，微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別，而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道，因此也實現(xiàn)很高的產(chǎn)量。

微反應(yīng)器設(shè)備根據(jù)其主要用途或功能可以細分為微混合器，微換熱器和微反應(yīng)器。由于其內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)使得微反應(yīng)器設(shè)備具有極大的比表面積，可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應(yīng)器有著極好的傳熱和傳質(zhì)能力，可以實現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱，因此許多在常規(guī)反應(yīng)器中無法實現(xiàn)的反應(yīng)都可以微反應(yīng)器中實現(xiàn)。目前微反應(yīng)器在化工工藝過程的 研究 與開發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，

第十一節(jié) 國內(nèi)柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

1、分散控制系統(tǒng)(DCS)今天已步入第三代。它的發(fā)展一方面受計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)及CRT技術(shù)的影響，另一方面又受到生產(chǎn)過程控制和管理要求的驅(qū)動。

隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器在控制裝置、變送器上的廣泛使用，現(xiàn)場儀表(傳感器、變送器、執(zhí)行器等)得以智能化。“現(xiàn)場總線標準”就是設(shè)計用來替代4～20mA模擬信號標準的新工業(yè)標準。

現(xiàn)場總線(Fieldbus)國際標準的制定將對DCS的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，由于現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)的4～20mA信號傳遞相比有很多優(yōu)點，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有望成為未來的分散控制系統(tǒng)。

2、微反應(yīng)器不同于微混合器、微換熱器和微分離器等其他微通道設(shè)備,但由于它們的結(jié)構(gòu)類似,在微混合器、微換熱器和微分離器等微通道設(shè)備中可以進行非催化反應(yīng),且當把催化劑固定在微通道壁時,微混合器、微換熱器和微分離器等微通道設(shè)備就成為微反應(yīng)器,因而國外有的學(xué)者將這一類型的微通道設(shè)備統(tǒng)稱為微反應(yīng)器。微反應(yīng)器還應(yīng)與微全 分析 設(shè)備相區(qū)別,雖然它們的結(jié)構(gòu)可以相同,但它們的功能和目的完全不同。

氣固相微反應(yīng)系統(tǒng)是常見的反應(yīng)系統(tǒng)，固體是催化劑，兩種或多種氣體混合物是反應(yīng)物。迄今為止微反應(yīng)器的 研究 主要集中于氣固相催化反應(yīng),因而氣固相催化微反應(yīng)器的種類最多。最簡單的氣固相催化微反應(yīng)器莫過于壁面固定有催化劑的微通道。復(fù)雜的氣固相催化微反應(yīng)器一般都耦合了混合、換熱、傳感和分離等某一功能或多項功能。具代表性的氣相微反應(yīng)器是麻省理工學(xué)院RaviSrinivason等設(shè)計制作的T形薄壁微反應(yīng)器。反應(yīng)器用于氨的氧化反應(yīng),氨氣和氧氣分別從T形反應(yīng)器的兩側(cè)通道進入,分別經(jīng)過流量傳感器,在正下方通道進口處混合,正下方通道壁外側(cè)裝有溫度傳感器和加熱器,而T形反應(yīng)器的薄壁本身就是一個換熱器,通過變化薄壁的制作材料改變熱導(dǎo)率和調(diào)整壁厚度,可以控制反應(yīng)熱量的移出,從而適合放熱量不同的各種化學(xué)反應(yīng)。

第十二節(jié) 我國柴油十六烷值改進劑生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)研發(fā)動態(tài)

1、混沌型微反應(yīng)器

混沌型微反應(yīng)器其包括反應(yīng)板，反應(yīng)板上設(shè)置有毛細微通道，毛細微通道包括至少一個進口和一個出口，其特征在于：毛細微通道由若干個八卦陽魚形的微反應(yīng)室組成，微反應(yīng)室彼此首尾相連。有益效果在于：使用鋼化玻璃作為反應(yīng)板，具有美觀、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于加工，且可目測反應(yīng)過程，不易堵塞等優(yōu)點；另外，采用多級加壓噴射結(jié)構(gòu)，可使得反應(yīng)物可以充分擊碎并混合、從而充分反應(yīng)。

2、酸異辛酯的合成方法及微通道反應(yīng)器

微反應(yīng)技術(shù)是一種20世紀90年代初期興起的，是現(xiàn)代化工學(xué)科前沿，集微機電系統(tǒng)設(shè)計思想和化學(xué)化工基本原理于一體，移植集成電路和為傳感器制造技術(shù)的一種高新技術(shù)。由于特征尺度微型化，其傳熱、傳質(zhì)速率較常規(guī)尺度化工設(shè)備提高1～3個數(shù)量級。微反應(yīng)技術(shù)具有許多內(nèi)在的、獨特的優(yōu)點：高傳質(zhì)速率；快速直接放大(模塊結(jié)構(gòu)、并行放大)；內(nèi)在安全和過程可控；過程連續(xù)和高度集成；分散和柔性生產(chǎn)。

以異辛醇為原料、硝酸和硫酸的混合酸為硝化劑，常溫常壓下連續(xù)泵入微通道反應(yīng)器中進行直接酯化。無需催化劑和溶劑，完全利用微通道所具有的高效傳熱傳質(zhì)能力以及易于直接放大的特征，采用單通道和多通道兩種微反應(yīng)器；微反應(yīng)器內(nèi)的液時空速為３０００～１００００ｈ↑［－１］，異辛醇單程轉(zhuǎn)化率高于９９％，硝酸異辛酯收率高于９８％。該工藝具有較高操作安全性及較高選擇性，可實現(xiàn)反應(yīng)過程的近等溫操作。反應(yīng)器體積小，易于集成和放大，空時產(chǎn)率高，對強化和保障硝酸異辛酯的安全生產(chǎn)具有重要意義。

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