四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法及燃油抗爆添加劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃油添加劑的制造技術，具體是一種四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法及燃油抗爆添加劑。其方法在四氫呋喃中以鎂粒、溴乙烷和氯化鉛為原料反應獲得四乙基鉛，反應后的四氫呋喃經提純后重新回用。其燃油抗爆添加劑包括上述方法獲得的四乙基鉛，其組成成份為：四乙基鉛61.5－61.755%、1,2二溴乙烷18.92%、1,2二氯乙烷19.27%、抗氧劑DTBP0.035%、抗氧劑CMMS0.018%、惰性染色劑1.32克/噸。本發(fā)明能夠降低燃油尾氣金屬鉛污染、同時生產工藝簡單、成本低、污染小。
【專利說明】四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法及燃油抗爆添加劑
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃油添加劑的制造技術，具體是一種四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法及燃油抗爆添加劑。
【背景技術】
[0002]燃油抗爆添加劑是煉油廠的生產中必須添加的抗震防爆添成份，四乙基鉛燃油抗爆添是目前車、船和飛機的發(fā)動機燃料油常用的增效抗爆添加劑。將烷基鉛用作燃油添加劑，沒有加掃尾劑而添加在燃料油中，發(fā)動機的引擎幫助燃料油燃燒后因壓縮燃燒形成了金屬鉛或氧化鉛的金屬微粒，這種氧金屬微粒不能吸收環(huán)境中的水分，同粉塵一樣的輕粒子漂浮于周圍空氣中，一旦被人畜吸入對健康具有極大的危害性。采用傳統(tǒng)鉛鈉合金法生產四乙基鉛的過程也有不可避免的嚴重污染環(huán)境的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種能夠降低燃油尾氣金屬鉛污染、同時生產工藝簡單、成本低、污染小的四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法及燃油抗爆添加劑。
[0004]本發(fā)明的四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法包括以下步驟:
[0005]步驟一，按照格氏反應方程式Mg+C2H5Br — C2H5MgBr,在反應釜內先加入反應所需的鎂粒和反應介質四氫呋 喃；四氫呋喃的添加量為鎂粒質量的6 — 8倍，優(yōu)選為7 — 7.5倍；啟動反應釜攪拌和反應釜熱水桶，熱水桶的溫度60~65°C，在釜內溫升至60°C時，啟動溴乙烷的計量泵按照:5~15公斤/分鐘的加料速度投入鎂粒質量I 一 2%的溴乙烷，停止加料，觀察釜溫度的變化，釜溫上升說明反應正常開始，再啟動溴乙烷加料，按照35~40公斤/分鐘加料速度至反應所需的量；加料結束后使釜溫升至62~65°C，至反應結束；將釜內物料送至第二臺反應爸進入步驟二。
[0006]步驟二，根據反應方程式2PbCl2+4C2H5MgBr — (C2H5) 4Pb+Pb I +2Mg(Br,Cl2) I，在第二臺反應釜進行加氯化鉛反應；按照均衡流量條件下，加完反應所需的氯化鉛；控制反應釜內溫度為65~75°C ;釜內生成四乙基鉛、溴化鎂、氯化鎂、鉛、四氫呋喃之外，還有未反應的乙基溴化鎂、氯化鉛等，加料結束后繼續(xù)加熱攪拌熟化3 - 4小時，控制溫度70~80 0C ；
[0007]步驟三，進行水解反應，在第二臺反應釜內，溫度控制在60~65 °C，在攪拌轉速為30轉/分的正常攪拌狀態(tài)下加入水解水，控制加水速度30~40公斤/分鐘，水解水加入量為原料中鎂粒質量的4.5 — 5倍；加完水后熟化完成，停止攪拌；
[0008]步驟四，反應釜物料處理，全部反應結束后，將設在第二臺反應釜上的有機液體和無機液體交界處的液體放料閥門打開，將反應生成的有機溶液和少量含鹽鹵水收集至溶劑儲槽；釜內剩下無機液體和鎂鹽放至釜底放置的固體收集器進行分離和收集；鎂鹽在外旋轉窯爐內加入液氯或氯化氫反應生成無水氯化鎂和溴素的副產品；還原鉛和未反應的氯化鉛直接收集；[0009]步驟五，溶劑儲槽的溶劑處理，將溶劑儲槽預熱，預熱溫度控制在45~50°C，連續(xù)進入1#蒸餾塔；塔釜溫度控制在58~60°C，保持穩(wěn)定的塔內真空度在0.05~0.09Mpa ;塔釜收集得到四乙基鉛，塔頂物料冷凝收集進入2#精餾塔進行脫水處理；
[0010]步驟六，對上一步驟冷凝的物料在2#精餾塔進行THF提純，2#精餾塔塔釜溫度控制50~62°C，塔頂保持真空負壓0.05~0.09Mpa條件，THF的餾分由塔頂餾出，進入帶攪拌夾套加熱的3#塔，用干燥劑吸附水分，再進填充有脫氧化劑的4#塔；通過塔釜內溶劑經分析獲得過氧化物、水份和醛類的量，定量加入干燥的脫氧化劑；在加熱攪拌條件下，達到THF脫除微量水分、醛和過氧化物，再收集到THF成品槽，用泵輸送至THF儲槽供上述步驟一中復用。
[0011]本發(fā)明用于普通汽油的燃油抗爆添加劑包括上述方法獲得的四乙基鉛，其組成成份的重量配比為:四乙基鉛61.5 - 61.755%、1，2 二溴乙烷18.92%、1，2 二氯乙烷19.27%、抗氧劑DTBP0.035%、抗氧劑CMMS0.018%、惰性染色劑1.32克/噸。
[0012]本發(fā)明用于航空汽油的燃油抗爆添加劑包括上述方法獲得的四乙基鉛，其組成成份的重量配比為:四乙基鉛61.5 — 6L 755%、1，2 二溴乙烷38.19%、抗氧劑DTBP0.035%、抗氧劑CMMS0.018%、惰性染色劑1.32克/噸。
[0013]本發(fā)明的制造工藝過程通過簡單的步驟將作為溶劑的四氫呋喃進行純處理，能夠將其循環(huán)回用，從而降低了溶劑消耗，節(jié)約了成本，減少了污染。本發(fā)明的燃油抗爆添加劑能夠用于燃油后，發(fā)動機中鉛與配方中其它化合物反應立即生成溴化鉛和氯化鉛，新的化合物吸水性很強，能再與燃料油燃燒后的廢氣生成的水化合，反應形成六水溴化鉛或六水氯化鉛由尾氣排出。這兩種含結晶水的鹽類化合物，分子量大不會再漂浮于空氣中危害環(huán)境。因此，排出的尾氣不再含有金屬鉛或氧化鉛的金屬微粒，不會造成對環(huán)境污染的危害。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明方法的實施例的工藝工程的控制如下:
[0015](I).格氏試劑的反應第一步
[0016]格氏反應方程式
[0017]Mg+C2H5Br — C2H5MgBr
[0018]在反應釜內先加入7560Kg的四氫呋喃(THF)和1005Kg的鎂粒。啟動反應釜攪拌和反應釜熱水桶。熱水桶的溫度60~65°C，在釜內溫升至60°C。啟動溴乙烷的計量泵按照:5~15公斤/分鐘的加料速度投入大約20Kg溴乙燒，停止加料，觀察釜溫度的變化，釜溫上升說明反應正常開始了，再啟動溴乙烷加料。
[0019]打開反應釜上的二臺列管冷凝器循環(huán)冷卻水，冷凝器底部視盅就有回流液出現(xiàn)；可以再按照35~40公斤/分鐘計量泵輸送速度，往反應釜內加完4589Kg的溴乙烷。加料結束適當提高熱水桶的溫度，使釜溫升至62~65°C，熟化開始了。在釜溫出現(xiàn)下降，第一步反應完成，熟化結束。將釜內物料由反應釜底部放料閥放至第二臺反應釜進行后續(xù)反應。
[0020](2).反應過程的第二步 [0021]2PbCl2+4C2H5MgBr — (C2H5) 4Pb+Pb I +2Mg(Br, Cl2) I
[0022]在第一步熟化結束，從上一臺反應釜放物料進入第二臺反應釜進行第二步加氯化鉛反應和加水進行水解反應。[0023]通過氯化鉛加料漏斗，加入第二臺反應釜定量的氯化鉛5978公斤。加料崗位有凈化吸塵器保護人員的防塵埃和氣體裝置，嚴格控制氯化鉛的加料速度:40~50公斤/次的均衡流量條件下，加完定量的5978Kg氯化鉛。
[0024]在第一步反應開始，從反應釜頂上的視鏡可以清楚地看到釜內物料變成了黑色的漿糊狀液體。第二步氯化鉛加料控制反應釜內溫度:65~75°C。氯化鉛加料時間2~2.5小時。釜內生成四乙基鉛、溴化鎂、氯化鎂、鉛、四氫呋喃之外，還有未反應的乙基溴化鎂、氯化鉛等，加料結束后繼續(xù)加熱攪拌熟化3小時，控制溫度:70~80°C，熟化完成自然出現(xiàn)釜內溫度下降，確定熟化完成。
[0025](3).第三步水解反應
[0026]打開反應釜釜頂部的加水高位槽閥，鹵水從地面槽內的水由鹵水計量泵加入反應釜上的水解水高位槽，控制加水速度，滴加水解水至第二臺反應釜內。釜夾套循環(huán)熱水加溫，溫度控制:60~65°C，在攪拌轉速為30轉/分的正常攪拌狀態(tài)下加入水解水。加水速度:30~40公斤/分鐘，用水解水計量泵定量加入4630Kg的水解水，加完水后繼續(xù)熟化3小時。控制流量是通過反應釜視鏡觀察釜內的反應情況和觀察反應釜頂部安裝的回流列管式冷凝器底部視盅回流量的大小，控制加水速度，進行水解反應。
[0027](4).反應釜物料處理
[0028]全部反應結束后，將設在反應釜上的有機液體和無機液體交界處的液體放料閥門打開，讓反應生成的有機溶液和少量含鹽鹵水流入溶劑地面槽。有機液放完即刻關閉往溶劑槽放料閥們，釜內剩下無機液體和鎂鹽也由釜側放有機液的放料口放至釜底放置的固體收集器，在固體收機器內利用沉淀分離無機液和固體鎂鹽。
[0029]釜內的還原鉛和未反應的過量氯化鉛在釜內加入鹵水啟動攪拌器洗凈表面的鎂鹽，淘洗出的懸浮液都由有機液放料口收集至固體收機器，控干水份，鎂鹽用編織袋包裝稱重入庫，沉淀出的鹵水流入鹵水地面槽供生產工藝循環(huán)使用。鎂鹽在外旋轉窯爐內加入液氯或氯化氫反應生成“無水氯化鎂”和“溴素”的副產品。
[0030]固體收機器處理完鎂鹽和水解用的鹵水，剩在釜內的還原鉛和未反應的氯化鉛由釜底放料閥直接收集至釜下放置的固體收集罐內，再控干表面的水份用編織袋包裝后運出車間，計量入庫。
[0031](5).溶劑儲槽的溶劑處理
[0032]50立方的溶劑儲槽上設有兩臺浮球液面計。一臺液面計比重1.38測量槽內有機液下的鹵水高度，另一臺比重=1的測定槽內溶液的總高度。當槽的鹵水比重計顯示高度達到Im用液體輸送泵抽出槽內的水進鹵水槽。有機液輸送泵的進液管位設在1.5m液位，保證輸入進塔預熱槽沒有明水。
[0033](6).塔的分離提純
[0034]溶劑儲槽的有機液用泵先送入進塔預熱槽，進塔前必須預熱。溫度控制:45~50°C，往塔內加料再經過列管換熱器預加熱至55°C近汽化條件下，連續(xù)進1#蒸餾塔。塔釜收集得到四乙基鉛，塔頂物料冷凝收集進2#精餾塔分離脫水處理前先用列管換熱器加熱。1#蒸餾塔和2#精餾塔在塔頂都設置有負壓真空冷凝器，塔內負壓提高蒸餾的分離效率。
[0035]加料管和塔釜出料管都安裝有U型管保持釜進、出料穩(wěn)定，和塔內真空度的負壓不受影響。塔釜再沸器加熱使釜內液體中的低沸物足夠蒸發(fā)，保持釜內的四乙基鉛純度滿足質量標準，水、四氫呋喃等低沸物蒸發(fā)由塔頂餾出1#塔，進緩沖槽再流經列管加熱器加熱，保持> 55 °C的溫度進入2#塔的塔身進口進入2#塔(THF提純塔)。
[0036]1#塔的塔釜溫度控制:58~60°C，進入塔內的餾分是含有微量水和其它有機液的四乙基鉛。精餾塔頂裝有抽真空列管收集冷凝器，保持穩(wěn)定的塔內真空度:0.05~0.09Mpa的真空負壓。釜內流出的四乙基鉛純度≥96%產品收集到TEL成品槽。
[0037]由塔身的進料U型管進入2#塔，進行THF提純。2#塔塔釜溫度控制50~62°C，塔頂保持真空負壓0.05~0.09Mpa條件，THF的餾分由塔頂餾出，經緩沖槽穩(wěn)定流量，進入帶攪拌夾套加熱的3#塔，用干燥劑吸附水，脫去主要的水分，再進填充有脫氧化劑的4#塔(通過對塔釜內溶劑分析知道過氧化物、水份和醛類的量，定量加入干燥的脫氧化劑硫酸亞鐵)。塔上裝有兩節(jié)填料塔身和直接坐在塔身上面的列管冷凝器，不讓溶劑餾出塔。在加熱攪拌條件下，達到THF脫除微量水分、醛和過氧化物，使THF的純度> 99.95%，合格后收集到THF成品槽，用泵輸送至THF儲槽供生產工藝復用。
【權利要求】
1.一種四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法，其特征是:包括以下步驟， 步驟一，按照格氏反應方程式Mg+C2H5Br — C2H5MgBr,在反應釜內先加入反應所需的鎂粒和反應介質四氫呋喃；四氫呋喃的添加量為鎂粒質量的6 — 8倍；啟動反應爸攪拌和反應釜熱水桶，熱水桶的溫度60~65°C，在釜內溫升至60°C時，啟動溴乙烷的計量泵按照:5~15公斤/分鐘的加料速度投入鎂粒質量I 一 2%的溴乙烷，停止加料，觀察釜溫度的變化，釜溫上升說明反應正常開始，再啟動溴乙烷加料，按照35~40公斤/分鐘加料速度至反應所需的量；加料結束后使釜溫升至62~65°C，至反應結束；將釜內物料送至第二臺反應釜進入步驟二； 步驟二，根據反應方程式 2PbCl2+4C2H5MgBr— (C2H5) 4Pb+Pb I +2Mg(Br,Cl2) I，在第二臺反應爸進行加氯化鉛反應；按照均衡流量條件下，加完反應所需的氯化鉛；控制反應爸內溫度為65~75°C ;釜內生成四乙基鉛、溴化鎂、氯化鎂、鉛、四氫呋喃之外，還有未反應的乙基溴化鎂、氯化鉛等，加料結束后繼續(xù)加熱攪拌熟化3 - 4小時，控制溫度70~80°C ； 步驟三，進行水解反應，在第二臺反應釜內，溫度控制在60~65°C，在攪拌轉速為30轉/分的正常攪拌狀態(tài)下加入水解水，控制加水速度30~40公斤/分鐘，水解水加入量為原料中鎂粒質量的4.5 — 5倍；加完水后熟化完成，停止攪拌； 步驟四，反應釜物料處理，全部反應結束后，將設在第二臺反應釜上的有機液體和無機液體交界處的液體放料閥門打開，將反應生成的有機溶液和少量含鹽鹵水收集至溶劑儲槽； 步驟五，溶劑儲槽的溶劑處理，將溶劑儲槽預熱，預熱溫度控制在45~50V，連續(xù)進入1#蒸餾塔；塔釜溫度控制在58~60°C，保持穩(wěn)定的塔內真空度在0.05~0.09Mpa ;塔釜收集得到四乙基鉛，塔頂物料冷凝收集進入2#精餾塔進行脫水處理； 步驟六，對上一步驟冷凝的物料在2#精餾塔進行THF提純，2#精餾塔塔釜溫度控制50~62°C，塔頂保持真空負壓0.05~0.09Mpa條件，THF的餾分由塔頂餾出，進入帶攪拌夾套加熱的3#塔，用干燥劑吸附水分，再進填充有脫氧化劑的4#塔;通過塔釜內溶劑經分析獲得過氧化物、水份和醛類的量，定量加入干燥的脫氧化劑；在加熱攪拌條件下，達到THF脫除微量水分、醛和過氧化物，再收集到THF成品槽，用泵輸送至THF儲槽供上述步驟一中復用。
2.根據權利要求1所述的四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法，其特征是:步驟四中，釜內剩下的無機液體和鎂鹽放至釜底放置的固體收集器進行分離和收集；鎂鹽在外旋轉窯爐內加入液氯或氯化氫反應生成無水氯化鎂和溴素的副產品；還原鉛和未反應的氯化鉛直接收集。
3.根據權利要求1所述的四乙基鉛燃油抗爆添加劑的制備方法，其特征是:步驟一中四氫呋喃的添加量為鎂粒質量的7 — 7.5倍。
4.一種燃油抗爆添加劑，其特征是:它包括權利要求1方法獲得的四乙基鉛，其組成成份的重量配比為:四乙基鉛61.5 - 61.755%、1，2 二溴乙烷18.92%、1，2 二氯乙烷19.27%、抗氧劑DTBP0.035%、抗氧劑CMMS0.018%、惰性染色劑1.32克/噸。
5.一種燃油抗爆添加劑，其特征是:它包括權利要求1方法獲得的四乙基鉛，其組成成份的重量配比為:四乙基 鉛61.5 — 61.755%、1，2 二溴乙烷38.19%、抗氧劑DTBP0.035%、抗氧劑CMMS0.018%、惰性染色劑1.32克/噸。
【文檔編號】C10L10/00GK104004014SQ201410156229
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權日:2014年4月17日
【發(fā)明者】孫寶生, 孫云超, 張琴 申請人:孫寶生, 孫云超, 張琴