[发明专利]一种金属氧化物催化剂在制备聚甲氧基二甲醚中的应用

说明书

本发明提供了一种金属氧化物催化剂在制备聚甲氧基二甲醚中的应用，属于油品添加剂的合成领域。本发明中第ⅤA族金属氧化物或过渡金属氧化物为催化剂，具有较大的中强酸的酸量，能够提高聚甲氧基二甲醚中PODE_3～5的选择性，从而提高收率。同时能够提高金属氧化物催化剂的使用寿命。实施例的数据表明，本发明使用的金属氧化物催化剂对目标产物PODE_3‑5的选择性维持稳定，在连续反应100小时之后，没有失活现象，对PODE_3～5的选择性高达75.3％，远高于现有技术中PODE_3～5的选择性为20％～40％左右。

技术领域

本发明涉及油品添加剂的合成技术领域，尤其涉及一种金属氧化物催化剂合成聚甲氧基二甲醚的方法。

背景技术

聚甲氧基二甲醚(Polyoxymethylene dimethyl ethers,简写为PODE_n)，又名聚甲醛二甲醚、聚甲氧基甲缩醛，其简式可写为CH₃O(CH₂O)_nCH₃(其中n≥1，一般取值小于10)。PDOD_3～5是国际上公认的降低油耗和减少烟气排放的新型环保型燃油含氧组分，PODE_3～5具有与常规柴油匹配的理化性质，不需要改造柴油的结构直接添加到柴油当中。在柴油中添加一定量的PODE_n，可以显著地提高柴油燃烧效率，降低尾气中二次气凝胶的排放量，因此PODE_n被认为是一种极具应用前景的新型绿色含氧柴油添加剂。

合成PODE_n的原料包括能提供封端(-CH₃O和-CH₃)的化合物如甲醇、二甲醚、甲缩醛和能提供聚合度(-CH₂O-)的化合物如甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛。合成PODE_n的催化剂包括液体酸催化剂、阳离子交换树脂和固体酸催化剂，其中金属氧化物固体催化剂具有优异的热稳定性、机械强度和易于成型等优点被广泛用于多相催化研究，如Zhang等报道了采用氧化锆-三氧化二铝催化剂制备PODE_n，获得了24.8％的PODE_3～5收率(参见《Evaluation of Zr–Alumina in Production of Polyoxymethylene Dimethyl Ethers from Methanol andFormaldehyde:Performance Tests and Kinetic Investigations》[J],Industrial&Engineering Chemistry Research，2014,53,13589～13597)；兰州化物所中科大公开了以SO₄^2-/Fe₂O₃为催化剂，以甲醇和三聚甲醛为原料制备PODE_n，其中PODE_3～5的收率为17％(参见《三聚甲醛与甲醇在SO₄^2-/Fe₂O₃固体超强酸上的开环缩合反应研究》[J]，天然气化工，2013，38，1～6)。现有技术制备PODE_n的方法中PODE_3～5的收率仅为20％～40％左右，存在PODE_3～5选择性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属氧化物催化剂在制备聚甲氧基二甲醚中的应用，提高PODE_3～5的选择性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种金属氧化物催化剂在制备聚甲氧基二甲醚中的应用，所述金属氧化物催化剂为第ⅤA族金属氧化物或过渡金属氧化物。

优选地，所述应用包括以下步骤：