[发明专利]一种聚甲氧基二甲醚的分离方法和装置

说明书

本发明涉及一种聚甲氧基二甲醚的分离方法和装置，采用多级精馏，在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE₂的混合物料的精馏塔内引入补充水，甲醛水溶液及三聚甲醛从该精馏塔塔釜或后续精馏塔塔釜采出从而实现分离甲醛与三聚甲醛的目的。经该工艺分离后甲醛不会聚合堵塞冷凝器和管道，提高了设备使用连续性，并且可以有效地回收未反应的原料甲醛，反应副产物甲酸甲酯和PODE₂等。

技术领域

本发明属化学工程技术领域，涉及采用多级精馏分离甲醇与甲醛水溶液合成聚甲氧基二甲醚的合成产物混合物的技术，尤其是一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE₂的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置。

背景技术

聚甲氧基二甲醚是一种新型的柴油添加剂，化学式表示为CH₃O(CH₂O)nCH₃(其中n大≥1，一般取值小于10)，具有较高的氧含量(42％～51％)和十六烷值(平均高达76)，其中，PODE_3-5是最理想的柴油添加剂,向柴油中添加PODE_3-5能有效降低柴油机的碳烟、颗粒物(PM)排放、提高燃油经济性。PODEn是由提供醚化物端基的原料和提供甲氧基的原料在酸催化下经缩聚反应形成的同系物组分。提供端基的化合物包括甲醇、二甲醚和甲缩醛等，提供甲氧基的化合物有甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛等。

多年来，以BASF公司为主的国内外研究团队对PODEn的合成及分离过程进行了大量的研究，主要报导的有BASF公司的甲缩醛与三聚甲醛路线(US 20070260094)，清华大学与玉皇化工合作的甲缩醛与多聚甲醛路线(CN104974025A)但由于其反应原料为无水三聚甲醛和多聚甲醛，反应产物组成简单，其分离工艺无法适用于甲醇和甲醛水溶液的合成产物的分离；此外还有BASF公司的甲醇与甲醛水溶液的反应及分离流程(US 2008207954，US20080221368，US 7671240，US 7700809)，其单程转化率低，分离过程复杂，物料反复加热分离能耗大，设备腐蚀严重，极大限制了其工艺流程的工业化。

发明内容

以甲醇和甲醛水溶液为原料制PODEn的合成过程分为两步，第一步为甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的反应阶段，第二步为甲缩醛与甲醛反应生成PODEn的反应阶段。

本发明的目的在于提供一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE₂的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置。采用蒸馏方法分离以甲醇和甲醛水溶液为原料制PODEn的合成产物，精制得到适合柴油组分的PODEn，同时回收部分原料分别返回上述第一阶段与第二阶段反应过程。

本发明一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE₂的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置，可以采用六个精馏塔和一个脱水单元。

以6级精馏为例，技术方案如下：

(a)方案1(如图1所示)

一种聚甲氧基二甲醚的分离装置，包括六个精馏塔及一个脱水单元，第一精馏塔1-A的塔釜出口通过管线连接第二精馏塔1-B的进料口，第一精馏塔1-A的塔顶出口通过管线连接第三精馏塔1-C的进料口，第三精馏塔1-C的塔顶出口通过管线连接第四精馏塔1-D的进料口，第四精馏塔1-D的塔釜出料口通过管线连接第五精馏塔1-E的进料口，第五精馏塔1-E的塔釜出料口通过管线连接脱水单元1-F的进料口，脱水单元1-F的出料口连接第六精馏塔1-G的进料口。补充水可以与第一精馏塔1-A的塔顶出料共同进入第三精馏塔1-C，或单独加入，如果补充水单独加入，需要在第三精馏塔1-C上额外设置补充水进料口。