[发明专利]一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置及方法

说明书

本发明提供一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置及方法，该工艺方法以提供产品链封端的工业级甲缩醛和提供产品链增长的三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛的一种或两种以上混合物为原料，反应体系中无水存在，在酸性催化剂作用下反应获得多聚合度的聚甲氧基二甲醚混合产物，经聚甲氧基二甲醚反应精馏塔分离作用，塔釜采出聚合度大于2的反应产物，塔顶采出低聚合度的DMM2、未反应完全的甲缩醛；塔釜采出物后经产品精制塔分离，获得目标产物DMM3～5，低聚合度的DMM2及过高聚合度的DMM6‑10返回至聚甲氧基二甲醚反应精馏塔；未反应完全的甲缩醛作为原料循环利用。本发明利用反应精馏特点，反应过程以甲缩醛过量，大幅提高甲醛类物质的转化率，提高DMM3‑5的选择性和收率。

技术领域

本发明属于化工生产工艺及设备技术领域，涉及聚甲氧基二甲醚，由其是一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置及方法。

背景技术

聚甲氧基二甲醚是以甲氧基为主链的低分子量缩醛聚合物，其结构式为：CH3O(CH2O)nCH3，简称DMMn(或PODEn)。当n＝3～8(特别是3～5)时，该物质具有较高的十六烷值及含氧量，且物质中不存在硫元素，是一种性能优良的柴油增氧剂，可大幅降低柴油车尾气中一氧化碳和氮氧化合物的排放量，不产生硫化物。同时该物质的加入无需对车辆发动机进行改造就可提高柴油的燃烧性能，具有很高的推广价值。

DMMn的合成原料主要有甲缩醛、甲醇和二甲醚及甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛。其中甲缩醛与三聚甲醛、多聚甲醛或气相甲醛的反应由于其系统中不会引入水，可降低水带来的分离难度，提高产品质量，在操作费用上具有较大优势。如：专利CN104355973B提出的一种固定床反应精馏制备聚甲氧基二甲醚的方法以甲缩醛及三聚甲醛为反应物在固定床反应器及反应精馏塔中进行二次串联反应后经多步分离，专利CN104974025A提出的一种生产聚甲氧基二甲醚的方法，该方法运用甲缩醛和多聚甲醛为反应物，经流化床反应器进行反应，后经精馏、萃取精馏及真空精馏三个串联单元进行反应物及反应产物的分离，此类工艺选用甲缩醛为反应物，聚合反应器中，反应物受化学平衡限制，无法达到较高的转化率，反应产物中大部分为DMM2，目标产物DMM3～5的选择性及收率较低，流程中的循环物料量大，带来能耗大，流程经济性低的缺陷；而专利CN104722249A提出一种甲缩醛与气相甲醛通过填料反应塔及多段反应塔的两部式反应获得聚甲氧基二甲醚的方法，该方法虽利用反应精馏塔进行第二步反应，但反应精馏塔内甲醇的引入会降低反应的转化率及目标产品收率，且三塔之间的流股循环量较大造成流程能耗较大。专利CN108484371A提出了一种列管式浮动床反应器制备聚甲氧基二甲醚的工艺方法；德国Jakob Burgera等提出了一种先反应后分离的工艺技术，此方法反应器反应后DMM3～5的组成为33.43％。但现有无水三聚甲醛制备需通过萃取及多步精馏等工艺过程，制造成本较高，无水三聚甲醛市场价格较高，聚甲氧基二甲醚制备工艺经济性受限，且反应器中的反应仍旧受到反应平衡限制，反应转化率及目标产品选择性依旧不高，循环流股流量较大，流程经济性有待于进一步提高。

发明内容

针对上述存在的问题和缺陷，本发明的目的是提供一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置及方法，使用本发明提供的以反应精馏为核心的工艺方法制备高纯度DMM3～5具有很高的反应转化率，能有效控制反应温度、缩短反应停留时间，降低循环流股量，提高目标产物DMM3～5的收率及选择性，同时反应过程以甲缩醛过量，链增长反应物反应转化率高，降低了后续分离过程中因为甲醛存在的分离复杂性，具有工艺流程简单、设备投资较低、操作方便、产品质量稳定、能耗较低等优点。

本发明的第一种技术方案如下：

本发明的一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置，包括聚甲氧基二甲醚反应精馏塔、一级产品精制塔、二级产品精制塔、轻组分分离塔、甲缩醛混合器、DMM2混合器，其特征在于：