[发明专利]连续生产聚甲氧基二甲醚的方法

说明书

本发明属于能源化工技术领域，特别涉及一种连续生产聚甲氧基二甲醚的新工艺。本发明工艺以多聚甲醛和甲缩醛为反应原料，以固体酸为催化剂，工艺装置包括多聚甲醛热解反应器、吸收甲醛气体的气液吸收装置、甲醛和甲缩醛反应的反应器、产物分离装置。本发明工艺生产聚甲氧基二甲醚的过程包括：多聚甲醛固体热解产生甲醛气体，将甲醛气体通入液相含甲缩醛的气液吸收装置，将甲醛的甲缩醛溶液通入反应器发生反应，反应所得液体混合物进入产物分离装置得到聚甲氧基二甲醚。与现有工艺相比，本发明工艺的反应体系含水量低，副反应少，反应效率更高，过程得到显著强化。

技术领域

本发明总体地涉及能源化工技术领域，特别涉及一种连续生产聚甲氧基二甲醚的新工艺。

背景技术

聚甲氧基二甲醚(CH₃O(CH₂O)_nCH₃,DMM_n)是一类线形多醚类物质的总称，其分子结构中仅有C-O和C-H两种化学键，具有十六烷值高、含氧量高、挥发性好、无硫及芳香烃等特点，被认为是最具应用前景的含氧燃料。聚甲氧基二甲醚主要以煤炭或生物质为原料经甲醇等中间产物反应生成，推动其产业化契合我国“富煤、贫油、少气”的能源特点且利于优化能源结构调整，是我国新型煤化工发展的重要方向。聚甲氧基二甲醚作为高活性高含氧替代燃料，在柴油中以合适比例掺混，能够显著提高内燃机热效率，降低发动机污染物排放，对改善环境污染及节约能源具有重要意义。

聚甲氧基二甲醚生产以甲醇为起始原料，存在多种合成路线，涉及甲缩醛、甲醛水溶液、三聚甲醛和多聚甲醛等中间产品。以多聚甲醛和甲缩醛为原料，在固体酸催化下制备聚甲氧基二甲醚的工艺路线，具有原料成本廉价、体系含水量低、产物转化率高等特点。CN104971667A公开了一种由多聚甲醛和甲缩醛制备聚甲氧基二甲醚的流化床装置及方法，但在该方法中，多聚甲醛固体在甲缩醛中溶解度较低，且流化床反应器内为固-固-液三相接触，传质效率较低。因此实现该反应过程的强化，对提高反应器效率，优化生产工艺非常重要。

发明内容

在CN104971667A中，多聚甲醛固体在甲缩醛中溶解度较低，且流化床反应器内为固-固-液三相接触，传质效率较低。因此实现该反应过程的强化，对提高反应器效率，优化生产工艺非常重要。

发明人经过大量实验分析研究发现，以多聚甲醛和甲缩醛为原料合成聚甲氧基二甲醚时，多聚甲醛解聚过程是合成反应的速控步，反应过程中多聚甲醛的解聚速率限制反应的进行，液相中的聚合反应相对于多聚甲醛解聚是快反应，液相处于拟平衡状态。因此发明人认为对反应过程的强化应主要着力于对多聚甲醛解聚过程进行强化。

针对现有技术不足，提出了本发明。

根据本发明的一个方面，本公开提供了一种连续生产聚甲氧基二甲醚的新工艺。本工艺可以有效强化多聚甲醛解聚过程，提高生产聚甲氧基二甲醚的反应效率。

本发明提供了一种连续生产聚甲氧基二甲醚的新工艺，所述工艺以多聚甲醛和甲缩醛为反应原料，以固体酸为反应催化剂，具体工艺步骤如下：

(1)热解过程：多聚甲醛固体在热解反应器中直接热解，分解生成的甲醛气体流出热解反应器或通过载气带出热解反应器；

(2)吸收过程：将甲醛气体通入气液吸收装置，溶剂为含有甲缩醛的液体，得到溶有甲醛的甲缩醛溶液。

(3)反应过程：将甲醛的甲缩醛溶液通入反应器，在固体酸催化剂催化下反应生成聚甲氧基二甲醚，反应所得液体混合物包括聚甲氧基二甲醚、未反应的醛类物质、醇类副产物等。

(4)产物分离过程：通过分离，将混合液中未反应的醛类物质、醇类副产物及酸类杂质除去，最终得到目标产物DMM_3-5。

在热解过程中，所述多聚甲醛的进料方式为：由螺旋进料器将多聚甲醛连续输入热解反应器，可采用至少两个螺旋进料器，以切换操作的方式实现固体原料的连续进料。