[实用新型]多聚甲醛制备聚甲氧基二甲醚的装置

说明书

本实用新型提供了多聚甲醛制备聚甲氧基二甲醚的装置，按照进料顺序，包括依次连接的溶聚釜、混合器以及催化精馏塔；其中，溶聚釜上部设有固体多聚甲醛加料口、由上至下连接有甲醇计量罐、甲醇冷凝器、半缩醛出料管；混合器设有回收料进料口；催化精馏塔由上至下设有精馏段、分布器、提馏段以及加热器，催化精馏塔的分布器和提馏段之间设有催化反应段；本实用新型提供的多聚甲醛制备聚甲氧基二甲醚的装置，解决了多聚甲醛本身作为固体物料具有的不溶不熔和反应活性低的问题，达到了后续流程为液态、能在固体酸催化下和较低温度下以多聚甲醛为原料制备聚甲氧基二甲醚的技术效果，提高了原子利用率和产品的纯度、安全环保、适合工业化生产。

技术领域

本实用新型属于能源化工技术领域，尤其是设计了多聚甲醛制备聚甲氧基二甲醚的装置。

背景技术

聚甲氧基二甲醚，又称多聚甲醛二甲醚，英文名称：Polyoxymethylene dimethylethers，简称PODE或DMMn，是一类以二甲氧基甲烷为母体、亚甲氧基为主链的低分子量缩醛类聚合物，其通式表示为：CH3O(CH2O)nCH3。其中聚合度为3-8的聚甲氧基二甲醚，简称DMM3-8，用于清洁柴油调和组分，其物性与柴油相近，调和到柴油中使用不需要对车辆发动机供油系统进行改造。其十六烷值高达76，含氧量47%~50%，无硫无芳烃，在柴油中调合10%~20%，能显著降低柴油冷滤点，可改善柴油在发动机中的燃烧质量，提高热效率。同时DMM2、DMM3、DMM4、DMM2-3、DMM3-4和DMM4-6也是一类溶解能力极强的溶剂，应用于油漆、涂料、油墨、粘合剂、清洗剂、电解液溶剂等 。

聚甲氧基二甲醚通常由甲醇或甲缩醛与三聚甲醛或多聚甲醛在酸性催化剂存在下反应制得，反应基本方程式如下：

酸性催化剂催化合成聚甲氧基二甲醚的过程是一个平衡反应，合成液中的成品组分（DMM3-8）含量较低，一般在40%以下，但是，少量水的存在，就促使平衡逆向移动，而且影响比较大，使得反应液中残余大量的甲醇、甲醛、低聚甲醛和半缩醛等，而有效组分含量更低，给提纯和低成本制备聚甲氧基二甲醚造成困难；尽管利用反应精馏法合成聚甲氧基二甲醚可以在合成过程中不断脱除体系的水，使得反应收率得到提高，但是过高的水分在脱除的过程中，能耗较大，致使成本较高；所以人们便想到用无水或者低水分含量的甲醛，这就想到利用三聚甲醛、多聚甲醛、合成无水或者低水分的气态甲醛来合成聚甲氧基二甲醚；其中多聚甲醛容易制备、水分含量较低、价格低廉是比较好的选择。

再就是，合成聚甲氧基二甲醚用的催化剂一般有液体酸催化剂和固体酸催化剂，其中液体酸催化剂活性高、催化效果好，但是反应完成后，需要加碱中和催化剂，造成产生废水，和有机物的损失，而且使得合成液中引入水分，对回收料的回收套用造成影响；磺酸性阳离子交换树脂作为固体酸催化剂，用于催化合成聚甲氧基二甲醚，催化效果好、反应后催化剂容易分离，是众多研究聚甲氧基二甲醚合成的科研工作者的最佳选择；但是多聚甲醛在较低温度下不易溶解或熔解，固体酸催化剂较难起到较理想的催化效果，在较高的温度下，磺酸性阳离子交换树脂又容易脱磺酸基，使得催化剂容易失效，而且在聚甲氧基二甲醚合成液中残余了酸性物质以后，给后续的分离工作造成困难。

所以国内、外，以多聚甲醛和甲缩醛为原料，以固体酸为催化剂来合成聚甲氧基二甲醚，一直不能成功实现产业化。

发明内容

（1）实用新型目的：

本实用新型就是为了解决现有的以多聚甲醛为原料，以固体酸催化剂催化合成聚甲氧基二甲醚时存在的多聚甲醛不易溶解，催化剂难于起到良好的催化效果等系列问题。提供一种新的合成思路、工艺过程的装置，该装置使得聚甲氧基二甲醚的合成，原料廉价易得，便于实现连续化和自动化，催化反应的温度较低，对固体酸催化剂没有损害，脱水缩合的同时主动控制反应平衡，总收率较高、常压操作、成本较低，废水少而且污染性小，安全环保，适合工业化生产。

（2）技术方案：