[發(fā)明專利]一種用于合成聚甲氧基二甲醚的脫水工藝方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510247064.6
• 申請(qǐng)日: 2015-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN104817437A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林立偉;黃隆君;吳婷;馬凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇凱茂石化科技有限公司
• 主分類號(hào): C07C41/56
• 分類號(hào): C07C41/56;C07C41/58;C07C43/30
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及聚甲氧基二甲醚生產(chǎn)工藝方法。

背景技術(shù)

我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：富煤、貧油、少氣，經(jīng)濟(jì)的持續(xù)較快增長對(duì)能源需求越來越大，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與石油供應(yīng)的矛盾日益突出。2009年以來，我國原油對(duì)外依存度連續(xù)6年超過警戒線(50％)，嚴(yán)重影響我國的能源戰(zhàn)略安全。從我國能源戰(zhàn)略安全出發(fā)，結(jié)合我國一次能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)展煤基液體燃料合成技術(shù)無疑具有戰(zhàn)略重要性。另外、我國甲醇產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，開發(fā)甲醇下游產(chǎn)品、延伸煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，都具有現(xiàn)實(shí)意義。

聚甲氧基二甲醚是一種世界公認(rèn)的清潔柴油組份，它的十六烷值≥70、不含硫、不含芳烴。按5％-20％比例添加到柴油中，能夠提高柴油十六烷值，促進(jìn)燃燒，明顯地降低汽車尾氣中PM2.5、PM10、NOx、CO等有害氣體的排放。

由于聚甲氧基二甲醚的優(yōu)異性能，其合成工藝已成為國內(nèi)外研究的熱門課題。聚甲氧基二甲醚是以甲醇或甲縮醛中的一種或幾種與甲醛水溶液/三聚甲醛/多聚甲醛在酸性催化劑的催化作用下反應(yīng)生成的。而此反應(yīng)產(chǎn)物在水存在的酸性條件下會(huì)發(fā)生分解。脫水成為提高合成轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵，而水的沸點(diǎn)與反應(yīng)中間組分dmm2接近，又因水與甲醛的共沸，導(dǎo)致使用普通的精餾塔難以實(shí)現(xiàn)較好的脫水效果。目前多以分子篩吸附，膜脫水或者添加其他組分反應(yīng)或吸收掉水分。工藝復(fù)雜而且會(huì)造成大量廢棄物，或者帶入雜質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)體系。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)上述存在的問題和缺陷，本發(fā)明提供了一種用于合成聚甲氧基二甲醚脫水工藝及方法裝置，避免了水分的帶入的同時(shí)有效脫除了反應(yīng)物的水分，其不引入外來物質(zhì)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于合成聚甲氧基二甲醚的脫水工藝方法，包括以下步驟：

(1)以含水量在0.1％以內(nèi)的甲醛氣體和99％以上甲縮醛為原料，將甲醛氣體溶解在甲縮醛中形成甲醛的甲縮醛溶液；

(2)將步驟(1)得到的甲縮醛溶液送入多段式反應(yīng)器，在酸性催化條件下發(fā)生反應(yīng)，從塔底得到聚甲氧基二甲醚粗產(chǎn)品，同時(shí)甲縮醛發(fā)生水解副反應(yīng)，降低反應(yīng)體系中的水含量，并從多段式反應(yīng)器的塔頂采出甲縮醛和甲醇的共沸物；

(3)將步驟(2)得到聚甲氧基二甲醚粗產(chǎn)品送入脫輕塔中進(jìn)行脫輕分離，從塔頂采出甲縮醛，從塔中部采出中二聚體DMM2和水的共沸體，從塔底得到聚甲氧基二甲醚產(chǎn)品。

步驟(2)塔頂采出的甲縮醛和甲醇的共沸物經(jīng)過冷凝，部分回流至多段式反應(yīng)體系中，剩余部分直接采出，從而能連續(xù)通過共沸物方式菜戶甲醇，從而有利于甲縮醛水解反應(yīng)的正向進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)不斷的脫除水分的目的。

步驟(3)塔中部采出的DMM2和水的共沸體，與甲縮醛配制進(jìn)一步發(fā)生水解反應(yīng)進(jìn)行脫水，在不引入外來物質(zhì)的前提下，通過配制甲縮醛，從而將共沸體中的水脫除，得到的反應(yīng)物為DMM2和甲縮醛的混合物，可以作為甲醛的溶解液一并參與到聚甲氧基二甲醚的合成反應(yīng)中，且DMM2的甲醛溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于甲縮醛，最高可達(dá)60％。

步驟(2)多段式反應(yīng)器中，常壓操作條件下，塔頂溫度為42±3℃，催化劑床層溫度45-80℃，塔頂?shù)玫?4％與6％甲縮醛的共沸物。

步驟(3)脫輕塔中，壓力5-60Kpa真空條件下，塔頂?shù)臏囟葹?0-80℃，塔底溫度為80-140℃。

所述剩余部分的甲縮醛和甲醇的共沸物通過變壓精餾裝置精制成99～99.5％的甲縮醛，進(jìn)而也可以作為反應(yīng)物循環(huán)利用。

本發(fā)明還提供了一種上述用于合成聚甲氧基二甲醚的脫水工藝裝置，包括原料緩沖罐、多段式反應(yīng)器、反應(yīng)液緩沖罐和脫輕塔，所述原料緩沖罐的出口與多段式反應(yīng)器入口連接，所述多段式反應(yīng)器的塔頂設(shè)有氣相出口，塔底設(shè)有反應(yīng)液出口；所述反應(yīng)液出口與反應(yīng)液緩沖罐連通后與脫輕塔連接；所述脫輕塔的塔頂設(shè)有甲縮醛出口，塔中設(shè)有DMM2出口、塔底設(shè)有產(chǎn)品出口。

作為優(yōu)選，所述塔底還連接有精餾單元。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)塔塔體從上至下包括至少兩層反應(yīng)段，且每層反應(yīng)段設(shè)有塔板并構(gòu)成彎折流道，塔板之間填裝有催化劑，相鄰兩層的反應(yīng)段之間還設(shè)有氣體上升管，反應(yīng)塔塔頂還設(shè)有氣相出口；每層反應(yīng)段均設(shè)有帶閥門的進(jìn)口和出口。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選擇含水量0.1％以內(nèi)的甲醛氣體和高濃度的甲縮醛作為反應(yīng)液，首先從原料商減少水分的帶入，同時(shí)利用甲縮醛的水解反應(yīng)進(jìn)一步脫除殘余水分；整個(gè)工藝過程中做到反應(yīng)物的循環(huán)回收利用，同時(shí)采用甲醛的甲縮醛作為反應(yīng)液，相對(duì)于固體甲醛供體，反應(yīng)體系的壓力和溫度進(jìn)一步降低，從而降低了能耗。