[實用新型]復合式固定床催化反應器

有效

• 申請號: 201620944687.9
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN206334644U
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 張也賢;沈曉清;賀五洲
• 申請（專利權）人: 張也賢;賀五洲
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;C07C43/30;C07C41/56
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙)51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本實用新型涉及一種用于制備聚甲氧基二甲醚的復合式固定床催化反應器，屬于甲醇化工延伸產品生產工藝技術領域。

背景技術

目前國內的實用新型專利和國內正在推廣的生產聚甲氧基二甲醚的技術均是以甲醇和甲醛系列產物為原料：例如采用甲醇與三聚甲醛和為原料、甲縮醛和三聚甲醛和為原料、甲縮醛和多聚甲醛為原料、或者采用含量為85%的濃甲醛與甲縮醛為原料。例如中國專利公開號104974025A公開的一種生產聚甲氧基二甲醚的方法，公開日為2015-10-14。

國外的實用新型專利除采用甲醇與三聚甲醛和為原料、甲縮醛和三聚甲醛和為原料之外, 還有采用二烷基醚(主要是二甲醚)與三聚甲醛或甲醛反應制取聚甲氧基二甲醚的方法。例如德國巴斯夫公司公開的專利(中國專利號是: CN 101198576 A) 是采用二甲醚與三氧雜環己烷（也稱為三聚甲醛）在酸性催化劑存在下制備聚甲氧基二甲基醚（DMMn）的工藝。該方法是將二甲醚、三氧雜環己烷（即:三聚甲醛）加入反應器中，在酸性催化劑存在下反應，通過蒸餾獲得包含其中n=3和n=4的DMMn餾分，而未反應的二甲醚、三氧雜環己烷和n<3、n>4的DMMn再循環進入反應器。而BP公司申報并且已授權的一批美國專利（專利號為:USP 6160186、5959156、6160174、6166266、6265528 B1、6360919 B1、6350919 B1、6392102 B1共七篇 ）, 它們都是涉及二甲醚與無水甲醛的反應(而此元水甲醛均是以甲醇或二甲醚為原料、經脫氫〈或氧化脫氫〉制成的無水甲醛), 上述BP公司專利中最有代表性的專利技術是USP 6160186，名稱是“二甲醚與二甲醚脫氫制成的無水甲醛催化反應制備聚甲氧基二甲醚”，其工藝過程是將原料二甲醚分成兩路: 一路經過催化脫氫反應制出無水甲醛（采用CuZnTiO/Al2O3催化劑、反應溫度約為600~700℃、反應所需熱量是專們設置的加熱爐供熱）, 生成的無水甲醛經過采用甲醇吸收塔吸收甲醛、分離出副反應生成的少量不凝氣體(主要是甲烷、氫氣、C0、C0₂), 不凝氣體送加熱爐用作補充燃料； 甲醇與無水甲醛則與另一路二甲醚原料混合后進入另―催化反應器（催化劑是ZSM型酸性分子篩）中反應后生成聚甲氧基二甲醚等，反應產物經分離出未反應的二甲醚送回反應器循環利用、液相產品送反應精餾塔反應并且分離出聚甲氧基二甲醚產品。

上述技術存在的主要問題在于：

1、此甲縮醛與甲醛合成DMMn的反應是放熱反應，此反應受水(H₂O)的影響很大。 采用不含水的三聚甲醛為原料時, 因其成本和價格太高、技術經濟上無法承受；采用多聚甲醛或85%的濃甲醛, 均因為含水多而影響單程轉化率大幅下降、目標產品單秸收率也大幅下降、產品中雜質增加而質量下降。

2、此合成聚甲氧基二甲醚的反應, 為加速反應希望反應溫度高—些(可采用100℃~120℃)；但是, 因為上述生成聚甲氧基二甲醚(DMM_3~5或DMM_3~8)是可逆反應, 反應溫度越低才越有利于反應向生成聚甲氧基二甲醚(DMM_3~5或DMM_3~8)的方向轉移, 其反應溫度應降低到65℃~75℃最好。 即:單程轉化率增高、產物的單程收率越高。 其結果是: 反應設備的反應效率提高、可以降低設備投資、降低能耗、降低成本。

3、從論述的合成聚甲氧基二甲醚(DMM_3~5~DMM_3~8)的可逆反應的特點可知:除個別采用流化床反應器和多釜串連反應之外,均采用傳統的單一絕熱式固定床催化反應器, 但是在這—工藝過程中采用單一的絕熱式固定床催化反應器是不合理的： ①.在反應初始階段為提高反應速度,反應溫度需要稍高(采用100℃~120℃)，但由于反應本身是放熱反應, 現有采用的絕熱式固定床催化反應器, 在催化劑層中的反應溫度會因為反應放熱產生溫升而溫度分布不均勻，也無法有效調控。②.為了提高反應效率, 在反應后期則希望反應達到在較低溫度（應降低到65℃~75℃最好）的反應平衡、可以生成更多的目標產物。但是,在目前采用的單一絕熱式固定床催化反應器中, 沒有調控有效的手段；難以獲得滿意的運行效果。

實用新型內容