[發明專利]甲醇與高濃度甲醛合成DMMn的反應精餾工藝方法及裝置

有效

• 申請號: 201910307783.0
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110078599B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 高鑫;孟瑩;韓振為;李洪;李鑫鋼;從海峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07C41/58
• 分類號: C07C41/58;C07C43/30;B01D3/00;C07C41/56
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發明公開了甲醇與高濃度甲醛合成DMMn的反應精餾工藝方法及裝置，以工業提供產品鏈封端的甲醇及提供產品鏈增長的三聚甲醛、多聚甲醛、氣相甲醛、甲醛水溶液或物質的混合為原料在聚甲氧基二甲醚反應精餾塔中進行反應，經聚甲氧基二甲醚反應精餾塔分離作用，塔釜采出聚合度大于2的反應產物，后經產品精制塔獲得高純度目標產物DMM3～5。反應生成輕組分、未反應完全反應物及水從塔頂采出，后經蒸汽滲透設備分離脫水，剩余組分返回至聚甲氧基二甲醚反應精餾塔再次反應。本發明的裝置及方法充分發揮聚甲氧基二甲醚反應精餾塔的優點，有效控制反應停留時間，打破反應平衡限制同時阻止反應向更大聚合度方向進行，提高反應轉化率及目標產品DMM3～5收率及選擇性。

技術領域

本發明屬于化工生產工藝及設備技術領域，主要涉及在酸性條件下甲醇與高濃度甲醛合成DMMn的反應精餾工藝方法及裝置。

背景技術

聚甲氧基二甲醚是以甲氧基為主鏈的低分子量縮醛聚合物，其結構式為：CH₃O(CH₂O)nCH₃，簡稱DMMn(或PODEn)。當n＝3～8(特別是3～5)時，該物質具有較高的十六烷值及含氧量，且物質中不存在硫元素，是一種性能優良的柴油增氧劑，可大幅降低柴油車尾氣中一氧化碳和氮氧化合物的排放量，不產生硫化物。同時該物質的加入無需對車輛發動機進行改造就可提高柴油的燃燒性能，具有很高的推廣價值。

聚甲氧基二甲醚合成工藝中甲醇為原料的含水工藝因其原料價格較低、可提高產品的經濟性，受到了廣泛的關注和研究。現階段甲醇為反應物的工藝有：專利CN105601479A提出一種工業級甲醇和甲醛水溶液為原料在膨脹床反應器進行反應獲得聚甲氧基二甲醚，反應后產物中DMM3～8最高只占41％；專利CN103420812A提出以RUT拓撲結構的分子篩為催化劑的條件下，甲醇與甲醛反應制備聚甲氧基二甲醚，反應后產物中DMM3～8只占30％左右。此類工藝均發生在聚合反應器中，反應物受化學平衡限制，無法達到較高的轉化率，反應產物中大部分為DMM2，目標產物DMM3～5的選擇性及收率較低，流程中的循環物料量大，且后續分離過程中因含有水，體系內共沸物較多，分離難度大、能耗高。這些工藝缺陷會使該類工藝技術的經濟性不高，產品競爭力差。CN104974025A提出的一種生產聚甲氧基二甲醚的方法，該方法運用甲縮醛和多聚甲醛為反應物，經流化床反應器進行反應，后經精餾、萃取精餾及真空精餾三個串聯單元進行反應物及反應產物的分離，此工藝反應體系內雖然避免了水的存在，但反應原料價格較高，反應受到反應平衡限制，DMM3～5的收率較低，循環流股流量大，流程能耗高、經濟性低；專利CN106748678A提出一種高濃甲醛生產與氣相甲醛法聚甲氧基二甲醚聯合生產的工藝裝置和方法，此方法以甲醇為原料制備氣相甲醛并與甲醇繼續反應生成聚甲氧基二甲醚，但工藝過程中引入異辛醇，制備氣相甲醛過程能耗較高，且聚甲氧基二甲醚反應運用反應器，DMM3～5的收率較低，后續分離過程復雜且能耗較高，流程經濟性較低；專利CN105566077A提出了一種制備聚甲氧基二甲醚的工藝方法，該方法將甲醛氣體冷卻脫水聚合后與甲縮醛在反應器中反應后經過度分離獲得目標產物此反應體系內雖未引入異辛醇及水，可降低后續分離難度，但反應物的成本較高，且反應器內反應仍受到反應平衡限制，使得反應轉化率較低，DMM3～5收率較低，各設備間循環流股流量較大，分離能耗能無法顯著降低，經濟性依舊不高。

發明內容

針對上述存在的問題和缺陷，本發明的目的是提供一種甲醇與高濃度甲醛合成DMMn的反應精餾工藝方法及裝置，使用本發明提供的以甲醇為原料的催化反應精餾方法制備聚甲氧基二甲醚可降低原料的成本價格，同時可有效控制反應溫度、反應停留時間及反應進行程度，大幅提高聚合反應的反應轉化率及DMM3～5的選擇性，并運用蒸汽滲透設備去除體系中的水，降低輕組分分離流程的復雜度，具有工藝流程簡單、設備投資較低、操作方便、能耗較低等優點。

本發明的第一種技術方案如下：