[发明专利]一种聚甲氧基二甲醚的制备工艺方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于化工生产工艺及设备技术领域，尤其涉及聚甲氧基二甲醚（DMMn，n=3~6）制备工艺及装置。）。 

背景技术

我国车用柴油质量相对欧洲和北美地区来说是比较低的，主要表现在硫含量、十六烷值和芳烃的含量上。我国车用柴油十六烷值平均值在45左右，部分轻柴油仅能达到40，因此很难提高柴油机的性能。虽然我国2010年出台了新的车用柴油标准（GB19147-2009），但是现有的炼油工艺很难生产出符合要求的车用柴油。芳烃含量高，造成十六烷值下降，燃烧不完全，汽车尾气污染比较严重。 

由于柴油燃烧污染物排放过大，近两年统计数据表示，国内柴油车排放的氮氧化物接近汽车排放总量的70%，颗粒物超过90%。机动车尾气排放已成为空气污染的重要因素，并且雾霾天气频繁出现，如何有效治理PM2.5、机动车尾气污染，成为社会关注的热点。从源头的油品入手，才能真正解决柴油车“排气冒黑烟”的问题，增加柴油含氧组分被专家认为是柴油清洁化发展方向。氧原子的存在让燃料在燃烧时产生自供氧效应，氧化燃烧更完全；而且燃料中不含硫，能显著降低碳烟、微粒和一氧化碳的排放量，有效降低污染，提高发动机的热效率，节能、经济性好，并且可以终端调和。 

聚甲氧基二甲醚（DMM_3~8）是国际上公认的降低油耗和减少烟气排放的新型环保型燃油调和组分，具有十六烷值高（80~100），低温流动性好，能够改善柴油的燃烧性能，减少汽车尾气的排放。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。国外大公司相继对该生产技术进行开发和研究，通过试验和应用研究表明：添加20%的这种含氧化物，烟度最高可降低80%～90%，NOx可以降低50%，同时热效率也比现在单用柴油要高。但是合成这类化合物的技术目前国际上还未能实现工业化，这是由于DMM_3~8的合成工艺过程复杂、反应条件苛刻、设备腐蚀严重，产品收率低等原因而严重影响其技术的发展。 

聚甲氧基二甲醚（DMM_3-8），又名聚甲醛二甲醚，聚氧亚甲基二甲醚，聚甲氧基甲缩醛，是一类物质的通称，其简式可以表示为：CH3O(CH2O)nCH3（其中，n≥1，一般取值小于10，以DMMn表示）。目前国内多采用三聚甲醛、多聚甲醛等和甲醇为原料，工艺过程复杂，原料物料消耗及能源消耗较高，并在缩聚反应中存在控制反应条件苛刻、过程复杂、产品产率不理想、设备腐蚀严重，催化剂成本高等一系列问题。 

发明内容

发明目的：针对上述存在的问题和缺陷，本发明提供了一种聚甲氧基二甲醚的制备工艺方法及装置，仅以甲醇为基本原料，采用固体高选择性催化剂，制备了聚甲氧基二甲醚，具有原料消耗低、能源利用率高、节能减排等优点。 

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种聚甲氧基二甲醚的制备工艺装置，包括甲醇氧化段、甲缩醛制备段和聚甲氧基二甲醚缩聚段，其中：所述甲醇氧化段，包括依次连接的蒸发器、氧化器和至少一级的吸收塔；所述甲缩醛制备段，包括依次连接的混合器、与反应器和催化精馏塔；所述聚甲氧基二甲醚缩聚段，包括依次连接的聚合反应单元、减压闪蒸单元、至少一级的萃取单元、脱轻组分单元和脱重组分单元；所述脱重组分单元顶部为产品出口；所述甲醇氧化段中的吸收塔底部通过管道分别与混合器和聚合反应单元连接，所述催化精馏塔顶部通过管道与聚合反应单元连接。 

所述吸收塔的顶部设有尾气出口，并通过支管与蒸发器上部回连。 

所述减压闪蒸单元的顶部设有轻组分出口，并通过管道与聚合反应单元回连。 

所述萃取单元的底部设有萃余液出口，并通过管道与混合器回连。 

所述脱轻组分单元的顶部设有出口，并通过管道与混合器回连。 

本发明另一目的是提供了一种基于上述工艺装置制备聚甲氧基二甲醚的工艺方法，主要包括以下三个步骤： 

步骤一、以甲醇为原料，在催化剂作用下进行氧化，并经过吸收塔吸收得到甲醛中间产物；

步骤二、以步骤一得到的甲醛中间产物和甲醇为原料，经混合器混合均匀并预热后进行反应，反应后的混合物进入催化精馏塔经过反应和精馏，得到甲缩醛中间产物；

步骤三、以甲醛中间产物和甲缩醛中间产物为原料，在固体酸性树脂催化剂的作用下，在聚合反应单元中进行缩聚反应，然后依次经过减压闪蒸单元、萃取单元、脱轻组分单元和脱重组分单元进行减压分离、脱除轻组分和重组分，最后从脱重组分单元顶部得到DMM_3-8。