[发明专利]一种聚甲氧基二甲醚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚甲氧基二甲醚的制备方法，具体涉及一种工业级甲醛溶液利用层流床反应器结合薄膜蒸馏工艺制聚甲氧基二甲醚的装置及方法。

背景技术

随着世界经济的发展，人类生活水平的不断提高，交通运输工具数量的增加，石油能源消耗不断增长。然而我国是一个多煤少油的国家，利用丰富的煤炭资源生产石油替代品，是我国解决能源问题的主要途径之一。工业发展和人民生活所带来的环境破坏已经非常明显，大气污染非常严重，雾霾天气愈演愈烈。在缓解石油能源紧缺的情况下，开发环境友好的可替代燃料，增加燃料油的燃烧性能，减少发动机污染物排放，改善生活环境，已成为亟需解决的问题。在这种大背景下，聚甲氧基二甲醚的开发与生产就成为能源行业关注的焦点。

聚甲氧基二甲醚(DMM3～8)是一种清洁燃料，是指结构式为CH3(OCH2)nCH3的一系列物质，n值在3～8之间时，显著增加柴油的润滑性能，与燃油互溶性好，非常适合作为柴油添加剂组分。聚甲氧基二甲醚含氧量比较高，最高可达到51％，平均十六烷值达到76，可以改善柴油在发动机中的燃烧效率，在柴油中添加10％-30％，可以大幅降低污染物排放，减少硫化物、CO和NOx排放，降低的尾气污染。

国外聚甲氧基二甲醚的合成可以追溯到1948年，DuPont公司(US 2449496)以无机酸为催化剂，利用聚甲氧基醚与多聚甲醛和浓甲醛的缩醛化反应，主要得到了聚甲氧基二烷基醚。2008年BASF公司公开报道专利US 20080207954利用甲醇和甲醛水溶液制备DMM3—4的工艺过程，甲醇和甲醛水溶液在缩醛化反应器中反应生成DMM1—4，利用蒸馏分离粗产品和催化剂溶液，催化剂溶液循环使用，粗产品经蒸馏和相分离器分离产品、水和部分原料。美国专利US2449269描述了一种甲缩醛与低聚甲醛或浓缩的甲醛溶液在硫酸存在下加热的方法。这样获得了每分子具有2～4个甲醛单元的聚甲氧基二甲醚。美国专利US5746785描述了1～10个甲醛单元的聚甲氧基二甲醚的制备，其通过1份甲缩醛与5份低聚甲醛在0.1％质量的甲酸存在下在150～240℃的温度下反应或通过1份甲醇与3份低聚甲醛在在150～240℃的温度下反应而制备。欧洲专利EP-A 1070755(EP 1505049A1、US6534685)公开了通过甲缩醛与低聚甲醛在三氟磺酸存在下反应制备分子中具有2～6个甲醛单元的聚甲氧基二甲醚。

中科院兰州化物所专利技术200710018474.9以甲醛水溶液为原料连续缩醛化反应制备聚甲氧基二甲醚。首先是甲醛水溶液在离子催化剂I作用下发生聚合反应得到三聚甲醛与甲醛的混合水溶液，然后在离子催化剂II的作用下，再与甲醇发生缩醛化反应制备聚甲氧基二甲醚。

以上专利中公开的聚甲氧基二甲醚制备方法，存在以下缺点：

1、需要生成中间产物。现有的聚甲氧基二甲醚制备方法，需要生成中间产物，原料利用率低，生产效率低。

2、无法直接以工业级甲醇、工业级甲缩醛和工业级甲醛溶液为原料制备聚甲氧基二甲醚，生成成本高。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种原料利用率高、生产效率高且生成成本低的聚甲氧基二甲醚的制备方法。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种聚甲氧基二甲醚的制备方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)制备粗品聚甲氧基二甲醚：

1.1)以工业级甲醇和甲醛溶液为原料，或以工业级甲缩醛和甲醛溶液为原料，将原料加热后从膨胀床反应器底端泵入，与催化剂接触并发生反应；

1.2)反应完后从层流床反应器顶端进入，与催化剂接触并发生反应，得到粗品聚甲氧基二甲醚；

2)将粗品聚甲氧基二甲醚分离提纯得到聚甲氧基二甲醚。

上述层流床反应器内设有N个层流板，N为正整数，每个层流板上设置有流通口；按照层流板在层流床反应器内从上而下的排放顺序分为偶数组层流板和奇数组层流板，偶数组层流板的流通口均靠近层流反应器的一端，奇数组层流板的流通口均靠近层流反应器相对的另一端；偶数组层流板的流通口与奇数组层流板的流通口位于层流床反应器中轴线的两侧，所述层流板上铺设有催化剂。

上述层流板的个数N为5-30个。

上述膨胀床反应器的底端设置有进料口；所述膨胀床反应器的顶端与层流床反应器的顶端连通；所述层流床反应器的底端设置有出料口。

上述膨胀床反应器包括多个串联的反应器。

上述膨胀床反应器包括多个并联的反应器。