[发明专利]采用离子液体催化剂连续制备聚甲氧基二甲醚的多反应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种以离子液体为催化剂，甲缩醛、甲醇和浓甲醛反应合成聚甲氧基二甲醚的方法。 

背景技术

随着石油资源的日益减少，以及世界各国对燃油的需求量日益增长，各国对新型能源的研发都加大了力度。 

聚甲氧基二甲醚是以甲氧基为主链的低分子量缩醛聚合物，通式为CH₃(OCH₂)_nOCH₃，系高沸点无色液体，可用作酚醛树脂的改性剂、溶剂、增塑剂和脱模剂等。n=3～6的化合物是一种性能优良的柴油增氧剂，其物性与柴油相近，不仅具有很高的十六烷值，其含氧量也很高，在柴油中添加15%的情况下，不需要对车辆发动机供油系统进行改造，可明显改善柴油的燃烧特性，提高柴油质量，增加含氧量7%以上，减排50%以上的尾气污染，大幅度减少氮氧化合物和一氧化碳的排放。 

聚甲氧基二甲醚（DMM_n）早起采用甲醇、甲醛、浓甲醛、多聚甲醛或者乙二醇缩甲醛为原料，用硫酸或盐酸催化合成。近年来，BASF公司（WO 2006/045506 A1、CA 2581502）使用硫酸、三氟甲磺酸等质子酸为催化剂，甲缩醛和三聚甲醛（或多聚甲醛）为原料，100℃下反应8~12h，得到DMM_3-8的含量低于26%。该方法反应条件苛刻，转化率和可用作油品添加剂的组分含量低。2005年，De Gregori等人（EP 1505049 AI）采用质子酸催化剂，反应在1.0MPa的N₂下进行，大大地缩短了反应时间，DMM_3-8产率最高可达到51.2%。上述催化剂存在腐蚀严重、分离困难、不能循环使用、处理能耗大，产物分布不尽合理、三聚甲醛转化率和可用于油品添加剂的组分DMM_3-8选择性不高等缺陷。BP公司（US 6160174、US 62655284）对多相催化剂进行了研究，以甲醇、甲醛、二甲醚、以及甲缩醛为原料，其中DMM_3-8的含量仅有11.6%。该方法催化剂活性低，工艺复杂，很难实现工业化。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种采用离子液体催化剂连续制备聚甲氧基二甲醚的方法及多反应系统。 

一种采用离子液体催化剂连续制备聚甲氧基二甲醚的方法，步骤如下： 

A、缩醛化反应

以离子液体为催化剂，以甲缩醛和浓甲醛作为反应物，在反应器进行连续缩醛化反应，离子液体催化剂占反应原料的0.1~10wt%，浓甲醛和甲缩醛的摩尔比为1.0~3.0，反应产物主要为反应生成的DMM1-6；

或者以离子液体为催化剂，以甲醇和浓甲醛作为反应物，在反应器进行连续缩醛化反应，离子液体催化剂占反应原料的0.1~10wt%，浓甲醛与甲醇的摩尔比为1.0~3.0；反应产物主要为反应生成的DMM1-6、水；

B、精制

反应产物、催化剂以及未反应完的反应物，经第一轻组分回收塔C1分离成第一轻组分和反应混合物，第一轻组分冷凝回流至反应器R1继续反应，反应混合物进入萃取塔C2进行催化剂分离回收；催化剂相从萃取塔C2底流出，经过降膜膜式蒸发器E2蒸发水分后，催化剂相返回反应器继续参与反应，萃取相经过碱洗塔C3碱洗，经过多级精馏塔精馏后，分别按顺序得到第二轻组分、萃取剂、第三轻组分、DMM3-6，轻组分2、萃取剂、重组分等物质，第二轻组分、第三轻组分返回反应器R1继续反应，萃取剂返回萃取塔C2继续萃取。

所述的缩醛化反应在连续进出料的状态下进行，反应物的平均停留时间靠反应物液位控制。 

所述的离子液体为酸性离子液体催化剂，阳离子部分选自季铵阳离子、季膦阳离子、咪唑阳离子、吡啶阳离子及杂环阳离子中的一种或多种，阴离子部分选自对甲基苯磺酸根、三氟甲基磺酸根、甲基磺酸跟、硫酸氢根以及三氟乙酸根中的一种或多种。 

所述的阳离子部分选自咪唑阳离子，阴离子部分选自甲基磺酸根或硫酸氢根。 

所述反应器的材质为316L不锈钢。 

所述的萃取剂与原料进料的质量比为0.1~3。