[发明专利]甲醇为原始反应物料连续生产聚甲氧基二甲醚的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种以甲醇为原始反应物料，连续生产聚甲氧基二甲醚的方法。

背景技术

随着世界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力度正在不断加大。

在我国随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，对石油的需求不断增加，从1993年由净出口国变为净进口国，对外依存度逐年提高，2012年已经超过55％。近年来随着我国机动车保有量快速增长，油品的消耗量急剧增加，燃油引发的污染也日益严重。目前大城市80％上的一氧化碳、40％以上的氮氧化物，来自于机动车尾气排放。

我国是石油资源匮乏，而煤炭资源相当丰富，是世界上最大的煤炭生产国。煤基甲醇是我国发展迅速的煤化工产业，截至2013年底，我国甲醇总产能达到5592万吨。因此，现在我国面临消费甲醇领域无法消化其快速增长的产能，形成严重的甲醇产能过剩问题。为了解决甲醇产能过剩问题，开发一种国内市场所缺的甲醇下游产品新型燃油添加剂聚甲氧基二甲醚，有利于弥补我国石油紧缺以及车辆尾气排放环保问题，促进我国甲醇产业良好地发展具有十分重要的社会战略意义。

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。n＝3～6的化合物是一种性能优良的柴油添加剂，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，减排50％以上尾气污染，大幅度减少氮氧化合物和一氧化碳的排放。

聚甲氧基二甲醚早期采用甲醇、甲醛、多聚甲醛等为原料，用硫酸催化合成。近年来，BASF公司使用硫酸、三氟甲基磺酸等质子酸为催化剂，甲醇和多聚甲醛(或三聚甲醛)为原料，在100℃下反应8～12小时，得到的PODE_3-8含量低于26％。在我国近年来，也有几家科研院所和高等院校也开展了这方面的试验研究工作，也取得不少成果，但暴露了不少关键性的技术问题，尚待解决。目前国家公开公布的这方面的发明专利也较多，但存在的问题依然不少。有的发明专利催化剂有腐蚀性、分离困难，普遍存在催化活性低，PODE_3-8选择性不高；有的发明专利催化剂、原料多聚甲醛或三聚甲醛成本高；有的发明专利工艺过程复杂、生产效率低，很难实现工业化等等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种以甲醇为原始反应物料，连续生产聚甲氧基二甲醚的方法。

一种以甲醇为原始反应物料，连续生产聚甲氧基二甲醚的方法，它包括甲缩醛生产单元、甲缩醛氧化生产固体甲醛单元以及聚甲氧基二甲醚生产单元，

A、甲缩醛生产单元

将原始反应物料甲醇和稀甲醛(返料)混合后送入装填有催化剂的预反应器中进行缩合反应，然后将缩合反应后的物料进入甲缩醛反应精馏塔中，在精馏过程中未反应的甲醇和稀甲醛从塔中下部抽出进入外置反应器中进一步反应，反应后的物料又回到塔内，如此反复循环，在塔顶采出质量纯度大于95％的甲缩醛，塔底放出甲醛质量浓度小于500Pmm的废水；所述催化剂为强酸性的阳离子交换树脂；

B、甲缩醛氧化生产固体甲醛单元

将来自甲缩醛生产单元的大部分甲缩醛溶液经蒸汽加热得到甲缩醛蒸汽，然后甲缩醛蒸汽和空气(少量返回的废气)混合预热至200℃～240℃后，送入装填有铁钼催化剂的管式反应器中进行催化氧化反应，反应后的物料进入分离器，从分离器底端得到质量纯度大于95％的固体甲醛，剩余稀甲醛及气体进入稀甲醛吸收塔中，塔顶放出废气，废气去锅炉或达标放空，塔底放出稀甲醛溶液，并作为返料去甲缩醛生产单元，吸收塔的喷淋水来自于甲缩醛生产单元的废水及后工段脱酸脱水的废水；所述铁钼催化剂为掺少量铬和钴的铁钼催化剂，用常规的制备方法制得；

C、聚甲氧基二甲醚生产单元