一种制备聚甲氧基二甲基醚的反应系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种以功能化酸性离子液体为催化剂，甲醛水溶液或低聚甲醛与甲醇连续缩醛化反应制备聚甲氧基二甲醚(DMM3-8)的系统和方法。本发明专利技术的反应系统优选地包括甲醛浓缩单元、真空干燥单元、缩醛化反应单元、产品分离单元和催化剂再生单元。本发明专利技术的方法以甲醛水溶液为初始原料，在甲醛浓缩单元浓缩为50～80wt.％的浓缩甲醛，该浓缩甲醛经真空干燥制得低聚甲醛，或者直接以低聚甲醛作为原料，经缩醛化反应制备DMM3-8。本发明专利技术采用的反应原料廉价易得、甲醛利用率高；采用萃取、精馏相结合的分离方式，实现了催化剂和产品的有效分离，以及催化剂与反应原料的循环使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种以功能化酸性离子液体为催化剂，甲醛水溶液或低聚甲醛与甲醇连续缩醛化反应制备聚甲氧基二甲醚(DMM3-8)的系统和方法。本专利技术的反应系统优选地包括甲醛浓缩单元、真空干燥单元、缩醛化反应单元、产品分离单元和催化剂再生单元。本专利技术的方法以甲醛水溶液为初始原料，在甲醛浓缩单元浓缩为50～80wt.％的浓缩甲醛，该浓缩甲醛经真空干燥制得低聚甲醛，或者直接以低聚甲醛作为原料，经缩醛化反应制备DMM3-8。本专利技术采用的反应原料廉价易得、甲醛利用率高；采用萃取、精馏相结合的分离方式，实现了催化剂和产品的有效分离，以及催化剂与反应原料的循环使用。【专利说明】-种制备聚甲氧基二甲基離的反应系统和方法
本专利技术涉及一种连续制备聚甲氧基二甲基離的新反应系统和方法，更确切地说， 本专利技术涉及一种W功能化酸性离子液体为催化剂，甲酵水溶液或低聚甲酵与甲醇连续缩酵 化反应制备聚甲氧基二甲基離的新型反应系统和方法。
技术介绍
聚甲氧基二甲基離（CH30(CH20)"CH3, DMM。，n = 1?8)中间为低聚甲酵，两头由甲 基封端，n《5的DMM。具有优异的溶解性能和极强的渗透能力，并能与水和许多有机溶剂互 溶，可广泛应用于工业溶剂、颜料分散剂等。DMM。也是一种潜力巨大的柴油含氧调和组分， 具有很高的十六焼值值匪2 :63, 0匪3 :78, 0匪4 :9〇, DMMg ;100)和含氧量（42%?49% )，在 柴油中添加10?20v/v%，能显著地改善柴油的燃烧特性，有效地提高热效率，大幅度地减 少NO,和碳烟的排放。据报道扣S7235113)，柴油中添加15v/v%的0匪3_6时，尾气中NO,、颗 粒物和碳氨化合物的排放可达到欧V的标准。 DMM。的传统合成方法是由提供低聚甲酵的化合物和提供封端甲基的化合物在酸 性催化剂的作用下缩酵化反应制备的。2001年W来，Snamprogetti S.P.A.巧P1505049A1， US6534685)、BASF(W02006/045506A1，CA2581502A1，US20070260094A1)等公司相继开发了 多聚甲酵或S聚甲酵与甲醇反应连续制备DMM。的工艺，采用液体酸如略〇4或CF3SO3H为催 化剂，反应完成后，反应液经娃胶或树脂吸附脱除催化剂和副产物水，采用两段精觸法分离 未反应的原料、轻组分值产品值MMw)和重组分值反应原料、轻组分和重组 分循环到反应器重复利用。上述分离工艺过程采用大量的吸附剂，处理能耗大，催化剂不能 循环使用，反应原料成本较高。 2008年，BASF公司扣S20080207954A1)探索了甲酵和甲醇在水溶液中反应制备 DMMw的工艺，W液体酸或固体酸为催化剂，采用反应精觸技术从精觸培培顶觸出反应液 值MMw、未反应的原料和水），再经多级精觸工艺，分离轻组分值MMi_2及未反应的原料）、粗 产品值匪3_4和水）和重组分DMM>4。粗产品经相分离技术分离DMMw和水，轻组分和重组 分循环到反应单元重复使用。但在实际操作过程中甲醇、水和DMM。易形成共沸物，很难使 甲醇与〇匪3_4分开，甲醇和水及〇匪3_4均具有良好的互溶性，造成相分离困难。 近年来，中国科学院兰州化学物理研究所扣S1315439, US13164677)报道了离子 液体催化H聚甲酵与甲醇反应合成DMM。的方法，反应液依次经闪蒸、薄膜蒸发分离和相分 离工艺，实现了轻组分值部分水、未反应的原料）、粗产品DMM3_8和催化剂的分离。但 是粗产品中仍含有少量的水和催化剂，需要通过娃胶或阴离子交换树脂吸附脱除，才能实 现产物DMM3_8的精制。该工艺催化剂回收率较低，反应原料成本高，工艺流程长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种W功能化酸性离子液体为催化剂，甲酵水溶液或低聚 甲酵与甲醇连续缩酵化反应制备聚甲氧基二甲基離DMM3_8的系统和方法。 因此，在一方面，本专利技术提供一种W甲酵水溶液或低聚甲酵为原料连续制备聚甲 氧基二甲離的反应系统，包括： 1)任选的甲酵浓缩单元，其用于将37?40wt. %甲酵水溶液浓缩至50?80wt. % 的浓缩甲酵； 2)任选的真空干燥单元，其用于将从所述甲酵浓缩单元获得的所述浓缩甲酵聚合 为低聚甲酵（优选地聚合度为8?16); 3)缩酵化反应单元，其用于使从所述甲酵浓缩单元获得的浓缩甲酵、从所述真空 干燥单元获得的低聚甲酵或直接由外部添加的低聚甲酵，在酸性离子液体催化剂存在下与 甲醇发生缩酵化反应，W获得粗制产物DMMi_8 ;和 4)产品分离单元，其用于从所述缩酵化反应单元获得的粗制产物中分离所需的产 物画3-8。 在一个优选实施方案中，所述甲酵浓缩单元包括甲酵加热器、甲酵浓缩器、稀酵冷 凝器、洗涂培和洗涂液储罐，其中所述甲酵水溶液在所述甲酵加热器中蒸发，得到汽液混合 流体；所述汽液混合流体进入所述甲酵浓缩器而得到浓度为50?80wt. %的（液态）浓缩 甲酵；并且此过程中产生的气体进入所述稀酵冷凝器W回收甲酵，并且从稀酵冷凝器出来 的不凝气进入所述洗涂培W被洗涂液吸收而进入所述洗涂液储罐。 在一个优选实施方案中，所述真空干燥单元为连续式真空干燥机，并且在60? 8(TC、表压为-0. 1?-0. OSMI^a的条件下将从步骤1)中获得的所述液体浓缩甲酵聚合至聚 合度为8?16的低聚甲酵。 在一个优选实施方案中，所述缩酵化单元包括单级或多级反应器和气相冷凝器。 在一个优选实施方案中，所述单级或多级反应器是单级或多级列管式反应器或溢 流蓋。 在一个优选实施方案中，所述反应系统还包括催化剂再生单元，其包括薄膜蒸发 器并且用于接收从所述产品分离单元分离的重相，并将所述重相中的催化剂经脱水后循环 回所述缩酵化反应单元。 在一个优选实施方案中，所述产品分离单元包括萃取培和单级或多级精觸培，所 述萃取培与所述单级或多级精觸培相互串联；并且所述萃取培将所述粗制产物DMMi_8分离 成轻相和重相，其中所述重相包含所述酸性离子液体催化剂、甲酵和水，所述轻相包含未反 应的甲醇和甲酵、DMMi_8及萃取剂。优选地，所述轻相由萃取培培顶连续流入精觸单元，分离 循环物料（甲酵、甲醇和DMMi_2)、萃取剂和所需产物DMM3_8,循环物料返回到缩酵化反应器， 萃取剂返回到萃取培重复使用；所述重相由培底连续流入催化剂再生单元。 在一个优选实施方案中，所述精觸培包括轻组分精觸培、萃取剂精觸培和产品精 觸培。 在一个优选实施方案中，所述精觸培为板式培或填料培，并且培板数为3?10。 在另一方面，本专利技术提供一种W甲酵水溶液或低聚甲酵作为原料连续制备聚甲氧 基二甲離的方法，包括W下步骤： 1)任选地，在甲酵浓缩器中，使37?40wt. %甲酵水溶液在50?90°C、表压 为-0. 1?-0. 05M化的条件下，浓缩得到浓度为50?80wt. %的浓缩甲酵；气体在进入稀 酵冷凝器，洗涂回收甲酵。 2)任选地，从步骤1)获得的浓缩甲酵进入真空干燥器，并在60?8(TC、表压 为-0. 1?-0. 05MPa的条件下，通过聚合得到低聚甲酵（优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以甲醛水溶液或低聚甲醛为原料连续制备聚甲氧基二甲醚的反应系统，包括：1)任选的甲醛浓缩单元，其用于将37～40wt.％甲醛水溶液浓缩至50～80wt.％的浓缩甲醛；2)任选的真空干燥单元，其用于将从所述甲醛浓缩单元获得的所述浓缩甲醛聚合为低聚甲醛；3)缩醛化反应单元，其用于使从所述甲醛浓缩单元获得的浓缩甲醛、从所述真空干燥单元获得的低聚甲醛或直接由外部添加的低聚甲醛，在酸性离子液体催化剂存在下与甲醇发生缩醛化反应，得到粗制产物DMM1‑8；和4)产品分离单元，其用于从所述缩醛化反应单元获得的粗制产物中分离所需的产物聚甲氧基二甲基醚DMM3‑8。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，宋河远，金福祥，夏春谷，
申请(专利权)人：苏州奥索特新材料有限公司，中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32