本发明专利技术涉及聚甲氧基二甲醚的生产方法和装置，具体为中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置和方法，解决现有的装置结构复杂、运行维护成本高、能耗高、得率低、不利于工业化连续生产的问题，方案为：装置包括静态混合器，一端头连有输入管，另一端头连有管道反应器，反应器的另一端连有精炼分离设备。方法：a、反应器内填催化剂；b、原料输入混合器中混合均匀；c、原料输送进反应器，控制温度，压力，液体体积空速；d、精制分离。优点：能耗更低、生产能力高、适用于大型化和连续化生产、返混小、可分段温控、催化剂磨损率低，容易分离、不腐蚀设备、后续处理简单、污染少、选择性高、生产成本低、产物中高聚物少、分离精制能耗低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤化工应用领域，尤其涉及生产聚甲氧基二甲醚的制备方法和装置，具体为中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置和方法。
技术介绍
煤炭能源作为我国能源结构的重要组成部分，对于确保我国能源供应安全具有至关重要的作用，而煤化工产业作为实现煤炭能源高效利用的有效手段。发展新型煤化工可以部分替代石化产品，对于保证国家能源安全具有重要的战略意义。聚甲氧基二甲醚（其通式为CH3O(CH2O)nCH3，其中，n≥1的整数，一般取值小于8，下文用DMMn表示）是一种不含硫、不含芳烃的清洁柴油组分，也是新型煤化工的一种高附加值产物。DMMn物性与柴油相近，调和到柴油中使用不需要对在用车辆的发动机供油系统进行任何改动。在柴油中添加10%~20%，可降低20~50%的尾气污染物，大幅度减少CO、未燃尽HC化合物，尤其是颗粒物PM的排放，是目前世界上公认的环保型燃油组分。目前生产聚甲氧基二甲醚主要有浆态床反应器和固定床反应器：利用浆态床反应器生产聚甲氧基二甲醚时存在以下缺点：1、浆态床反应器内反应接近于全混流，反应达到平衡后，很难向生成产物的方向移动，DMMn的平衡组成只能达到38-53%之间；2、间歇性浆态床反应加料排料时间长，不利工业化生产；3、使用连续性浆态床反应器，若使用串联釜数少，则必定有一定数量的未反应物料直接从最后一个釜中流出，由于此反应的特殊性，反应原料若未反应直接排出，则会对后续过滤及精制工序带来很大的麻烦；若使用串联釜数多，则会大大的增大投资及运行成本，不利于工业化；4、由于浆态床反应器的搅拌桨对催化剂的磨损严重，会直接造成催化剂成本的提高。利用固定床反应器生产聚甲氧基二甲醚时存在以下缺点：1、传统内置结构的固定床热传递差，结构复杂，不利于检修，且对于后续分离过程带来负担；2、传统生产聚甲氧基二甲醚采用浓甲醛、三聚甲醛或者多聚甲醛为原料与甲缩醛或者其他原料制备，其原料的制备工艺复杂，能耗较高，装置规模较大，工业化生产投资较大。目前工业合成聚甲氧基二甲醚的工艺方法均采用浓甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛为原料，因甲醛浓缩蒸发，不可避免的提高了生产成本，同时还导致产物中有大量的高聚物产生，目标产物聚甲氧基二甲醚得率降低。由此可见，设计一种结构简单、便于维护、投资小、装置规模适中、能耗低、能够连续排料、产物得率高、适合工业化连续化生产的聚甲氧基二甲醚的装置和工艺方法是十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术解决现有的生产聚甲氧基二甲醚的装置结构复杂、运行维护成本高、能耗高、得率低、不利于工业化连续生产的问题，提供一种中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置和方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置，包括水平设置的管式静态混合器，所述静态混合器一端头连接有两根原料输入管，所述静态混合器一端上部设有蒸汽入口，另一端下部设有冷却液出口，所述静态混合器另一端头连接有各管沿水平方向设置的由下至上排列的多管并联管道反应器，所述静态混合器与管道反应器的下口部连接，所述管道反应器与静态混合器的连接端下部设有冷却液出口，所述管道反应器另一端的上部设有蒸汽入口，所述管道反应器的另一端连接有精炼分离设备。水平设置的管式静态混合器使得反应物充分混合。反应物的分子在管式反应器内停留时间相等，反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间变化，只随管长变化。中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的方法，包括以下操作步骤：a、在管道反应器的直管段填充超强固体酸催化剂；b、将中等浓度的甲醛水溶液与甲缩醛通过两根原料输入管分别加入到静态混合器中混合均匀；c、将混合均匀的反应原料通过管道输送进入管道反应器中，控制管道反应器各处温度恒定为70~150℃，反应压力为0.1~1.0MPa，调节进料流速使管道反应器中液体体积空速为0.2~0.5h-1；d、物料经管道反应器反应后由管道反应器上口部输送至精制分离设备进行分离和精制。所述B步骤输入静态混合器中的中等浓度的甲醛水溶液浓度为55%质量分数。所述b步骤输入静态混合器中的甲缩醛与中等浓度的甲醛水溶液中甲醛的摩尔比为1~4:1。使用超强固体酸催化剂可大大降低催化剂的磨损率，容易与液体反应体系分离、不腐蚀设备、后续处理简单、很少污染环境、选择性高。以55%质量分数的甲醛水溶液为原料制备聚甲氧基二甲醚，不仅减少大规模甲醛浓缩蒸发带来的高生产成本问题，同时解决在合成聚甲氧基二甲醚过程中高聚合度聚合物的出现，解决分离精制过程中的高能耗问题。本专利技术的生产装置及工艺方法与现有的生产聚甲氧基二甲醚装置和工艺方法相比具有以下优点：1、管式反应器容积小、比表面大、单位容积的传热面积大、能耗更低；2、反应物在管式反应器中反应速度快、流速快、生产能力高；3、管式反应器更适用于大型化和连续化的工业生产；4、与釜式反应器相比较、其返混较小；5、管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应，用于加压反应尤为合适；6、管式反应器可实现分段温度控制；7、使用超强固体酸催化剂可大大降低催化剂的磨损率，容易与液体反应体系分离、不腐蚀设备、后续处理简单、很少污染环境、选择性高；8、使用中等浓度的甲醛溶液为原料，减少大规模甲醛浓缩蒸发带来的高生产成本问题，同时解决在合成聚甲氧基二甲醚过程中高聚合度聚合物的出现，解决分离精制过程中的高能耗问题。附图说明图1为专利技术合成聚甲氧基二甲醚装置反应器的结构简图；图中：1-静态混合器，2-原料输入管，3-管道反应器。具体实施方式中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置，包括水平设置的管式静态混合器1，所述静态混合器1一端头连接有两根原料输入管2，所述静态混合器1一端上部设有蒸汽入口，另一端下部设有冷却液出口，所述静态混合器1另一端头连接有各管沿水平方向设置的由下至上排列的多管并联管道反应器3，所述静态混合器1与管道反应器3的下口部连接，所述管道反应器3与静态混合器1的连接端下部设有冷却液出口，所述管道反应器3另一端的上部设有蒸汽入口，所述管道反应器3的另一端连接有精炼分离设备。实施例一：中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的方法，包括以下操作步骤：a、在管道反应器的直管段填充超强固体酸催化剂；b、将质量分数为55%的甲醛水溶液与甲缩醛按照摩尔比1:1通过两根原料输入管分别加入到静态混合器中混合均匀；c、将混合均匀的反应原料通过管道输送进入管道反应器中，控制管道反应器各处温度恒定为100℃，反应压力为1.0MPa，调节进料流速使管道反应器中液体体积空速为0.3h-1；d、物料经管道反应器反应后由管道反应器上口部输送至精制分离设备进行分离和精制。对分离精制后的产物进行分析，检测平衡产物中各聚合度聚甲氧基二甲醚的含量，结果见表1。实施例二：中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的方法，包括以下操作步骤：a、在管道反应器的直管段填充超强固体酸催化剂；b、将质量分数为55%的甲醛水溶液与甲缩醛按照摩尔比1:2通过两根原料输入管分别加入到静态混合器中混合均匀；c、将混合均匀的反应原料通过管道输送进入管道反应器中，控制管道反应器各处温度恒定为150℃，反应压力为0.4MPa，调节进料流速使管道反应器中液体体积空速为0.4h-1；d、物料经管道反应器反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置，其特征在于：包括水平设置的管式静态混合器（1），所述静态混合器（1）一端头连接有两根原料输入管（2），所述静态混合器（1）一端上部设有蒸汽入口，另一端下部设有冷却液出口，所述静态混合器（1）另一端头连接有各管沿水平方向设置的由下至上排列的多管并联管道反应器（3），所述静态混合器（1）与管道反应器（3）的下口部连接，所述管道反应器（3）与静态混合器（1）的连接端下部设有冷却液出口，所述管道反应器（3）另一端的上部设有蒸汽入口，所述管道反应器（3）的另一端连接有精炼分离设备。
【技术特征摘要】
1.一种中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的装置，其特征在于：包括水平设置的管式静态混合器（1），所述静态混合器（1）一端头连接有两根原料输入管（2），所述静态混合器（1）一端上部设有蒸汽入口，另一端下部设有冷却液出口，所述静态混合器（1）另一端头连接有各管沿水平方向设置的由下至上排列的多管并联管道反应器（3），所述静态混合器（1）与管道反应器（3）的下口部连接，所述管道反应器（3）与静态混合器（1）的连接端下部设有冷却液出口，所述管道反应器（3）另一端的上部设有蒸汽入口，所述管道反应器（3）的另一端连接有精炼分离设备。2.一种中等浓度甲醛与甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的方法，其特征在于：包括以下操作步骤：a、在管道反应器的直管段填充超强固体酸催化剂；b、将中...
【专利技术属性】
技术研发人员：张培杰，唐清松，刘利明，龙庆友，闫建栋，罗立文，徐永强，姜翠玉，皎向阳，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市易臻石化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15
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