一种聚甲氧基二甲醚的分离方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种聚甲氧基二甲醚的分离方法和装置，采用多级精馏，在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔内引入补充水，甲醛水溶液及三聚甲醛从该精馏塔塔釜或后续精馏塔塔釜采出从而实现分离甲醛与三聚甲醛的目的。经该工艺分离后甲醛不会聚合堵塞冷凝器和管道，提高了设备使用连续性，并且可以有效地回收未反应的原料甲醛，反应副产物甲酸甲酯和PODE2等。

A Separation Method and Device for Polymethoxydimethyl Ether

The present invention relates to a method and device for separating polymethoxydimethyl ether, which adopts multistage distillation and introduces supplementary water into the distillation column with mixture of methyl formate, methyl acetal, methanol, water, formaldehyde, trioxane and PODE2. The water solution of formaldehyde and trioxal are extracted from the distillation column or the subsequent distillation column to achieve the purpose of separating formaldehyde and trioxal. . After separation, formaldehyde will not polymerize and clog the condenser and pipeline, which improves the continuity of equipment use, and can effectively recover raw formaldehyde, methyl formate and PODE2, which are by-products of the reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种聚甲氧基二甲醚的分离方法和装置
本专利技术属化学工程
，涉及采用多级精馏分离甲醇与甲醛水溶液合成聚甲氧基二甲醚的合成产物混合物的技术，尤其是一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置。
技术介绍
聚甲氧基二甲醚是一种新型的柴油添加剂，化学式表示为CH3O(CH2O)nCH3(其中n大≥1，一般取值小于10)，具有较高的氧含量(42％～51％)和十六烷值(平均高达76)，其中，PODE3-5是最理想的柴油添加剂,向柴油中添加PODE3-5能有效降低柴油机的碳烟、颗粒物(PM)排放、提高燃油经济性。PODEn是由提供醚化物端基的原料和提供甲氧基的原料在酸催化下经缩聚反应形成的同系物组分。提供端基的化合物包括甲醇、二甲醚和甲缩醛等，提供甲氧基的化合物有甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛等。多年来，以BASF公司为主的国内外研究团队对PODEn的合成及分离过程进行了大量的研究，主要报导的有BASF公司的甲缩醛与三聚甲醛路线(US20070260094)，清华大学与玉皇化工合作的甲缩醛与多聚甲醛路线(CN104974025A)但由于其反应原料为无水三聚甲醛和多聚甲醛，反应产物组成简单，其分离工艺无法适用于甲醇和甲醛水溶液的合成产物的分离；此外还有BASF公司的甲醇与甲醛水溶液的反应及分离流程(US2008207954，US20080221368，US7671240，US7700809)，其单程转化率低，分离过程复杂，物料反复加热分离能耗大，设备腐蚀严重，极大限制了其工艺流程的工业化。
技术实现思路
以甲醇和甲醛水溶液为原料制PODEn的合成过程分为两步，第一步为甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的反应阶段，第二步为甲缩醛与甲醛反应生成PODEn的反应阶段。本专利技术的目的在于提供一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置。采用蒸馏方法分离以甲醇和甲醛水溶液为原料制PODEn的合成产物，精制得到适合柴油组分的PODEn，同时回收部分原料分别返回上述第一阶段与第二阶段反应过程。本专利技术一种在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔引入补充水实现聚甲氧基二甲醚分离和精制的方法和装置，可以采用六个精馏塔和一个脱水单元。以6级精馏为例，技术方案如下：(a)方案1(如图1所示)一种聚甲氧基二甲醚的分离装置，包括六个精馏塔及一个脱水单元，第一精馏塔1-A的塔釜出口通过管线连接第二精馏塔1-B的进料口，第一精馏塔1-A的塔顶出口通过管线连接第三精馏塔1-C的进料口，第三精馏塔1-C的塔顶出口通过管线连接第四精馏塔1-D的进料口，第四精馏塔1-D的塔釜出料口通过管线连接第五精馏塔1-E的进料口，第五精馏塔1-E的塔釜出料口通过管线连接脱水单元1-F的进料口，脱水单元1-F的出料口连接第六精馏塔1-G的进料口。补充水可以与第一精馏塔1-A的塔顶出料共同进入第三精馏塔1-C，或单独加入，如果补充水单独加入，需要在第三精馏塔1-C上额外设置补充水进料口。PODEn原料(1-1)进入第一精馏塔(1-A)，第一精馏塔(1-A)塔顶采出基本为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的物料(1-2)；第一精馏塔(1-A)塔釜物料(1-3)进入第二精馏塔(1-B)，第二精馏塔(1-B)塔顶采出基本为PODE3-5的物料(1-4)和塔釜基本为PODE6-10的物料(1-5)；第一精馏塔(1-A)塔顶物料(1-2)进入第三精馏塔(1-C)，同时第三精馏塔(1-C)引入补充水(1-6)，第三精馏塔(1-C)塔釜采出基本为甲醛水溶液和三聚甲醛的物料(1-8)；第三精馏塔(1-C)塔顶物料(1-7)进入第四精馏塔(1-D)，第四精馏塔(1-D)塔顶采出基本为甲酸甲酯的物料(1-9)；第四精馏塔(1-D)塔釜物料(1-10)进入第五精馏塔(1-E)，第五精馏塔(1-E)塔顶采出基本为甲缩醛和甲醇的物料(1-11)；第五精馏塔(1-E)塔釜物料(1-12)进入脱水单元(1-F)，水分(1-13)被脱除；脱除水后的物料(1-14)进入第六精馏塔(1-G)，塔顶采出基本为甲醇的物料(1-15)和塔釜基本为PODE2的物料(1-16)；其中，第一精馏塔(1-A)的操作压力为80-120KPa，塔顶操作温度为70-100℃，第二精馏塔(1-B)的操作压力为1-50KPa，塔顶的操作温度为50-150℃，第三精馏塔(1-C)的操作压力为80-120KPa，塔顶操作温度为70-120℃，补充水(1-6)含量以重量计与物料(1-2)的质量比为0.2:1～1:1，第四精馏塔(1-D)的操作压力为100-200KPa，塔顶操作温度为30-60℃，第五精馏塔(1-E)的操作压力为100-200KPa，塔顶操作温度为35-70℃，脱水单元(1-F)为膜脱水、分子筛脱水、吸附脱水，第六精馏塔(1-G)的操作压力为100-200KPa，塔顶操作温度为60-90℃。(b)方案2(如图2所示)一种聚甲氧基二甲醚的分离装置，包括六个精馏塔及一个脱水单元，第一精馏塔2-A的塔釜出口通过管线连接第二精馏塔2-B的进料口，第一精馏塔2-A的塔顶出口通过管线连接第三精馏塔2-C的进料口，第三精馏塔2-C的塔顶出口通过管线连接第四精馏塔2-D的进料口，第四精馏塔2-D的塔顶出料口通过管线连接第五精馏塔2-E的进料口，第四精馏塔2-D的塔釜出料口通过管线连接脱水单元2-F的进料口，脱水单元2-F的出料口连接第六精馏塔2-G的进料口。补充水可以与第一精馏塔2-A的塔顶出料共同进入第三精馏塔2-C，或单独加入，如果补充水单独加入，需要在第三精馏塔2-C上额外设置补充水进料口。PODEn原料(2-1)进入第一精馏塔(2-A)，第一精馏塔(2-A)塔顶采出基本为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的物料(2-2)；第一精馏塔(2-A)塔釜物料(2-3)进入第二精馏塔(2-B)，第二精馏塔(2-B)塔顶采出基本为PODE3-5的物料(2-4)和塔釜基本为PODE6-10的物料(2-5)；第一精馏塔(2-A)塔顶物料(2-2)进入第三精馏塔(2-C)，同时第三精馏塔(2-C)引入补充水(2-6)，第三精馏塔(2-C)塔釜采出基本为甲醛水溶液和三聚甲醛的物料(2-8)；第三精馏塔(2-C)塔顶物料(2-7)进入第四精馏塔(2-D)，第四精馏塔(2-D)塔顶采出基本为甲酸甲酯、甲缩醛和甲醇的物料(2-9)；第四精馏塔(2-D)塔顶物料(2-9)进入第五精馏塔(2-E)，第五精馏塔(2-E)塔顶采出基本为甲酸甲酯的物料(2-11)和塔釜基本为甲缩醛和甲醇的物料(2-12)；第四精馏塔(2-D)塔釜物料(2-10)进入脱水单元(2-F)，水分(13)被脱除；脱除水后的物料(2-14)进入第六精馏塔(2-G)，塔顶采出基本为甲醇的物料(2-15)和塔釜基本为PODE2的物料(2-16)；其中，第一精馏塔(2-A)的操作压力为80-120KPa，塔顶操作温度为70-100℃，第二精馏塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚甲氧基二甲醚的分离方法，采用多级精馏，其特征在于：在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔内引入补充水，甲醛水溶液及三聚甲醛从塔釜采出从而实现分离甲醛与三聚甲醛的目的。

【技术特征摘要】
1.一种聚甲氧基二甲醚的分离方法，采用多级精馏，其特征在于：在进料为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料的精馏塔内引入补充水，甲醛水溶液及三聚甲醛从塔釜采出从而实现分离甲醛与三聚甲醛的目的。2.根据权利要求1所述的聚甲氧基二甲醚的分离方法，其特征在于：补充水的加入量以重量计与进料的质量比为0.2:1～1:1。3.根据权利要求1所述的聚甲氧基二甲醚的分离方法，其特征在于：补充水与进料从同一个进料口加入或者分开从两个进料口加入。4.根据权利要求1所述的聚甲氧基二甲醚的分离方法，其特征在于：采用六级精馏，PODEn原料进入第一精馏塔，第一精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料；第一精馏塔塔釜物料进入第二精馏塔，第二精馏塔塔顶采出为PODE3-5的物料、塔釜为PODE6-10的物料；第一精馏塔塔顶物料进入第三精馏塔，同时第三精馏塔引入补充水，补充水的加入量以重量计与进料的质量比为0.2:1～1:1，第三精馏塔塔釜采出为甲醛水溶液和三聚甲醛的混合物料；第三精馏塔塔顶物料进入第四精馏塔，第四精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯的物料；第四精馏塔塔釜物料进入第五精馏塔，第五精馏塔塔顶采出为甲缩醛和甲醇的混合物料；第五精馏塔塔釜物料进入脱水单元，脱除水后的物料进入第六精馏塔，第六精馏塔塔顶采出为甲醇的物料、塔釜采出为PODE2的物料。5.根据权利要求1所述的聚甲氧基二甲醚的分离方法，其特征在于：采用六级精馏，PODEn原料进入第一精馏塔，第一精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料；第一精馏塔塔釜物料进入第二精馏塔，第二精馏塔塔顶采出为PODE3-5的物料、塔釜为PODE6-10的物料；第一精馏塔塔顶物料进入第三精馏塔，同时第三精馏塔引入补充水，补充水的加入量以重量计与进料的质量比为0.2:1～1:1，第三精馏塔塔釜采出为甲醛水溶液和三聚甲醛的混合物料；第三精馏塔塔顶物料进入第四精馏塔，第四精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯、甲缩醛和甲醇的混合物料；第四精馏塔塔顶物料进入第五精馏塔，第五精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯的物料、塔釜为甲缩醛和甲醇的混合物料；第四精馏塔塔釜物料进入脱水单元；脱除水后的物料进入第六精馏塔，第六精馏塔塔顶采出为甲醇的物料、塔釜为PODE2的物料。6.根据权利要求1所述的聚甲氧基二甲醚的分离方法，其特征在于：采用六级精馏，PODEn原料进入第一精馏塔，第一精馏塔塔顶采出为甲酸甲酯、甲缩醛、甲醇、水、甲醛、三聚甲醛和PODE2的混合物料；第一精馏塔塔釜物料进入第二精馏塔，第二精馏塔塔顶采出为PODE3-5的物料、塔釜为P...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩振为，任远洋，廉景燕，李鑫钢，安登超，
申请(专利权)人：天津大学，北洋国家精馏技术工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12