【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚醚合成，具体涉及一种背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法。
技术介绍
1、聚甲氧基二烷基醚是性能优良的含氧燃料，具有高十六烷值、高含氧量、高闪点和低凝点等优点，与石化柴油在高温和低温下的互溶性均良好，可与石化柴油按照一定比例调和使用或直接单独使用，适合作为高原地区柴油车辆用的燃料。
2、目前，普遍认为含氧化合物更加适合作柴油添加剂，种类主要包括醚类(如二甲醚)、醇类(如甲醇、乙醇)、碳酸酯类(如乙酸乙酯)、缩醛类(如甲缩醛、聚甲氧基二甲醚)等。二甲醚的沸点较低，在常温下为气态，使用时必须对发动机进行改造，因其应用不方便而受到很大限制。甲醇、乙醇等作添加剂时虽然可以促进燃料充分燃烧并减少pm排放，但是会显著降低燃料的闪点、十六烷值，且醇类对某些有色金属有一定的腐蚀，对塑料、橡胶有溶胀作用。甲缩醛(dmm)分子中无碳碳键，含氧量较高，与柴油有很好的混溶性，作添加剂可显著降低pm排放。但是甲缩醛沸点、闪点较低，且易挥发，降低了发动机安全性，实际应用需要优化发动机燃烧系统(zhu r j,miao h y,wang x b,huang zuohua.,2013,34(2):3013-3020)。相比之下，聚甲氧基二烷基醚由于具有良好的性能而被认为是新型绿色环保柴油添加剂。
3、聚甲氧基二烷基醚合成后需要分离出主产物作柴油添加剂。产物的分离一般采用精馏的方法(如图1所示)，后续实验结果显示无论以何种路径合成聚甲氧基二烷基醚，反应产物中都会含有副产物甲酸(hcooh)以及未反应完全的甲醛。由于
4、cn103626640公开了一种用固体酸树脂催化pode1和甲醛制备pode的工艺路线，首先将pode1和甲醛按照一定的比例通入装有固体酸树脂催化剂的固定床反应器中，将反应后的混合液体减压后经管路进入闪蒸罐中，含有甲缩醛和甲醇的轻组分从闪蒸罐的塔顶流出后会直接返回到反应器中重新作为原料进行反应，其他重组分从塔底流出进入一级萃取塔，在一级萃取塔中采用了环己烷或芳烃等非极性物质来萃取混合物中的pode，这时萃余相作为反应原料继续使用，有机相则进入第二萃取塔中，在第二萃取塔中以碱水作为萃取剂来中和反应中的酸性物质并带走少量的甲醛，随之进入脱轻组分塔，塔顶的混合物进入轻组分分离塔，塔底的混合物流入脱重组分塔，脱重组分塔的塔顶流入产品塔，在产品塔的塔底分离出pode3和pode4，在产品塔的塔底分离出pode5，脱重组分塔的塔底重组分重新返回反应器中循环利用。该工艺所用的原料相对来说比较便宜，所用的非极性萃取剂对环境的危害比较小，但是仍存在一定的弊端，第二萃取塔中所用的萃取剂碱液，容易产生大量的碱性废液，很难处理，会对环境产生很大的污染。
5、cn107188789b公开了一种催化反应精馏生产聚甲氧基二烷基醚的方法，采用反应精馏可以有效克服平衡转化率，促使平衡向正向进行，提高甲醛的平衡转化率。但是，并不能完全解决甲醛在高温下生成多聚甲醛堵塞反应装置的问题。烷基醇与甲醛在反应过程中会产生大量的水，并且与原料形成共沸物，精馏脱水时间过长，能耗高，生产效率不高，导致生产成本不理想，限制了聚甲氧基二烷基醚的工业化生产规模及其广泛应用。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法，通过“背包式”催化反应精馏装置可以将反应器中未反应的反应物在反应精馏段进行进一步反应，把参与的反应物甲醛全部转化掉，生产聚甲氧基二烷基醚，提高产率，降低生产成本。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法，以烷基醇和甲醛水溶液为原料，在催化剂作用下，利用“背包式”催化反应精馏装置可以将反应段中未反应的反应物在外挂反应器中进行进一步反应，外挂反应器补充过量烷基醇，把参与的反应物甲醛全部转化掉，从而生产部分聚甲氧基二烷基醚，提高产率。
4、化学反应式：
5、所述“背包式”催化反应精馏装置包括前置反应器1、精馏塔2和背包反应器4，前置反应器1、背包反应器4和精馏塔2之间用管道连接，精馏塔外部设置前置反应器1和背包反应器4。
6、优选地，本专利技术提供的背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法包括以下步骤：
7、s1、将特定配比烷基醇和甲醛水溶液经原料进口11进入前置反应器1中进行反应，反应后的聚甲氧基二烷基醚、副产物、烷基醇和甲醛水溶液混合物料从精馏塔2的中部进入精馏塔2的反应段22；
8、s2、反应段22内的混合物料在循环泵3的作用下通过管路由背包反应器4下部进入背包反应器4内，与背包反应器4内的催化剂接触反应，反应后的物料从背包反应器4上部输出，通过管路进入精馏塔2内；
9、s3、精馏塔2内的物料在循环泵3的作用下再次被泵入背包反应器4内，与通过补充进料装置6补充到背包反应器4内充足的烷基醇进一步反应，反应后的物料从背包反应器4上部输出，通过管路进入精馏塔2内；
10、s4、步骤s3往复循环，使原料和产物聚甲氧基二烷基醚的混合液反复在精馏塔2与背包反应器4之间循环，直到原料中的甲醛全部被反应掉，最后从精馏塔2底部的提馏段23采出产物聚甲氧基二烷基醚，进入精馏塔2顶部精馏段21组分为烷基醇和水以及部分反应副产物的轻组分，由精馏段21蒸出冷凝后进行处理。
11、所述步骤s1中加入的烷基醇和甲醛的摩尔配比为1：(0.5-1.4)，烷基醇和甲醛水溶液混合物在原料前置反应器1中的反应温度为80-120℃，催化剂为固体酸催化剂，装填的催化剂的量为反应物总质量的2％-4％。
12、优选地，所述固体酸催化剂为大孔阳离子交换树脂。
13、所述步骤s2-步骤s4中背包反应器4包括并联设置的n个背包反应器，每个背包反应器的下部通过一个循环泵与精馏塔2连通，背包反应器的设置数量与循环泵的数量一致，其中n≥3。
14、优选地，所述背包反应器4包括并联设置的3个背包反应器，分别为第一背包反应器41、第二背包反应器42和第三背包反应器43，与之相对应的循环泵也为3个，分别为第一循环泵31、第二循环泵32和第三循环泵33。
15、所述步骤s2-步骤s4中背包反应器4内装填的催化剂为固体酸催化剂，装填的催化剂的量为反应物总质量的2％-4％。
16、优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中加入的烷基醇和甲醛的摩尔配比为1：(0.5-1.4)，烷基醇和甲醛水溶液混合物在前置反应器(1)中的反应温度为80-120℃，装填的催化剂为固体酸催化剂，催化剂装填量为反应物总质量的2％-4％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2-步骤S4中背包反应器(4)包括并联设置的n个背包反应器，每个背包反应器的下部通过一个循环泵与精馏塔(2)连通，背包反应器的设置数量与循环泵的数量一致，其中n≥3。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述背包反应器(4)包括并联设置的3个背包反应器，分别为第一背包反应器(41)、第二背包反应器(42)和第三背包反应器(43)，与之相对应的循环泵也为3个，分别为第一循环泵(31)、第二循环泵(32)和第三循环泵(33)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2-步骤S4中背包反应器(4)内装填的催化剂为固体酸催化剂，装填的催化剂的
6.根据权利要求2和5所述的方法，其特征在于，所述固体酸催化剂为大孔阳离子交换树脂。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，物料在背包反应器(4)中的反应压力为0.1MPa-3.0MPa，反应温度为80℃-120℃，反应时间为2h-10h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1和步骤S2中加入的烷基醇为正丁醇、异丁醇、正己醇或异辛醇中的一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中精馏塔(2)底部提馏段(23)的设置的温度为100℃-300℃，精馏塔(2)顶部精馏段(21)设置的温度为50℃-200℃；反应物进入精馏塔(2)的流速为80-200kg/h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背包反应器(4)由塔壁和催化剂填料组成，其中催化剂以乱堆填料的形式填装于塔内；
...【技术特征摘要】
1.一种背包式连续反应精馏合成聚甲氧基二烷基醚的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中加入的烷基醇和甲醛的摩尔配比为1：(0.5-1.4)，烷基醇和甲醛水溶液混合物在前置反应器(1)中的反应温度为80-120℃，装填的催化剂为固体酸催化剂，催化剂装填量为反应物总质量的2％-4％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2-步骤s4中背包反应器(4)包括并联设置的n个背包反应器，每个背包反应器的下部通过一个循环泵与精馏塔(2)连通，背包反应器的设置数量与循环泵的数量一致，其中n≥3。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述背包反应器(4)包括并联设置的3个背包反应器，分别为第一背包反应器(41)、第二背包反应器(42)和第三背包反应器(43)，与之相对应的循环泵也为3个，分别为第一循环泵(31)、第二循环泵(32)和第三循环泵(33)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，商红岩，孙兰义，向家勇，王学会，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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