一種聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)以及利用所述的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝。所述生產(chǎn)裝置系統(tǒng)包括反應(yīng)系統(tǒng)、吸附脫酸系統(tǒng)、第一精餾塔系統(tǒng)、吸附脫水系統(tǒng)、第二精餾塔系統(tǒng)、第三精餾塔系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點在于：①反應(yīng)產(chǎn)物在進(jìn)行精餾分離前進(jìn)行了脫酸處理，避免了反應(yīng)產(chǎn)物在精餾分離過程中分解的問題；②采用固定床對反應(yīng)產(chǎn)物脫酸處理，避免了堿洗方法會產(chǎn)生廢堿渣的問題；③將未反應(yīng)物在循環(huán)反應(yīng)前進(jìn)行脫水處理，避免了由于反應(yīng)體系水含量過多而產(chǎn)生過多副產(chǎn)物半縮醛問題；④將未反應(yīng)的甲縮醛、甲醛、PODE2和PODE5-8經(jīng)精餾分離后返回反應(yīng)釜進(jìn)行再反應(yīng)，提高了目標(biāo)產(chǎn)物PODE3-4的收率。
【專利說明】—種聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)本發(fā)明屬于新型綠色環(huán)保燃油組分和環(huán)保型溶劑的生產(chǎn)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種新型綠色燃油組分和環(huán)保型型溶劑聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0003]聚甲氧基二甲醚(簡稱P0DE)，分子式=CH3O(CH2O)nCH3 (其中，n≥1，不同η的PODE,以PODEn表示)。其中PODE2沸點105°C，溶解性能遠(yuǎn)超芳烴，是一種極具應(yīng)用前景的綠色環(huán)保溶劑。P0DE3_8是一種性能優(yōu)良的柴油添加組分，具有較高的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)(42%~51%不等)和十六烷值(60以上)。在催化柴油中加入20%，可提高其十六烷值20~30個點，同時可改善柴油在發(fā)動機(jī)中的燃燒質(zhì)量，提高熱效率，降低污染物排放，因此其被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的柴油添加劑組分。
[0004]近幾年，全球共申請PODE制備專利63項，其中中國專利39項。國外專利主要以德國巴斯夫和BP公司為主。巴斯夫公司是以甲縮醛和三氧雜環(huán)己烷為反應(yīng)原料，在酸性催化劑存在下制備PODE的工藝，對三氧雜環(huán)己烷和二烷基醚反應(yīng)制備PODE的方法進(jìn)行了研究。最近，該公司又申請了甲醇和甲醛為原料來制備PODE的專利，但由于水的存在，反應(yīng)會產(chǎn)生一些難以分離的副產(chǎn)物半縮醛，而最終產(chǎn)品中含有半縮醛，因此工藝路線比較復(fù)雜。BP公司是以甲醇、甲醛、二甲醚以及甲縮醛為原料合成聚甲醛二甲醚的工藝。該工藝首先將甲醇在高溫下氣相脫氫 可得到甲醛、甲醇、氫氣和一氧化碳的混合氣，進(jìn)一步冷卻主要使甲醇濃縮，收集甲醛，然后，甲醇和甲醛在多相酸性催化劑的存在下，于催化精餾塔中反應(yīng)得到甲縮醛和更高聚合度的P0DE。
[0005]國內(nèi)研究主要集中在中科院蘭州化物所和中石化上海研究院，中國發(fā)明專利CN102701923A公開了一種以甲醇和三聚甲醛為原料，離子液體為催化劑，此過程反應(yīng)條件溫和，分離簡單，但該技術(shù)的主要問題是催化劑和三聚甲醛價格昂貴，因此經(jīng)濟(jì)可行性不具優(yōu)勢，但具有一定的戰(zhàn)略意義。中國專利CN102040491A公開了一種以甲醇、甲縮醛、多聚甲醛為原料制備聚甲氧基二甲醚的方法，主要是涉及催化劑制備方法，沒有涉及到產(chǎn)物的分離問題。
[0006]綜上所述，所有已公開的專利的內(nèi)容主要集中在反應(yīng)原料的選擇和催化劑的制備上，對產(chǎn)物的分離與精制鮮有研究。產(chǎn)物精制與分離的難點就在于產(chǎn)物中甲醛難以分離且伴有副產(chǎn)物分解出甲醛，使產(chǎn)物中含有甲醛，這也正是現(xiàn)在未見工業(yè)生產(chǎn)裝置的原因所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及工藝。本發(fā)明的具體目的是提供一種特別適合作為柴油機(jī)燃油組分和環(huán)保型溶劑的聚甲醛二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及工藝。并且通過該生產(chǎn)裝置及工藝得到了產(chǎn)品PODE2和產(chǎn)品P0DE3_4，其中產(chǎn)品PODE2是一種性能優(yōu)異的綠色環(huán)保型溶劑；產(chǎn)品P0DE3-4即可作為柴油機(jī)燃油組分，又可作為綠色環(huán)保溶劑。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供高純度PODE2和P0DE3_4聚甲醛二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)及工藝。
[0008]本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:
1、一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于所述生產(chǎn)裝置系統(tǒng)包括:反應(yīng)系統(tǒng)、吸附脫酸系統(tǒng)、第一精餾塔系統(tǒng)、吸附脫水系統(tǒng)、第二精餾塔系統(tǒng)、第三精餾塔系統(tǒng):
所述反應(yīng)系統(tǒng)包括:原料甲縮醛儲罐、輕組分儲罐、重組分儲罐、進(jìn)料泵、出料泵、帶夾套和攪拌器的釜式反應(yīng)釜、冷卻器；
所述的吸附脫酸系統(tǒng)包括固定床吸附塔、解吸劑回收塔、解吸劑過熱器、解吸劑冷卻器、解吸劑中間罐、解吸劑泵；固定床內(nèi)裝有能夠吸附甲酸的固體吸附劑，所述固定床吸附塔數(shù)量為2個以上；
所述第一精餾系統(tǒng)，包括:第一精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器；
所述的吸附脫水系統(tǒng)，包括固定床吸附塔、解吸劑回收塔、解吸劑過熱器、解吸劑冷卻器、解吸劑中間罐、泵；固定床內(nèi)裝有用于吸附水的固體吸附劑，所述固定床吸附塔數(shù)量為2個以上； 所述第二精餾系統(tǒng)，包括:第二精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器；
所述第三精餾系統(tǒng)，包括:第三精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器。
[0009]2、根據(jù)技術(shù)方案I所述的一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述解吸劑回收塔為板式塔或填料塔，所述的吸附脫酸系統(tǒng)中固體吸附劑選自硅膠、分子篩、氧化鋁、固體超強(qiáng)堿、堿性樹脂和負(fù)載型固體堿；所述的吸附脫水系統(tǒng)中的固體吸附劑選自硅膠、分子篩、氧化鋁、大孔樹脂。
[0010]3、根據(jù)技術(shù)方案I或2所述的一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)料泵包括輕組分進(jìn)料泵、甲縮醛進(jìn)料泵和重組分進(jìn)料泵，所述吸附脫酸系統(tǒng)中的固定床吸附塔為脫酸吸附器，解吸收劑回收塔為解吸劑回收塔(14a)，所述吸附脫水系統(tǒng)中的固定床吸附塔為脫水吸附器，解吸劑回收塔為解吸劑回收塔(18a)。
[0011]本發(fā)明還公開了一種利用上述技術(shù)方案1-2任一生產(chǎn)裝置系統(tǒng)制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其具體技術(shù)方案為:
4、一種利用技術(shù)方案1、2或3任一所述的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于所述制備工藝包括以下步驟:
O原料進(jìn)料:首先在釜式反應(yīng)釜中加入催化劑和多聚甲醛，然后向釜式反應(yīng)釜中分別泵入甲縮醛、輕組分、重組分，所述甲縮醛含有重量百分?jǐn)?shù)10-15%的甲醇；
2)縮醛反應(yīng):開動反應(yīng)釜攪拌器，使得催化劑和反應(yīng)物料充分混合，將加熱蒸汽或?qū)嵊屯ㄈ敕磻?yīng)釜夾套中，升溫反應(yīng)釜，使多聚甲醛融化，維持一定的反應(yīng)溫度，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
3)反應(yīng)物吸附脫酸:在反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步處理以前先進(jìn)行脫甲酸處理，來自反應(yīng)釜的物料經(jīng)冷卻器降溫后送入吸附脫酸系統(tǒng)，所述吸附脫酸系統(tǒng)設(shè)有兩個以上的固定床吸附塔，一個固定床吸附塔達(dá)到飽和后進(jìn)入再生步驟，物料進(jìn)入其它已經(jīng)再生的固定床吸附塔中繼續(xù)吸附脫酸操作；固定床吸附塔對甲酸吸附飽和后進(jìn)行高溫再生；來自過熱器的高溫解吸劑通過固定床吸附塔將吸附劑上的甲酸解吸出來，再進(jìn)入解吸劑回收塔從塔底脫除甲酸，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐循環(huán)使用；
4)分離出輕組分:來自脫酸吸附器的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第一精餾塔，在塔頂分出輕組分進(jìn)入吸附脫水系統(tǒng)，輕組分包括:甲縮醛、甲醇、水、PODE2、甲醛；第一精餾塔塔底物是P0DE2_8的產(chǎn)物，進(jìn)入第二精餾塔塔系統(tǒng)進(jìn)一步分離；
5)輕組分吸附脫水:來自第一精餾塔塔頂物料冷卻后進(jìn)入固定床吸附塔脫水后進(jìn)入甲縮醛儲罐，物料通過脫水吸附器的液體空塔速度是1-10/小時、操作壓力0.1MPa~IMPa、操作溫度20°C~150°C，所述固定床吸附塔數(shù)量為2個以上，當(dāng)脫水吸附器對水吸附飽和后，物料進(jìn)入其它脫水吸附器，飽和的脫水吸附器進(jìn)行高溫再生，來自過熱器的高溫解吸劑通過固定床吸附塔將吸附劑上的水解吸出來，進(jìn)入再生劑回收塔從塔底脫除水，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐；再生劑選自低沸點烴類、醚或聚醚類、醇類、酮類，解吸劑溫度100-3000C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3/小時，解吸劑回收塔為板式塔或填料塔，板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力O-1MPa ；
6)分離出重組分:來自第一精餾塔塔底物流P0DE2_8進(jìn)入第二精餾塔，塔頂物流是P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔，塔底物流是P0DE5_8返回P0DE5_8儲罐；第二精餾塔采用板式塔或填料塔，塔板數(shù)10-40板，填料高度3-30，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40_150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分進(jìn)入第三精餾塔系統(tǒng)，塔頂冷凝器冷凝劑選自水、有機(jī)溶劑、鹽水和冷凝劑，溫度-10°C到80°C;塔底再沸器為虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源為水蒸氣或?qū)嵊停?br> 7)分離出產(chǎn)品:來自第二精餾塔塔頂物流P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔，塔頂物流是PODE2進(jìn)入PODE2產(chǎn)品儲罐，塔底物流是P0DE3_4進(jìn)入P0DE3_4產(chǎn)品儲罐；第三精餾塔可以采用板式塔或填料塔，塔板數(shù)10-4板，填料高度3-30米，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40_150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分作為產(chǎn)品PODE2進(jìn)入產(chǎn)品儲罐，合適的塔頂冷凝器冷凝劑選自水、有機(jī)溶劑和鹽水，冷凝劑溫度-10°C到80°C ;塔底再沸器為虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源為水蒸氣·或?qū)嵊汀?br> [0012]5、根據(jù)技術(shù)方案4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:步驟2)縮醛反應(yīng)的溫度為50 — 200°C，壓力為0.l_2Mpa，所述甲縮醛和多聚甲醛的摩爾比0.1-10,所述催化劑選自無機(jī)酸、磺酸、雜多酸、大孔陽離子交換酸性樹脂、沸石、硅酸鹽、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、固體超強(qiáng)酸和二氧化鋯。
[0013]6、根據(jù)技術(shù)方案4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:固體吸附劑選自硅膠、分子篩、氧化鋁、固體超強(qiáng)堿、堿性樹脂和負(fù)載型固體堿。
[0014]7、根據(jù)技術(shù)方案4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:在反應(yīng)物吸附脫酸步驟中，物料通過脫酸吸附器的液體空塔速度是1-10/小時，操作壓力
0.1MPa~IMPa，操作溫度20°C~100°C，脫酸吸附塔對甲酸吸附飽和后，要進(jìn)行高溫再生；來自過熱器的高溫解吸劑通過吸附塔將吸附劑上的甲酸解吸出來，再進(jìn)入解吸劑回收塔從塔底脫除甲酸，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐循環(huán)使用；合適的解吸劑選自低沸點烴類、醚、聚醚類、醇類和酮類，解吸劑溫度100-300°C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3/小時；解吸劑回收塔選自板式塔或填料塔，板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力0-lMPa?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種聚甲氧基二甲醚生產(chǎn)的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)圖。
[0016]1.輕組分儲罐，2.甲縮醛儲罐，3.重組分儲罐，4.輕組分進(jìn)料泵，5.甲縮醛進(jìn)料泵，6.重組分進(jìn)料泵，7-9.管道，10.釜式反應(yīng)器，11.出料泵，12.管道，
13.反應(yīng)產(chǎn)品冷卻器，14.脫酸吸附器，15.管道，16.第一精懼塔，16a.第一塔頂冷凝器，16b.第一塔底再沸器，17.管道，18.脫水吸附器，19.管道，20.管道，21.第二精餾塔，21a.第二塔頂冷凝器，21b.第二塔底再沸器，25.第三精餾塔，25a.第三塔頂冷凝器，25b.第三塔底再沸器
圖2是本發(fā)明吸附脫甲酸吸附劑再生工藝流程圖。
[0017]14.脫酸吸附器，14a.解吸劑回收塔，14b.解吸劑過熱器，14c.解吸劑中間罐，14d.解吸劑泵，14e.解吸劑冷卻器
圖3是本發(fā)明吸附脫水吸附劑再生工藝流程圖。
[0018]18.脫水吸附器，18a.解吸劑回收塔，18b.解吸劑過熱器，18c.解吸劑中間罐，18d.解吸劑泵，18f.解吸劑冷卻器
【具體實施方式】:
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的裝置以及利用改裝置的操作步驟進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說
明: 通過使用本發(fā)明的裝置和方法生產(chǎn)一種下式的聚甲氧基二甲醚(簡稱P0DE)，
CH3O (CH2O)nCH3
其中n=2-8 (不同η的PODE，以PODEn表示)。
[0019]本發(fā)明的生產(chǎn)聚甲氧基二甲醚的裝置系統(tǒng)，包括:反應(yīng)系統(tǒng)、吸附脫酸系統(tǒng)、第一精餾塔系統(tǒng)、吸附脫水系統(tǒng)、第二精餾塔系統(tǒng)、第三精餾塔系統(tǒng)。
[0020]所述反應(yīng)系統(tǒng)，包括:甲縮醛儲罐2、輕組分儲罐1、重組分儲罐3、輕組分進(jìn)料泵4、重組分進(jìn)料泵6、出料泵11、帶夾套和攪拌器的反應(yīng)釜10、反應(yīng)產(chǎn)品冷卻器13 ;將甲縮醛、輕組分、重組分和多聚甲醛按照預(yù)定比例送入釜式反應(yīng)器10中并且在酸性催化劑存在下反應(yīng)。該反應(yīng)一般在50-200°C、優(yōu)選90-150°C和0.l-2Mpa，優(yōu)選0.5-lMPa壓力下進(jìn)行。甲縮醛:低聚甲醛的摩爾比一般為0.1-10，優(yōu)選0.5-5。反應(yīng)產(chǎn)品通過冷卻器冷卻后泵入吸附脫酸系統(tǒng)。所述酸性催化劑可以是固體或液體酸為催化劑，合適的酸性催化劑為無機(jī)酸如濃硫酸、磺酸如三氟甲磺酸和對苯磺酸、雜多酸、大孔陽離子交換酸性樹脂、沸石、硅酸鹽、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、固體超強(qiáng)酸和二氧化鋯；夾套內(nèi)通入蒸汽用于加熱反應(yīng)物料，冷卻器用于冷卻反應(yīng)混合物。
[0021]所述的吸附脫酸系統(tǒng)，包括脫酸吸附器14、解吸劑回收塔14a、解吸劑過熱器14b、解吸劑冷卻器He、解吸劑中間罐14c、解吸劑泵14d ;脫酸吸附器的固定床內(nèi)裝有能夠吸附甲酸的固體吸附劑，合適的固體吸附劑可以是硅膠、分子篩、氧化鋁、固體超強(qiáng)堿、堿性樹脂、負(fù)載型固體堿等。來自反應(yīng)系統(tǒng)的冷卻物料進(jìn)入吸附脫酸系統(tǒng)，脫除甲酸后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。物料通過脫酸吸附器的液體空塔速度是1-10小時―1，優(yōu)選2-3小時―1 ;操作壓力
0.1MPa ~IMPa，優(yōu)選 0.1MPa ~0.5MPa ;操作溫度 20°C ~100°C，優(yōu)選 20°C ~50°C。脫酸吸附器對甲酸吸附飽和后，要進(jìn)行高溫再生；來自過熱器的高溫解吸劑通過吸脫酸附器14將吸附劑上的甲酸解吸出來，再進(jìn)入解吸劑回收塔14a從塔底脫除甲酸，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐14c循環(huán)使用；合適的解吸劑可以是低沸點烴類、醚或聚醚類、醇類、酮類等，解吸劑溫度100-300°C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3小時―1 ;解吸劑回收塔可以是板式塔或填料塔，理論板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力0-lMPa。
[0022]所述第一精餾系統(tǒng)，包括:第一精餾塔16、第一塔頂冷凝器16a、塔底再沸器16b ；來自吸附脫酸系統(tǒng)的物料進(jìn)入第一精餾塔16，塔頂蒸出組分進(jìn)入吸附脫水系統(tǒng)脫水，塔底組分是P0DE2_8進(jìn)入第二精餾塔21進(jìn)一步分離；第一精餾塔可以采用板式塔或填料塔，理論塔板數(shù)10-40理論板，填料高度3-30，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40-150°C ;塔頂冷凝器冷凝劑可以是水、有機(jī)溶劑、鹽水等，冷凝劑溫度-10-80°C ;塔底再沸器16b可以是虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源可以是水蒸氣或?qū)嵊汀?br> [0023]所述的吸附脫水系統(tǒng)，包括脫水吸附器18、解吸劑回收塔18a、解吸劑過熱器18b、解吸劑冷卻器18e、解吸劑中間罐18d、解吸劑泵18d ;脫水吸附器的固定床內(nèi)裝有能夠吸附水的固體吸附劑，合適的固體吸附劑可以是硅膠、分子篩、氧化鋁、大孔樹脂(包括鉀型、氫型、鈣型和鈉型樹脂)。來自第一精餾塔塔頂物料冷卻后進(jìn)入定床吸附器脫水后進(jìn)入甲縮醛儲罐。物料通過脫水吸附器的液體空塔速度是1-10小時―1，優(yōu)選2-3小時―1 ;操作壓力
0.1MPa ~IMPa，優(yōu)選 0.1MPa ~0.5MPa ;操作溫度 20°C ~150°C，優(yōu)選 20°C ~80°C。脫水吸附器18對水吸附飽和后，要進(jìn)行高溫再生，來自解吸劑過熱器18b的高溫解吸劑通過吸附器18將吸附劑上的水解吸出來，進(jìn)入解吸劑回收塔18a從塔底脫除水，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐；合適的再生劑可以是低沸點烴類、醚或聚醚類、醇類、酮類等，解吸劑溫度100-300°C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3小時―1 ;解吸劑回收塔可以是板式塔或填料塔，理論板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力0-lMPa。
[0024]所述第二精餾系統(tǒng)，包括:第二精餾塔21、塔頂冷凝器21a、塔底再沸器21b ;來自第一精餾塔塔底物流P0DE2_8進(jìn)入第二精餾塔21，塔頂物流是P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔25，塔底物流是P 0DE5_8返回P0DE5-8儲罐；第二精餾塔可以采用板式塔或填料塔，理論塔板數(shù)10-40理論板，填料高度3-30，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40_150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分進(jìn)入第三精餾塔系統(tǒng)，合適的塔頂冷凝器冷凝劑可以是水、有機(jī)溶劑、鹽水等，冷凝劑溫度-10_8(TC ;塔底再沸器可以是虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源可以是水蒸氣或?qū)嵊汀?br> [0025]所述第三精餾系統(tǒng)，包括:第三精餾塔25、第三塔頂冷凝器25a、第三塔底再沸器25b ;來自第二精餾塔塔頂物流P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔25，塔頂物流是PODE2進(jìn)入PODE2產(chǎn)品儲罐，塔底物流是P0DE3_4進(jìn)入P0DE3_4產(chǎn)品儲罐；第三精餾塔可以采用板式塔或填料塔，理論塔板數(shù)10-40理論板，填料高度3-30，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40-150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分作為產(chǎn)品PODE2進(jìn)入產(chǎn)品儲罐，合適的塔頂冷凝器冷凝劑可以是水、有機(jī)溶劑、鹽水等，冷凝劑溫度-10-80°C ;塔底再沸器可以是虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源可以是水蒸氣或?qū)嵊汀?br> [0026]本發(fā)明一種聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)工藝過程包括如下步驟
1)原料進(jìn)料:首先在釜式反應(yīng)釜中加入一定量的催化劑和多聚甲醛，然后按照一定比例向反應(yīng)器中分別泵入甲縮醛(含有重量百分?jǐn)?shù)10-15%的甲醇)、輕組分、重組分；
2)縮醛反應(yīng):開動反應(yīng)釜攪拌器，使得催化劑和反應(yīng)物料充分混合，將加熱蒸汽或?qū)嵊屯ㄈ敕磻?yīng)釜夾套中，升溫反應(yīng)釜，使多聚甲醛融化，維持一定的反應(yīng)溫度若干小時，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
3)反應(yīng)物吸附脫酸:反應(yīng)產(chǎn)物中含有甲酸，甲酸不僅能夠腐蝕后續(xù)管道及設(shè)備，還會促使產(chǎn)物分解，因此，在反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步處理以前先進(jìn)行脫甲酸處理。來自反應(yīng)釜的物料經(jīng)冷卻器降溫后送入脫酸吸附器，一般至少設(shè)有兩個脫酸吸附器，一個脫酸吸附器達(dá)到飽和后進(jìn)入再生步驟，物料進(jìn)入另一個已經(jīng)再生的脫酸吸附器中繼續(xù)吸附脫酸操作；所述的脫酸吸附器見圖2，圖2為對脫酸吸附器進(jìn)行再生的流程圖。將飽和的脫酸吸附器14頂部依次連接解吸劑過熱器14b，解吸劑中間罐14c，解吸劑冷卻器14e，解吸劑回收塔14a，解吸劑回收塔與飽和的脫酸吸附器14底部連接，并形成回路。對解吸附器14進(jìn)行脫甲酸吸附劑再生。
[0027]4)分離出輕組分:來自脫酸吸附器的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第一精餾塔，在塔頂分出輕組分進(jìn)入吸附脫水系統(tǒng)，輕組分包括:甲縮醛、甲醇、水、P0DE2、甲醒，由于PODE2是本發(fā)明的產(chǎn)品之一，盡量減少輕組分中PODE2的含量；第一精餾塔塔底物是P0DE2_8的產(chǎn)物，進(jìn)入第二精餾塔塔系統(tǒng)進(jìn)一步分離。
[0028]5)輕組分吸附脫水:輕組分將作為生產(chǎn)聚甲氧基二甲醚的原料之一，其中的水會使反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜化，會生成一些難以分離的半縮醛類副產(chǎn)物，所以在反應(yīng)以前必須除去。來自第一精餾塔塔頂物料經(jīng)冷卻器降溫后送入脫水吸附器，一般至少設(shè)有兩個脫水吸附器，一個脫水吸附器達(dá)到飽和后進(jìn)入再生階段，物料進(jìn)入另一個已經(jīng)再生的脫水吸附器中繼續(xù)吸附脫水操作；所述的脫水吸附器見圖3，圖3為對脫水吸附器進(jìn)行再生的流程圖。將飽和的脫水吸附器18頂部依次連接解吸劑過熱器18b，解吸劑中間罐18c，解吸劑冷卻器18f，解吸劑回收塔18a，解吸劑回收塔18a與飽和的脫水吸附器14底部連接，并形成回路。對解吸附器18進(jìn)行脫水吸附劑再生。
[0029]6)分離出重組分:來自第一精餾塔塔底物流P0DE2_8產(chǎn)物進(jìn)入第二精餾塔，從塔底分出P0DE5_8的重組分，返回重組分儲罐；從塔頂分離出P0DE2-4組分進(jìn)入第三精餾塔進(jìn)一步分離出產(chǎn)品；· 7)分離出產(chǎn)品:來自第二精餾塔塔頂P0DE2_4組分進(jìn)入第三精餾塔，從塔頂?shù)玫礁呒兌萈ODE2產(chǎn)品，塔底得到頂P0DE2_4產(chǎn)品。
[0030]下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，需要指出的是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受實施例的約束。
[0031]實施例1
首先向反應(yīng)釜10中投入大孔強(qiáng)酸性樹脂600公斤、多聚甲醛2700公斤，從甲縮醛儲罐2用泵5向反應(yīng)釜10中泵入甲縮醛3700公斤；
開動反應(yīng)釜攪拌器，使得催化劑和反應(yīng)物料充分混合，將加熱蒸汽或?qū)嵊屯ㄈ敕磻?yīng)爸夾套中，緩慢加熱反應(yīng)爸至150°C恒溫6小時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),停止加熱,取樣分析反應(yīng)產(chǎn)物組成，結(jié)果如表1所示(以重量百分?jǐn)?shù)表示)。
[0032]用泵11將反應(yīng)產(chǎn)物通過管線12泵入冷卻器13降低物料溫度至40°C，然后進(jìn)入脫甲酸吸附器14脫除甲酸后進(jìn)入第一精餾塔16 ;脫酸吸附器內(nèi)裝有500千克負(fù)載型固體堿，物料流過脫酸吸附器的空塔速度是2小時―1 ；
在第一精餾精餾塔內(nèi)，塔頂輕組分通過管線17進(jìn)入脫水吸附器18脫水后送入輕組分中間罐；塔底產(chǎn)品通過管線20進(jìn)入第二精餾塔21，第一精餾塔塔頂、底組分見表1物流17和20 ;第一精餾塔填料高度6米，操作壓力0.1MPa，塔頂溫度60°C，塔頂冷卻水35°C ;脫水吸附器18中裝3A分子篩；
在第二精餾塔內(nèi)，塔頂物流是產(chǎn)品PODE2_4，通過管線24進(jìn)入第三精餾塔，其組成見表1物流24 ;塔底物料是重組分PODE5_8，通過管線22進(jìn)入重組分儲罐。第二精餾塔是填料塔，填料高度10米，操作壓力0.005MPa，塔頂溫度102°C ；
在第三精餾塔中，從塔頂分出產(chǎn)品PODE2，從塔底分出P0DE3_4，組成分別見表1的26和27物流；第三精餾塔是填料塔，塔高12米，常壓操作，塔頂溫度106°C。
[0033]表1相關(guān)物流重量百分含量與總量
【權(quán)利要求】
1.一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于所述生產(chǎn)裝置系統(tǒng)包括:反應(yīng)系統(tǒng)、吸附脫酸系統(tǒng)、第一精餾塔系統(tǒng)、吸附脫水系統(tǒng)、第二精餾塔系統(tǒng)、第三精餾塔系統(tǒng): 所述反應(yīng)系統(tǒng)包括:原料甲縮醛儲罐、輕組分儲罐、重組分儲罐、進(jìn)料泵、出料泵、帶夾套和攪拌器的釜式反應(yīng)釜、冷卻器； 所述的吸附脫酸系統(tǒng)包括固定床吸附塔、解吸劑回收塔、解吸劑過熱器、解吸劑冷卻器、解吸劑中間罐、解吸劑泵；固定床內(nèi)裝有能夠吸附甲酸的固體吸附劑，所述固定床吸附塔數(shù)量為兩個以上； 所述第一精餾系統(tǒng)，包括:第一精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器； 所述的吸附脫水系統(tǒng)，包括固定床吸附塔、解吸劑回收塔、解吸劑過熱器、解吸劑冷卻器、解吸劑中間罐、解吸劑泵；固定床內(nèi)裝有用于吸附水的固體吸附劑，所述固定床吸附塔數(shù)量為兩個以上； 所述第二精餾系統(tǒng)，包括:第二精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器； 所述第三精餾系統(tǒng)，包括:第三精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述解吸劑回收塔為板式塔或填料塔，所述的吸附脫酸系統(tǒng)中固體吸附劑選自硅膠、分子篩、氧化鋁、固體超強(qiáng)堿、堿性樹脂和負(fù)載型固體堿；所述的吸附脫水系統(tǒng)中的固體吸附劑選自硅膠、分子篩、氧化鋁、大孔樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制備聚甲氧基二甲醚的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)料泵包括輕組分進(jìn)料泵、甲縮醛進(jìn)料泵和重組分進(jìn)料泵，所述吸附脫酸系統(tǒng)中的固定床吸附塔為脫酸吸附器，解吸劑回收塔為解吸劑回收塔(14a)，所述吸附脫水系統(tǒng)中的固定床吸附塔為脫水吸附器，`解吸劑回收塔為解吸劑回收塔(18a)。
4.一種利用權(quán)利要求1、2或3任一所述的生產(chǎn)裝置系統(tǒng)制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于所述制備工藝包括以下步驟: 1)原料進(jìn)料:首先在釜式反應(yīng)釜中加入催化劑和多聚甲醛，然后向釜式反應(yīng)釜中分別泵入甲縮醛、輕組分、重組分，所述甲縮醛含有重量百分?jǐn)?shù)10-15%的甲醇； 2)縮醛反應(yīng):開動反應(yīng)釜攪拌器，使得催化劑和反應(yīng)物料充分混合，將加熱蒸汽或?qū)嵊屯ㄈ敕磻?yīng)釜夾套中，升溫反應(yīng)釜，使多聚甲醛融化，維持一定的反應(yīng)溫度，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)； 3)反應(yīng)物吸附脫酸:在反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步處理以前先進(jìn)行脫甲酸處理，來自反應(yīng)釜的物料經(jīng)冷卻器降溫后送入吸附脫酸系統(tǒng)，所述吸附脫酸系統(tǒng)設(shè)有兩個以上的固定床吸附塔，一個固定床吸附塔達(dá)到飽和后進(jìn)入再生步驟，物料進(jìn)入其它已經(jīng)再生的固定床吸附塔中繼續(xù)吸附脫酸操作；固定床吸附塔對甲酸吸附飽和后進(jìn)行高溫再生；來自過熱器的高溫解吸劑通過固定床吸附塔將吸附劑上的甲酸解吸出來，再進(jìn)入解吸劑回收塔從塔底脫除甲酸，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐循環(huán)使用； 4)分離出輕組分:來自脫酸吸附器的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第一精餾塔，在塔頂分出輕組分進(jìn)入吸附脫水系統(tǒng)，輕組分包括:甲縮醛、甲醇、水、PODE2、甲醛；第一精餾塔塔底物是P0DE2_8的產(chǎn)物，進(jìn)入第二精餾塔塔系統(tǒng)進(jìn)一步分離； 5)輕組分吸附脫水:來自第一精餾塔塔頂物料冷卻后進(jìn)入固定床吸附塔脫水后進(jìn)入甲縮醛儲罐，物料通過脫水吸附器的液體空塔速度是1-10/小時、操作壓力0.1MPa~IMPa、操作溫度20°C~150°C，所述固定床吸附塔數(shù)量為2個以上，當(dāng)脫水吸附器對水吸附飽和后，物料進(jìn)入其它脫水吸附器，飽和的脫水吸附器進(jìn)行高溫再生，來自過熱器的高溫解吸劑通過固定床吸附塔將吸附劑上的水解吸出來，進(jìn)入解吸劑回收塔從塔底脫除水，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐；解吸劑回收塔中的再生劑選自低沸點烴類、醚或聚醚類、醇類、酮類，解吸劑溫度100-300°C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3/小時，解吸劑回收塔為板式塔或填料塔，板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力O-1MPa ； 6)分離出重組分:來自第一精餾塔塔底物流PODE^8進(jìn)入第二精餾塔，塔頂物流是P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔，塔底物流是P0DE5_8返回P0DE5_8儲罐；第二精餾塔采用板式塔或填料塔，塔板數(shù)10-40板，填料高度3-30，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40_150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分進(jìn)入第三精餾塔系統(tǒng)，塔頂冷凝器冷凝劑選自水、有機(jī)溶劑、鹽水和冷凝劑，溫度-10°C到80°C;塔底再沸器為虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源為水蒸氣或?qū)嵊停? 7)分離出產(chǎn)品:來自第二精餾塔塔頂物流P0DE2_4進(jìn)入第三精餾塔，塔頂物流是PODE2進(jìn)入PODE2產(chǎn)品儲罐，塔底物流是P0DE3_4進(jìn)入P0DE3_4產(chǎn)品儲罐；第三精餾塔可以采用板式塔或填料塔，塔板數(shù)10-4板，填料高度3-30米，操作壓力Ο-lMpa，塔頂溫度40_150°C，塔頂物料經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后一部分回流，一部分作為產(chǎn)品PODE2進(jìn)入產(chǎn)品儲罐，合適的塔頂冷凝器冷凝劑選自水、有機(jī)溶劑和鹽水，冷凝劑溫度-10°C到80°C ;塔底再沸器為虹吸式再沸器或釜式再沸器，熱源為水蒸氣或?qū)嵊汀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:步驟2)縮醛反應(yīng)的溫度為50 — 200°C，壓力為0.l_2Mpa，所述甲縮醛和多聚甲醛的摩爾比0.1_10，所述催化劑選自無機(jī)酸、磺酸、雜多酸、大孔陽離子交換酸性樹脂、沸石、硅酸鹽、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、固體超強(qiáng)酸和二氧化鋯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:固體吸附劑選自硅膠、分子篩 、氧化鋁、固體超強(qiáng)堿、堿性樹脂和負(fù)載型固體堿。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備聚甲氧基二甲醚的制備工藝，其特征在于:在反應(yīng)物吸附脫酸步驟中，物料通過脫酸吸附器的液體空塔速度是1-10小時操作壓力0.1MPa~IMPa，操作溫度20°C~100°C，脫酸吸附塔對甲酸吸附飽和后，要進(jìn)行高溫再生；來自過熱器的高溫解吸劑通過吸附塔將吸附劑上的甲酸解吸出來，再進(jìn)入解吸劑回收塔從塔底脫除甲酸，塔頂蒸出解吸劑進(jìn)入解吸劑中間罐循環(huán)使用；合適的解吸劑選自低沸點烴類、醚、聚醚類、醇類和酮類，解吸劑溫度100-300°C，解吸劑循環(huán)量是0.3-3小時―1 ;解吸劑回收塔選自板式塔或填料塔，板數(shù)5-20塊，填料高度3-10米，操作壓力0-lMPa。
【文檔編號】C07C41/58GK103848730SQ201410008770
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王云芳, 陳建國, 邢金仙, 司繼亮, 延榮貴, 邢燕 申請人:東營市潤成碳材料科技有限公司, 中國石油大學(xué)(華東), 青島珀特化工技術(shù)服務(wù)有限公司