一种聚甲氧基二甲醚合成装置及其合成方法与流程

本发明涉及化工合成领域，尤其涉及一种聚甲氧基二甲醚合成装置及其合成方法。

背景技术：

聚甲氧基二甲醚,又名聚甲醛二甲醚、聚氧亚甲基二甲醚、聚甲氧基甲缩醛，是一类物质的通称，其简式可以表示为：CH₃O(CH₂O)nCH₃ (其中，n≥1，一般取值小于10, 以DMMn表示)。

世界上现有合成工艺二种路线，一种三聚甲醛路线，一种甲醛路线，三聚甲醛路线工艺简单，原料三聚甲醛成本过高，工业化后市场不好接受，甲醛路线工艺路线长，一次得率低分离困难，合成过程中有大量半缩醛生成，同成品沸点接近,难以从成品中分离清，加大了分离成本，影响产品质量。

世界各国和国内研究部门，多采用三聚甲醛的路线，但由于三聚甲醛价格昂贵，所以用此方法生产的聚甲氧基二甲醚成本过高。由甲醇和甲醛开始的制备方法中，水作为反应产物，在酸性催化剂存在下会水解聚甲氧基二甲醚，形成不稳定的半缩醛。而最终产品中含有半缩醛，将在一定程度上降低柴油混合物的闪点，进而损害该混合物的品质，同时，柴油混合物的闪点过低会导致不再能满足相关DIN标准规定的规格要求。而半缩醛与聚甲氧基二甲醚具有相近的沸点，半缩醛一旦生成，将很难从产品中分离出来。作为主要产物形成的二聚体同样具有低沸点，所以也同样降低了闪点，所以不太适合作为柴油添加剂。三聚甲醛路线，甲醛溶液路线都需要60%以上甲醛含量，现行的甲醛生产工艺提浓到60%需要一大笔费用。多聚甲醛路线，由于聚合时引发剂的存在影相到后期的聚合，结合水的存在含水量无法达到1%以下。很多研究部门的成果，由于成本问题无法进入工业化生产。

此外，α-聚甲醛分子量大，溶解过程粘度过大，使一般的搅办无法正常工作，聚合的产品不正常，世界上现有合成装置不能满足α-聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚时粘度大，使产品分布不合理，N值不好控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种聚甲氧基二甲醚合成装置及其合成方法，解决三聚甲醛路线原料成本高，甲醛路线工艺复杂分离费用大，最终产品成本高，α-聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚时粘度大，使产品分布不合理，N值不好控制的问题的聚甲氧基二甲醚的制备方法。

上述目的通过以下方案实现：

一种聚甲氧基二甲醚合成装置，包括溶解罐A、溶解罐B，溶解罐A上端设有甲缩醛进料口、α-聚甲醛进料口一，底部设有出口；

溶解罐A一侧设有顶部相互联通的第一聚合反应器、第二聚合反应器，第一聚合反应器底部进口与溶解罐A底部出口通过连通管一相连通，连通管一上安装有第一高压泵；

第二聚合反应器一侧设有溶解罐B，第二聚合反应器底部与溶解罐B顶部反应液进口相连通，溶解罐B顶部还设有α-聚甲醛进料口二；

溶解罐B一侧设有顶部相连通的第三聚合反应器、第四聚合反应器，第三聚合反应器底部与溶解罐B底部通过连通管二相连通，连通管二上安装有第二高压泵；

第四聚合反应器底部设有聚甲氧基二甲醚出料管道。

所述的聚甲氧基二甲醚合成装置，其特征在于，所述的第一聚合反应器、第二聚合反应器、第三聚合反应器、第四聚合反应器内填充有催化剂，催化剂采用阳离子树脂。

所述的聚甲氧基二甲醚合成装置，其特征在于，所述的第二聚合反应器底部与溶解罐B顶部反应液进口的连接管道、第四聚合反应器底部出料管道上分别设有第一安全阀门、第二安全阀。

一种利用权利要求1所述的合成装置制备聚甲氧基二甲醚的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、准备原料：按照重量份2:1的比例准备甲缩醛、α-聚甲醛；

2）、初次加入α-聚甲醛解聚：将准备好的甲缩醛加入到溶解罐A中，然后再通过α-聚甲醛进料口一加入α-聚甲醛，温度控制在80~180℃，时间控制在2~12h，使甲缩醛与α-聚甲醛充分溶解成混合液一；

3）、初次反应：溶解完成后，第一高压泵工作，将混合液送入到第一聚合反应器及第二聚合反应器中进行反应，温度50~150℃、压力1~3MPA，时间控制在20~30h，得到低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液，聚合度N1~3之间；

4）、第一高压泵工作，第二高压泵及溶解罐B不工作，将低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液送入到溶解罐B；

5）、再次加入α-聚甲醛解聚：溶解罐B工作，二次加入α-聚甲醛，加入量与第一次相同，溶解罐B温度控制在80~180℃，时间控制在2~12h，使得低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液与二次加入α-聚甲醛充分溶解成混合液二；

6）、再次反应：第一高压泵及溶解罐A不工作，第二高压泵工作，将混合液二送入到第三聚合反应器及第四聚合反应器中进行反应，温度50~150℃、压力1~3MPA，时间控制在20~30h，得到较高聚合度聚甲氧基二甲醚溶液，即聚甲氧基二甲醚成品，聚合度N2~5之间。

本发明的有益效果为：

1、本发明α-聚甲醛和甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚，同三聚甲醛合成的产品完全相同100%溶于柴油，长时间不分层完全互溶；

2、其他甲醛产品生产的聚甲氧基二甲醚，不进行严格分离只有30%左右溶于柴油，完全代替了三聚甲醛，使整个工艺简单加工费用成本低；

3、本发明结构设计新颖，可以将α-聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚时，甲缩醛和α-聚甲醛经过溶解罐A进行混合解聚，再配合第一聚合反应器、第二聚合反应器一次反应，溶解罐B容二次加入二次α-聚甲醛，经第三聚合反应器、第四聚合反应器再次反应，有效解决了α-聚甲醛加入时粘度大分布不理想，产品的成品N值可控，聚合的产品质量好；

4、本发明采用了先分解再聚合的工艺，解决了α-聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的技术难题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

聚甲氧基二甲醚合成装置，包括溶解罐A、溶解罐B，溶解罐A上端设有甲缩醛进料口1、α-聚甲醛进料口一2，底部设有出口；

溶解罐A一侧设有顶部相互联通的第一聚合反应器3、第二聚合反应器4，第一聚合反应器3底部进口与溶解罐A底部出口通过连通管一5相连通，连通管一5上安装有第一高压泵6；

第二聚合反应器4一侧设有溶解罐B，第二聚合反应器4底部与溶解罐B顶部反应液进口相连通，溶解罐B顶部还设有α-聚甲醛进料口二7；

溶解罐B一侧设有顶部相连通的第三聚合反应器8、第四聚合反应器9，第三聚合反应器8底部与溶解罐B底部通过连通管二10相连通，连通管二10上安装有第二高压泵11；

第四聚合反应器9底部设有聚甲氧基二甲醚出料管道12。

第一聚合反应器3、第二聚合反应器4、第三聚合反应器8、第四聚合反应器9内填充有催化剂13，催化剂采用阳离子树脂。

第二聚合反应器4底部与溶解罐B顶部反应液进口的连接管道、第四聚合反应器底部出料管道上分别设有第一安全阀门14、第二安全阀15。

一种利用合成装置制备聚甲氧基二甲醚的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、准备原料：按照重量份2:1的比例准备甲缩醛、α-聚甲醛；

2）、初次加入α-聚甲醛解聚：将准备好的甲缩醛加入到溶解罐A中，然后再通过α-聚甲醛进料口一加入α-聚甲醛，温度控制在80~180℃，时间控制在2~12h，使甲缩醛与α-聚甲醛充分溶解成混合液一；

3）、初次反应：溶解完成后，第一高压泵工作，将混合液送入到第一聚合反应器及第二聚合反应器中进行反应，温度50~150℃、压力1~3MPA，时间控制在20~30h，得到低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液，聚合度N1~3之间；

4）、第一高压泵工作，第二高压泵及溶解罐B不工作，将低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液送入到溶解罐B；

5）、再次加入α-聚甲醛解聚：溶解罐B工作，二次加入α-聚甲醛，加入量与第一次相同，溶解罐B温度控制在80~180℃，时间控制在2~12h，使得低聚合度聚甲氧基二甲醚溶液与二次加入α-聚甲醛充分溶解成混合液二；

6）、再次反应：第一高压泵及溶解罐A不工作，第二高压泵工作，将混合液二送入到第三聚合反应器及第四聚合反应器中进行反应，温度50~150℃、压力1~3MPA，时间控制在20~30h，得到较高聚合度聚甲氧基二甲醚溶液，即聚甲氧基二甲醚成品，聚合度N2~5之间。