CN105566078A - 一种制备聚甲氧基二甲醚dmm3-5的气相耦合方法 - Google Patents

一种制备聚甲氧基二甲醚dmm3-5的气相耦合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，以铁钼法或银法制取的含有甲醛的气相产物作为起始原料，起始原料自甲醇氧化反应器的出口经换热、精脱水后，直接进入气相法制备聚甲氧基二甲醚的满室床反应器中，与分馏得到的轻组分DMM1～2进行逆流缩聚反应；或者经换热、精脱水后，进入萃取塔中，经过轻组分DMM1～2萃取吸收后再进入气相法制备聚甲氧基二甲醚的满室床反应器中进行顺流缩聚反应。该方法优化了工艺流程，创造了新的制备聚甲氧基二甲醚的技术路线；不但省去了大量设备、管线、内件设施，节省了投资、降低了生产成本，并且最大化的节能减排，为大型化、连续化、集约化生产打下了坚实基础。

Description

一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法
技术领域
本发明涉及一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，具体涉及：以铁钼法或银法(以下简称两法)制取的含有甲醛的产物作为起始原料，经换热、精脱水后直接进入气相法满室床反应器中与分馏轻组分DMM1-2进行逆流缩聚反应，或者精脱水后进过萃取剂DMM1-2萃取后再通入气相法满室床反应器中进行顺流缩聚反应。
背景技术
目前，采用两法制取甲醛水溶液的生产技术，其有效成分含量高，工艺简单、投资少、见效快。是目前制取甲醛水溶液的基本方法。以甲醛水溶液作为起始原料制备聚甲氧基二甲醚，通常有两种方法，一是液相法：以甲醛水溶液作为起始原料，经过浓缩、萃取、脱水、解析后变成气相纯甲醛，再与甲缩醛或分馏轻组分(DMM1-2)进行缩聚反应而得到目标产物DMM3-5；另一种是固相法：也是以甲醛水溶液作为起始原料，经蒸馏浓缩、聚合、喷雾甩干、烘干、造粒后制成多聚甲醛或三聚甲醛，再与甲缩醛或分馏组分(DMM1-2)混合溶化后进行缩聚反应；上述两种制备聚甲氧基二甲醚的工艺流程，都是以甲醛水溶液作为起始原料，或经浓缩、萃取、解析而得其气相甲醛，或经浓缩、聚合、喷雾、干燥得其固体甲醛如三聚甲醛和多聚甲醛，而后气相甲醛或固体甲醛再与甲缩醛进行反应。但这个反应是缩聚反应，水是不利因素必须先除掉，因此才有上述的或是萃取脱水或是聚合干燥脱水的工艺设计流程，如专利CN104722249A、CN204569778u、CN10506165A、CN204874344u，但都存在着流程冗长、工艺重复、原材料浪费等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，以两法制取的含有甲醛的气相产物作为起始原料，起始原料自甲醇氧化反应器的出口经换热、精脱水后，直接进入气相法制备聚甲氧基二甲醚的满室床反应器中，与分馏得到的轻组分DMM1-2(也可用甲缩醛)进行逆流(或叫错流)缩聚反应，或者经换热、精脱水后，再经过轻组分DMM1-2萃取吸收后进入气相法制备聚甲氧基二甲醚的满室床反应器中进行顺流缩聚反应。
本发明还提供一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合装置，省去了大量的设备，简化了流程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，包括以下步骤：
(1)换热：甲醇和空气以传统的两法为制备方法，制得含有甲醛气体的混合气体；将制得的混合气体进行换热；
(2)精脱水：将步骤(1)换热后的混合气体进行精脱水直至混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％；
(3)缩聚反应：将步骤(2)脱除水分后得到的混合气体直接与轻组分DMM1-2(也可用甲缩醛)进行逆流接触进行逆流缩聚反应；或者将步骤(2)脱除水分后得到的混合气体进行萃取，经过萃取剂DMM1-2萃取吸收后再进行顺流缩聚反应；
(4)分馏：将步骤(3)得到的缩聚产物通入到分馏系统中进行分馏，其中：目标产物DMM3-5采收，轻组分DMM1-2返回至步骤(3)中继续进行逆流缩聚反应或顺流缩聚反应，重组分DMM6-10通入到分解装置中；
(5)分解：将步骤(4)得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中进行分解，其中：目标产物DMM3-5采收，轻组分DMM1-2返回至步骤(3)中继续进行逆流缩聚反应或顺流缩聚反应。
上述技术方案中，所述的气相耦合方法具体为：
(1)换热：甲醇和空气在甲醇氧化器中，以传统的两法为制备方法，制得含有甲醛气体的混合气体，该混合气体的原料组成如下表所示；该混合气体自甲醇氧化器出料口排出进入换热器中进行换热；
所述换热器为列管换热器，壳程进氧化原料冷甲醇，管程进所述的混合气体，反之亦然；所述换热器：进口温度为100-800℃，优选200-600℃，出口温度为100-200℃，优选100-150℃。
(2)精脱水：将步骤(1)经换热器换热后的混合气体通入到精脱塔中进行精脱水，脱除混合气体中的水分，直至混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％，得到几乎不含水分的混合气体；所述的精脱水条件为：温度为40-150℃、压力为0.1-2.0Mpa。
(3)缩聚反应：将步骤(2)精脱水后得到的混合气体直接通入模块催化剂满室床反应装置A中进行逆流缩聚反应，或者通入萃取塔中进行萃取后再通入满模块催化剂满室床反应装置B中进行顺流缩聚反应：
①逆流缩聚反应：将步骤(2)精脱水后得到的混合气体从精脱塔顶部的排气口b导入到模块催化剂满室床反应装置A下部的进气口d，从而进入模块催化剂满室床反应装置A的气相通道中；分馏轻组分DMM1-2由模块催化剂满室床反应装置A上部的进液口c导入，从而进入到模块催化剂满室床反应装置A的液相通道中；气体自下而上，液体自上而下，气液两相在装满模块催化剂的满室床内，通过气液逆流接触、传质传热进行缩聚反应生成DMM1-10，DMM1-10进入分馏系统，未反应的残余气体经顶部的排气口d排出至甲醇氧化器中；
所述的模块催化剂满室床反应装置A，顶部温度40-150℃，优选50-70℃，顶部压力0.1-2.0MPa；底部温度为35-200℃，优选55-120℃；
所述的分馏轻组分DMM1-2的质量空速为0.1-5.5h-1；
分馏轻组分DMM1-2的摩尔量为精脱水后得到的混合气体(即几乎不含水分的混合气体)中甲醛摩尔量的1～10倍，优选为1～3倍；
所述模块催化剂中的活性催化剂为固体酸催化剂，优选树脂催化剂，也可是分子筛类、杂多酸类、超强酸类；本实施例中用的是本公司—凯瑞环保科技股份有限公司生产的、具有自主知识产权的树脂催化剂。
②顺流缩聚反应：将步骤(2)精脱水后得到的混合气体从精脱塔顶部的排气口b导入到萃取塔下部的进气口c，从而进入到萃取塔内部的气体分布器中，气体自下而上；萃取剂由萃取塔上部的进液口b导入，从而进入萃取塔的上部液体分布器，自上而下；所述的萃取剂和脱除水分后的几乎不含水分的混合气体相互接触进行萃取吸收，其中，萃取塔顶部得到萃余气体由排气口c返回到甲醇氧化器中循环利用，萃取塔底部得到含有甲醛的萃取液；所述的含有甲醛的萃取液由萃取塔底部的排液口c导入到模块催化剂满室床反应装置B上部的进液口d中，从而进入到模块催化剂满室床反应装置B的液相通道中、且顺流而下，在模块催化剂的作用下进行顺流缩聚反应生成DMM1-10，DMM1-10通入分馏系统中，产物中气相组分从模块催化剂满室床反应装置B顶部的排气口e导出后经常规冷凝系统冷凝后导入到分馏系统中进行分馏。
所述的萃取剂为DMM1-2(也可用甲缩醛)，萃取剂的摩尔量为精脱水后得到的混合气体(即几乎不含水分的混合气体)中甲醛摩尔量的1～10倍，优选为1～3倍；
所述的萃取条件为：温度为常温或不高于150℃，压力为0.1-3.0MPa；
所述的模块催化剂满室床反应装置B，顶部温度40-150℃，优选50-70℃，顶部压力为0.1-2.0MPa；底部温度为35-180℃，优选55-120℃；
所述的含有甲醛的萃取液的质量空速为0.1-5.5h-1；
所述模块催化剂中的催化剂为固体酸催化剂，优选树脂催化剂，也可是分子筛类、杂多酸类、超强酸类；本实施例中用的是本公司—凯瑞环保科技股份有限公司生产的、具有自主知识产权的树脂催化剂。
(4)分馏：将步骤(3)的模块催化剂满室床反应装置A中得到的产物DMM1-10通入到分馏系统中进行分馏，或者将满模块催化剂满室床反应装置B中得到的产物DMM1-10和冷凝后的气相组分通入到分馏系统中进行分馏；其中，分馏得到的目标产物DMM3-5采收，分馏得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A或者萃取塔中循环利用，分馏得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中；
分馏系统为现有的精馏塔，精馏条件：塔顶温度为42～105℃、塔顶压力0～0.5MPa、塔顶回流比为0.5～5.0；塔底温度150～300℃；
(5)分解：将步骤(4)得到的重组分DMM6-10通入到现有的分解装置中按照常规方法进行分解，其中，分解得到的目标产物DMM3-5采收，分解得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A或者萃取塔中循环利用。
分解装置为现有的降解反应器，塔顶的温度为50～150℃，压力为0.1～1.0MPa；塔底的温度为120～300℃。
本发明还提供一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合装置，包括甲醇氧化器、换热器、精脱塔、萃取塔、模块催化剂满室床反应装置A、模块催化剂满室床反应装置B、分馏系统、分解装置：
所述甲醇氧化器的出料口与所述换热器的进气口a相连接，进料口与所述换热器导出热甲醇用的排液口a连接；
所述换热器的进液口a与盛放有冷甲醇的容器相连接，排气口a与所述精脱塔的进气口b相连接；
所述精脱塔的排液口b与盛放有水的容器相连接，排气口b分为两路，一路与所述萃取塔的进气口c相连接，一路与模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置A的排气口d与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口c与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口d与分馏系统的液相进口相连接；
所述萃取塔的排气口c与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口b与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口c与所述模块催化剂满室床反应装置B的进液口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置B的排气口e通过常规冷凝系统与分馏系统的气相进口相连接，排液口e也与分馏系统的液相进口相连接；
所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I分为两路，一路与所述萃取塔进液口b相连接，一路与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，重组分DMM6-10出口与所述分解装置的重组分DMM6-10进口相连接，DMM3-5出口I与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5；
所述分解装置的轻组分DMM1-2出口II分为两路，一路与所述的萃取塔进液口b相连接，一路与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，DMM3-5出口II与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5。
上述技术方案中，所述精脱塔的排气口b可任选其中一条支路开通：当排气口b仅与所述萃取塔的进气口c相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述萃取塔进液口b相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述萃取塔进液口b相通；当排气口b仅与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通。
上述技术方案中，所述的模块催化剂满室床反应装置A和模块催化剂满室床反应装置B包括满室床反应器、模块催化剂，所述的模块催化剂包括催化剂、金属丝网、金属丝网波纹板；所述的模块催化剂由所述的金属丝网、金属丝网波纹板间隔平行设置，两片金属丝网之间盛装所述的催化剂颗粒形成催化剂层，且该催化剂层内的所述催化剂颗粒被所述的金属丝网波纹板隔开放置；所述的模块催化剂内所述的催化剂层间隔设置；所述的催化剂层形成液相通道，相邻的所述催化剂层之间的金属丝波纹板层构成气相通道；
所述的满室床反应器内填装所述的模块催化剂并上下预留有进料空间或安装进料分布器空间，所述的模块催化剂为多块，自上而下叠摞设置，且所述的气相通道、液相通道是上下竖直设置。
所述的满室床反应器内，相邻层所述的模块催化剂的气相通道与液相通道相对设置。
所述的金属丝网与金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板。
所述的催化剂层间隔一层或两层金属丝网波纹板设置；所述的催化剂层是由两层所述金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板设置且内部填充所述催化剂颗粒。
所述的金属丝网、金属丝网波纹板是由不锈钢材料制成，所述的金属丝网或金属丝网波纹板也可由带孔的不锈钢板替换。。
所述的金属丝网、金属丝网波纹板上下竖直设置。
气相物料由满室床底部进入，液相物料由满室床的上部进入。
所述的催化剂层设置加强外壁，将所述的金属丝网与不锈钢带孔波纹板双层作为所述的催化剂层的外壁。
所述的模块催化剂由金属丝在外围固定或所述的模块催化剂外轮廓由所述的金属丝网包裹固定，呈几何形状。
本发明的优点：
1、创造了新的制备聚甲氧基二甲醚的技术路线；
2、与现有工艺技术相比，省去了大量设备、管线、内件设施；
3、优化了工艺流程；
4、节省了投资、降低了生产成本；
5、最大化的节能减排；
6、为大型化、连续化、集约化生产打下了坚实基础。
附图说明：
图1：本发明方法的工艺流程图；
图2：本发明模块催化剂满室床反应装置A和B的整体结构剖面示意图；
图3：是本发明的圆柱体型模块催化剂剖面示意图；
图4：是本发明的立方体型模块催化剂剖面示意图；
其中，1-金属丝网，2-金属丝网波纹板，3-催化剂，4-催化剂层，5-固定模块催化剂外轮廓的金属丝网，6-液相通道，7-气相通道，8-模块催化剂，9-进料空间，10-液相物料，11-气相物料，12-分馏系统，13-甲醇氧化器，14-换热器，15-精脱塔，16-萃取塔，17-模块催化剂满室床反应装置A，18-模块催化剂满室床反应装置B，19-分解装置。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合装置，如图1、2、3、4所示，包括甲醇氧化器13、换热器14、精脱塔15、萃取塔16、模块催化剂满室床反应装置A17、模块催化剂满室床反应装置B18、分馏系统12、分解装置19：
所述甲醇氧化器的出料口与所述换热器的进气口a相连接，进料口与所述换热器导出热甲醇用的排液口a连接；
所述换热器的进液口a与盛放有冷甲醇的容器相连接，排气口a与所述精脱塔的进气口b相连接；
所述精脱塔的排液口b与盛放有水的容器相连接，排气口b分为两路，一路与所述萃取塔的进气口c相连接，一路与模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置A的排气口d与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口c与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口d与分馏系统的液相进口相连接；
所述萃取塔的排气口c与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口b与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口c与所述模块催化剂满室床反应装置B的进液口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置B的排气口e通过常规冷凝系统与分馏系统的气相进口相连接，排液口e也与分馏系统的液相进口相连接；
所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I分为两路，一路与所述萃取塔进液口b相连接，一路与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，重组分DMM6-10出口与所述分解装置的重组分DMM6-10进口相连接，DMM3-5出口I与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5；
所述分解装置的轻组分DMM1-2出口II分为两路，一路与所述的萃取塔进液口b相连接，一路与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，DMM3-5出口II与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5。
所述精脱塔15的排气口b分为两路，可任选其中一条支路开通：当排气口b仅与所述萃取塔的进气口c相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述萃取塔进液口b相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述萃取塔进液口b相通；当排气口b仅与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通。
所述模块催化剂满室床反应装置A17和模块催化剂满室床反应装置B18为相同的装置，包括满室床反应器、模块催化剂8：
所述的模块催化剂包括催化剂3、金属丝网1、金属丝网波纹板2；所述的模块催化剂由所述的金属丝网、金属丝网波纹板间隔平行设置，两片金属丝网之间盛装所述的催化剂颗粒形成催化剂层4，且该催化剂层内的所述催化剂颗粒被所述的金属丝网波纹板隔开放置；所述的模块催化剂内所述的催化剂层间隔设置；
所述的催化剂层形成液相通道6，相邻的所述催化剂层之间的金属丝波纹板层构成气相通道7；
所述的满室床反应器内填装所述的模块催化剂并上下预留有进料空间9或安装进料分布器空间，所述的模块催化剂为多块，自上而下叠摞设置，且所述的气相通道、液相通道是上下竖直设置，气相物料11由满室床底部进入，液相物料10由满室床的上部进入。
所述的满室床反应器内，相邻层所述的模块催化剂的气相通道与液相通道相对设置，金属丝网与金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板，催化剂层间隔一层或两层金属丝网波纹板设置；
所述的催化剂层是由两层所述金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板设置且内部填充所述催化剂颗粒，催化剂层设置加强外壁，将所述的金属丝网与不锈钢带孔波纹板双层作为所述的催化剂层的外壁；
所述的金属丝网、金属丝网波纹板是由不锈钢材料制成，所述的金属丝网或金属丝网波纹板也可由带孔的不锈钢板替换；
所述的金属丝网、金属丝网波纹板上下竖直设置，所述的模块催化剂由金属丝在外围固定或所述的模块催化剂外轮廓由所述的金属丝网5包裹固定，呈几何形状。
下面结合具体实施例对本发明方法做进一步的阐述：
实施例1
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，包括以下步骤：
(1)换热：
甲醇和空气在甲醇氧化器中，以传统两法为制备方法，制取含有甲醛气体的混合物气体，该混合物气体自甲醇氧化器出料口排出进入换热器内，这个换热器是列管换热器，管程进氧化原料冷的甲醇，壳程进得到的混合物气体；换热器进口温度：260℃，出口温度：125℃。
(2)精脱水：
所述的混合物气体经步骤(1)换热后，从换热器排气口a导入精脱塔中部的进气口b从而进入到精脱塔中进行精脱水，在精脱塔中，在温度为120-130℃，压力0.29-0.31Mpa条件下，气态水分子通过连续不断的撞击叶片组件的表面，逐渐形成液滴下落，直至落到塔底被排出，而其他气体组分不会形成液滴，从而达到脱除混合物气体中的水分的目的，检测高效分离塔的顶部出口混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％后，即为合格，得到了几乎不含水的混合气体。
(3)逆流缩聚反应：精脱水后得到的混合气体导入到模块催化剂满室床反应装置A的气相通道7中，将分馏轻组分DMM1-2导入到模块催化剂满室床反应装置A的液相通道6中，气体自下而上、液体自上而下，气液两相在装满模块催化剂(本公司自制D00x型酸性树脂催化剂)的满室床内，通过气液逆流接触、传质传热进行缩聚反应生成DMM1-10；
控制模块催化剂满室床反应装置A的底部温度为100℃、顶部温度50℃，顶部压力0.5MPa；
分馏轻组分DMM1-2的质量空速为0.5h-1，摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的2倍。
(4)分馏：将步骤(3)的模块催化剂满室床反应装置A中得到的产物DMM1-10通入到分馏系统中进行分馏；其中，分馏得到的目标产物DMM3-5采收，分馏得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A中循环利用，分馏得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中；
分馏系统为现有装置，塔顶温度为72～75℃、压力为0.22-0.25MPa，塔顶回流比为2.75，塔底温度220～230℃。
(5)分解：将步骤(3)得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中进行分解，其中，分解得到的目标产物DMM3-5采收，分解得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A中循环利用；
分解装置为现有装置，塔顶温度为90℃、压力为0.2MPa，塔底温度150℃。
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；模块催化剂满室床反应装置A顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为91.2％，即DMM3-5选择性为91.2％。
实施例2：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，操作步骤与实施例1基本相同，所不同的是，步骤(3)中，控制模块催化剂满室床反应装置A顶部温度55℃、塔底温度105℃；
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置A的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为91.5％，即DMM3-5选择性为91.5％。
实施例3：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，操作步骤与实施例1基本相同，所不同的是，步骤(3)中，控制模块催化剂满室床反应装置A的顶部温度65℃、塔底温度110℃；
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置A的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为91.0％，即DMM3-5选择性为91.0％。
实施例4：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，包括以下步骤：
(1)换热：
甲醇和空气在甲醇氧化器中，以传统两法为制备方法，制取含有甲醛气体的混合物气体，该混合物气体自甲醇氧化器出料口排出进入换热器内，这个换热器是列管换热器，管程进氧化原料冷的甲醇，壳程进得到的混合物气体；换热器进口温度：260℃，出口温度：125℃。
(2)精脱水：
所述的混合物气体经步骤(1)换热后，从换热器排气口a导入精脱塔中部的进气口b从而进入到精脱塔中进行精脱水，在精脱塔中，在温度为120-130℃，压力0.29-0.31Mpa条件下，气态水分子通过连续不断的撞击叶片组件的表面，逐渐形成液滴下落，直至落到塔底被排出，而其他气体组分不会形成液滴，从而达到脱除混合物气体中的水分的目的，检测高效分离塔的顶部出口混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％后，即为合格，得到了几乎不含水的混合气体。
(3)顺流缩聚反应：精脱水后得到的混合气体导入到萃取塔的气体分布器中，将萃取剂导入到萃取塔的液体分布器中，气体自下而上、液体自上而下相互接触进行萃取吸收；其中，萃取塔顶部得到萃余气体返回到甲醇氧化器中循环利用，萃取塔底部得到的含有甲醛的萃取液导入到模块催化剂满室床反应装置B的液相通道中、且顺流而下，在模块催化剂(本公司自制D00x型耐高温酸性树脂催化剂)的作用下进行顺流缩聚反应生成DMM1-10；
萃取塔的是现有的筛板塔结构的萃取塔，塔板数为45块；萃取剂是分馏轻组分DMM1-2，摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的2倍；萃取条件是：塔底120℃，塔顶50℃，压力为0.20-0.22MPa；控制模块催化剂满室床反应装置B的底部温度为80℃、顶部温度50℃，顶部压力0.2MPa；含有甲醛的萃取液的质量空速为0.5h-1。
(4)分馏：将步骤(3)的满模块催化剂满室床反应装置B中得到的产物DMM1～10通入到分馏系统中进行分馏，步骤(3)中产物中的气相组分经冷凝后也通入到分馏系统中进行分馏；其中，分馏得到的目标产物DMM3-5采收，分馏得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的萃取塔中循环利用，分馏得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中；
分馏系统为现有装置，塔顶温度为72～75℃、压力为0.22-0.25MPa，塔顶回流比为2.75，塔底温度220～230℃。
(5)分解：将步骤(3)得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中进行分解，其中，分解得到的目标产物DMM3-5采收，分解得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的萃取塔中循环利用；
分解装置为现有装置，塔顶温度为90℃、压力为0.2MPa，塔底温度150℃。
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；模块催化剂满室床反应装置B顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为91.0％，即DMM3-5选择性为91.0％。
实施例5：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，操作步骤与实施例4基本相同，所不同的是，步骤(3)中，控制模块催化剂满室床反应装置B顶部温度60℃、塔底温度108℃；
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置B的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为92.0％，即DMM3-5选择性为92.0％。
实施例6：
一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，操作步骤与实施例4基本相同，所不同的是，步骤(3)中，控制模块催化剂满室床反应装置B顶部温度70℃、塔底温度115℃；
每班取样两次，即四个小时一取样进行分析；取样口为模块催化剂满室床反应装置B的顶部和底部取样口；分析仪器为气相色谱仪安捷伦7820；顶部气相甲醛含量为0，底部液相出口目标产物含量为92.0％，即DMM3-5选择性为92.0％。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)换热：甲醇和空气以传统的两法为制备方法，制得含有甲醛气体的混合气体；将制得的混合气体进行换热；
(2)精脱水：将步骤(1)换热后的混合气体进行精脱水直至混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％；
(3)缩聚反应：将步骤(2)脱除水分后得到的混合气体直接与轻组分DMM1-2进行逆流接触进行逆流缩聚反应；或者将步骤(2)脱除水分后得到的混合气体进行萃取，经过萃取剂DMM1-2萃取吸收后再进行顺流缩聚反应；
(4)分馏：将步骤(3)得到的缩聚产物通入到分馏系统中进行分馏，其中：目标产物DMM3-5采收，轻组分DMM1-2返回至步骤(3)中继续进行逆流缩聚反应或顺流缩聚反应，重组分DMM6-10通入到分解装置中；
(5)分解：将步骤(4)得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中进行分解，其中：目标产物DMM3-5采收，轻组分DMM1-2返回至步骤(3)中继续进行逆流缩聚反应或顺流缩聚反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，方法具体为：
(1)换热：将甲醇和空气在甲醇氧化器中以传统的两法为制备方法，制得含有甲醛气体的混合气体；所述的混合气体自甲醇氧化器排出至换热器中进行换热；
所述的换热器的进口温度为100-800℃，出口温度为100-200℃；
(2)精脱水：将步骤(1)经换热器换热后的混合气体通入到精脱塔中进行精脱水，至混合气体中的水分摩尔含量小于0.1％；
所述的精脱水条件为：温度为40-150℃、压力为0.1-2.0Mpa；
(3)缩聚反应：将步骤(2)精脱水后得到的混合气体直接通入模块催化剂满室床反应装置A中进行逆流缩聚反应，或者通入萃取塔中进行萃取后再通入满模块催化剂满室床反应装置B中进行顺流缩聚反应：
①逆流缩聚反应：将精脱水后得到的混合气体由精脱塔导入到模块催化剂满室床反应装置A的气相通道(7)中，将分馏轻组分DMM1-2导入到模块催化剂满室床反应装置A的液相通道(6)中，气体自下而上、液体自上而下，气液两相在装满模块催化剂的满室床内，通过气液逆流接触、传质传热进行缩聚反应生成DMM1-10，DMM1-10通入分馏系统中，未反应的残余气体排出至甲醇氧化器中；
所述的模块催化剂满室床反应装置A，顶部温度40-150℃、压力0.1-2.0MPa；底部温度为35-200℃；
所述的分馏轻组分DMM1-2的质量空速为0.1-5.5h-1，分馏轻组分DMM1-2摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的1～10倍；
所述模块催化剂中的催化剂为固体酸催化剂；
②顺流缩聚反应：将精脱水后得到的混合气体由精脱塔导入到萃取塔的气体分布器中，将萃取剂导入到萃取塔的液体分布器中，气体自下而上、液体自上而下相互接触进行萃取吸收；其中，萃取塔顶部得到萃余气体返回到甲醇氧化器中循环利用，萃取塔底部得到的含有甲醛的萃取液导入到模块催化剂满室床反应装置B的液相通道(6)中、且顺流而下，在模块催化剂的作用下进行顺流缩聚反应生成DMM1-10，DMM1-10通入分馏系统中，产物中气相组分从模块催化剂满室床反应装置B顶部的排气口e导出后经常规冷凝系统冷凝后导入到分馏系统中进行分馏；
所述的萃取剂为DMM1-2，萃取剂的摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的1～10倍；所述的萃取条件为：温度为常温或不高于150℃，压力为0.1-3.0MPa；
所述的模块催化剂满室床反应装置B，顶部温度40-150℃、压力为0.1-2.0MPa；底部温度为35-180℃；
所述的含有甲醛的萃取液的质量空速为0.1-5.5h-1；
所述模块催化剂中的催化剂为固体酸催化剂；
(4)分馏：将步骤(3)的模块催化剂满室床反应装置A中得到的产物DMM1-10通入到分馏系统中进行分馏，或者将满模块催化剂满室床反应装置B中得到的产物DMM1-10和冷凝后的气相组分通入到分馏系统中进行分馏；
其中，分馏得到的目标产物DMM3-5采收，分馏得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A或者萃取塔中循环利用，分馏得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中；
(5)分解：将步骤(4)得到的重组分DMM6-10通入到分解装置中进行分解，其中，分解得到的目标产物DMM3-5采收，分解得到的轻组分DMM1-2返回至步骤(3)所述的模块催化剂满室床反应装置A或者萃取塔中循环利用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的换热器进口温度为200-600℃，出口温度为100-150℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的模块催化剂满室床反应装置A，顶部温度为50-70℃，底部温度为55-120℃，所述的模块催化剂满室床反应装置B，顶部温度为50-70℃，底部温度为55-120℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，逆流缩聚反应时，DMM1-2摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的1～3倍，顺流缩聚反应时，萃取剂的摩尔量为精脱水后得到的混合气体中甲醛摩尔量的1～3倍。
6.一种制备聚甲氧基二甲醚DMM3-5的气相耦合装置，包括甲醇氧化器(13)、换热器(14)、精脱塔(15)、萃取塔(16)、模块催化剂满室床反应装置A(17)、模块催化剂满室床反应装置B(18)、分馏系统(12)、分解装置(19)，其特征在于：
所述甲醇氧化器的出料口与所述换热器的进气口a相连接，进料口与所述换热器导出热甲醇用的排液口a连接；
所述换热器的进液口a与盛放有冷甲醇的容器相连接，排气口a与所述精脱塔的进气口b相连接；
所述精脱塔的排液口b与盛放有水的容器相连接，排气口b分为两路，一路与所述萃取塔的进气口c相连接，一路与模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置A的排气口d与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口c与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口d与分馏系统的液相进口相连接；
所述萃取塔的排气口c与所述甲醇氧化器的进料口相连接，进液口b与所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I、分解装置的轻组分DMM1-2出口II相连接，排液口c与所述模块催化剂满室床反应装置B的进液口d相连接；
所述模块催化剂满室床反应装置B的排气口e通过常规冷凝系统与分馏系统的气相进口相连接，排液口e也与分馏系统的液相进口相连接；
所述分馏系统的轻组分DMM1-2出口I分为两路，一路与所述萃取塔进液口b相连接，一路与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，重组分DMM6-10出口与所述分解装置的重组分DMM6-10进口相连接，DMM3-5出口I与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5；
所述分解装置的轻组分DMM1-2出口II分为两路，一路与所述的萃取塔进液口b相连接，一路与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相连接，DMM3-5出口II与采收装置相连接，采收目标产物DMM3-5。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述精脱塔(15)的排气口b分为两路，可任选其中一条支路开通：当排气口b仅与所述萃取塔的进气口c相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述萃取塔进液口b相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述萃取塔进液口b相通；当排气口b仅与所述的模块催化剂满室床反应装置A的进气口d相通时，所述的分馏系统的轻组分DMM1-2出口I仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通，所述的分解装置的轻组分DMM1-2出口II也仅与所述模块催化剂满室床反应装置A的进液口c相通。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，模块催化剂满室床反应装置A(17)和模块催化剂满室床反应装置B(18)为相同的装置，包括满室床反应器、模块催化剂(8)，其特征在于，
所述的模块催化剂包括催化剂(3)、金属丝网(1)、金属丝网波纹板(2)；所述的模块催化剂由所述的金属丝网、金属丝网波纹板间隔平行设置，两片金属丝网之间盛装所述的催化剂颗粒形成催化剂层(4)，且该催化剂层内的所述催化剂颗粒被所述的金属丝网波纹板隔开放置；所述的模块催化剂内所述的催化剂层间隔设置；所述的催化剂层形成液相通道(6)，相邻的所述催化剂层之间的金属丝波纹板层构成气相通道(7)；
所述的满室床反应器内填装所述的模块催化剂并上下预留有进料空间(9)或安装进料分布器空间，所述的模块催化剂为多块，自上而下叠摞设置，且所述的气相通道、液相通道是上下竖直设置，气相物料(11)由满室床底部进入，液相物料(10)由满室床的上部进入。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的满室床反应器内，相邻层所述的模块催化剂的气相通道与液相通道相对设置，金属丝网与金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板，催化剂层间隔一层或两层金属丝网波纹板设置；
所述的催化剂层是由两层所述金属丝网之间间隔一层或两层金属丝网波纹板设置且内部填充所述催化剂颗粒，催化剂层设置加强外壁，将所述的金属丝网与不锈钢带孔波纹板双层作为所述的催化剂层的外壁；
所述的金属丝网、金属丝网波纹板是由不锈钢材料制成，所述的金属丝网或金属丝网波纹板也可由带孔的不锈钢板替换。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的金属丝网、金属丝网波纹板上下竖直设置，所述的模块催化剂由金属丝在外围固定或所述的模块催化剂外轮廓由所述的金属丝网(5)包裹固定，呈几何形状。
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