CN110090464A - 用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 - Google Patents
用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110090464A CN110090464A CN201910303242.0A CN201910303242A CN110090464A CN 110090464 A CN110090464 A CN 110090464A CN 201910303242 A CN201910303242 A CN 201910303242A CN 110090464 A CN110090464 A CN 110090464A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactive distillation
- partition wall
- distillation column
- tower
- mouth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000066 reactive distillation Methods 0.000 title claims abstract description 125
- 238000005192 partition Methods 0.000 title claims abstract description 117
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 68
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims abstract description 23
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims abstract description 23
- NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethane Chemical compound COCOC NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 15
- BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trioxane Chemical compound C1OCOCO1 BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 35
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 33
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 23
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 18
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 14
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 5
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 claims description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 2
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960004217 benzyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010523 cascade reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0292—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds with stationary packing material in the bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
- C07C41/48—Preparation of compounds having groups
- C07C41/50—Preparation of compounds having groups by reactions producing groups
- C07C41/56—Preparation of compounds having groups by reactions producing groups by condensation of aldehydes, paraformaldehyde, or ketones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
- C07C41/48—Preparation of compounds having groups
- C07C41/58—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Abstract
本发明涉及一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置，本发明的分隔壁反应精馏塔中，反应物提供低聚甲醛的化合物与提供封端化合物在反应精馏侧进行反应；反应后反应系统中较高沸点物质进入分隔壁反应精馏塔共用提馏段，较低沸点物质进入分隔壁反应精馏塔共用精馏段；两股物质经分隔壁反应精馏塔精馏侧进行二次分离，塔釜采出DMM6～10过高聚合度物质，塔中部侧线采出目标产物DMM3～5。该工艺可广泛适用于聚甲氧基二甲醚合成中的各种原料，提供链增长的化合物(甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)与提供封端化合物(甲醇、二甲醚、甲缩醛)可随意搭配，装置可根据反应原料进行装置及各参数的变化达工业产品(DMM3～5)纯度及反应转化率、收率的要求。
Description
技术领域
本发明属于化工生产工艺及设备技术领域，涉及一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置。
背景技术
柴油是一种石油提炼之后的液体产品，广泛应用于铁路运输、汽车、船舶运输等领域。然而，柴油含有较多杂质，燃烧时会产生较多一氧化碳及氮氧化物，对大气造成严重污染。聚甲氧基二甲醚，简称DMMn或PODEn，具有较高的含氧量和十六烷辛值，向柴油中添加适量的聚甲氧基二甲醚，能够在不对柴油机结构进行改造的前提条件下，有效提高燃烧效率以及减少尾气中烟灰的排放，是极具应用前景的新型柴油添加剂。
聚甲氧基二甲醚的反应为提供低聚甲醛的化合物(甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛)和提供封端甲基的化合物(甲醇、二甲醚和甲缩醛等)在酸性催化剂的催化作用下进行聚合反应，如：专利CN104355973B提出一种固定床反应精馏制备聚甲氧基二甲醚的方法以甲缩醛及三聚甲醛为反应物在固定床反应器及反应精馏塔中进行二次串联反应后经多步分离,该工艺反应体系内无水，可降低后续分离难度，但原料三聚甲醛的市场价格较高，流程经济性受限；专利CN105601479A提出一种以工业级甲醇及工业级甲醛水溶液为原料制备聚甲氧基二甲醚的方法，该工艺虽然解决了原料价格较高的问题，但体系内水的存在会降低反应转化率，同时提高后续分离难度。无论何种反应物的反应体系，上述流程均为先反应后分离的过程，反应过程中存在反应平衡限制，反应转化率及目标产物的收率都较低，循环流股流量较大。因此，现阶段的聚甲氧基二甲醚的制备工艺都存在工艺流程复杂、流程经济性较低的问题。
发明内容
针对上述存在的问题和缺陷，本发明的目的是提供一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置，使用本发明提供的以分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备耦合工艺为基础的聚甲氧基二甲醚生产工艺方法及装置可利用分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备优势，打破反应平衡限制，提高反应物转化率，提高目标产品DMM3～5收率及选择性，降低循环流股物料量，降低后续分离工艺及装置的复杂性，极大的缩短工艺流程，降低能耗。该工艺及装置具有工艺流程简单、设备投资较低、产品质量稳定、能耗较低等优点。
本发明的技术方案如下：
本发明的一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺装置为：
(1)反应原料中无水存在及反应无水生成时，工艺装置仅为分隔壁反应精馏塔。
所述的分隔壁反应精馏塔塔釜配有再沸器，塔顶配有全凝器，塔中设置竖置的隔板，竖置的隔板将精馏塔分为四个区域：分隔壁上侧为分隔壁反应精馏塔的公共精馏段(Ⅰ)、分隔壁下侧为分隔壁反应精馏塔的公共提馏段(Ⅳ)、分隔壁左侧为分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)、分隔壁右侧为分隔壁反应精馏塔的侧线采出段(Ⅲ)。反应精馏段(Ⅱ)设置原料进料口、重液相回流进料口，其中原料进料口包括提供低聚甲醛的化合物(三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)的进料口及提供封端化合物(甲缩醛)的进料口；分隔壁反应精馏塔侧线采出段(Ⅲ)设置液相采出口，该液相采出口与目标产品DMM3～5采出管线相连；分隔壁反应精馏塔塔釜设置塔釜液相采出口及反应精馏段重液相回流进料口，分隔壁反应精馏塔塔顶设置全回流进料口和/或设置塔顶采出口，塔顶采出口与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
(2)反应原料中存在水或反应生成水时，工艺装置包括分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备。
所述的分隔壁反应精馏塔与反应体系无水时相近，原料进料口分别与提供链增长的化合物(甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)与提供封端化合物(甲醇、二甲醚、甲缩醛)进料管线相连，但此分隔壁反应精馏塔塔顶为气相采出，气相采出口与蒸汽渗透气相进料口相连。所述的蒸汽渗透设备设有气相进料口、渗透液采出口及截留液采出口，气相进料口与分隔壁反应精馏塔塔顶气相采出口相连，渗透液采出口与水采出管线相连，截留液采出口与分隔壁反应精馏塔塔顶全凝器进料口相连，全凝器其它设置与反应体系无水时接近，采出流股与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
分隔壁反应精馏塔中反应精馏段(Ⅱ)中部分或全部装填固体酸催化剂，此部分塔内件为催化填料型或催化塔板型塔内件，非装填催化剂部分塔内件为填料或塔盘；分隔壁反应精馏塔中公共精馏段(Ⅰ)、公共提馏段(Ⅳ)、及侧线采出段(Ⅲ)塔内件为填料或塔盘。
分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上设置两个液相原料进料口及一个重液相回流进料口或一个液相原料进料口、一个气相原料进料口及一个重液相回流进料口。
分隔壁反应精馏塔的竖置的隔板使得反应精馏段(Ⅱ)与侧线采出段(Ⅲ)的横截面积比为大于或等于0.1并小于10。
蒸汽渗透设备内设有渗透汽化膜，渗透汽化膜为透水型分子筛膜，优选NaA膜。
本发明的一种聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏-蒸汽渗透耦合生产工艺方法包括如下步骤：
第1步，根据反应原料形态不同，提供低聚甲醛的化合物(甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)与提供封端化合物(甲醇、二甲醚、甲缩醛)分别通过分隔壁反应精馏塔反应精馏段(Ⅱ)上的两个液相进料口或一个液相进料口和一个气相进料口进入至分隔壁反应精馏塔中进行反应；
第2步，反应体系中的较低沸点物质进入分隔壁反应精馏塔的公共精馏段(Ⅰ)，较高沸点物质进入分隔壁反应精馏塔的公共提馏段(Ⅳ)，两股物料经分隔壁反应精馏塔的公共精馏段(Ⅰ)、侧线采出段(Ⅲ)、公共提馏段(Ⅳ)分离，若反应体系中不存在水则塔顶根据体系特点设置全回流或采出至反应段，若反应体系中存在水则塔顶以混合气相采出至蒸汽渗透设备，目标产品DMM3～5从侧线采出段(Ⅲ)液相出口采出，过高聚合度物质DMM6～10从塔釜液相出口采出并输送至反应精馏段(Ⅱ)重液相回流进料口；
第3步，若反应体系中存在水，分隔壁反应精馏塔塔顶采出气相输送至蒸汽渗透设备，蒸汽中的水经渗透汽化膜与其它物质分离，得到渗透液和截留液，其中截留液包括未反应未完全的甲缩醛或甲醇及低聚合度反应产物，渗透液为水，渗透液从渗透侧出口采出，截留液从蒸汽渗透设备截留液采出口采出后进入全凝器冷凝为液体后与提供封端化合物的反应物混合并输送至分隔壁反应精馏塔反应精馏段(Ⅱ)。
所述的第2步中，分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力优选范围为绝压1-6atm，反应物进料提供链增长的反应物中的甲醛类物质(甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛)与甲缩醛的质量比优选范围为0.6-4.5，反应物进料提供链增长的反应物中的甲醛类物质(甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛)与甲醇的质量比优选范围为1.5-5，催化剂使用量优选范围为20-400kg/m3，若反应体系内无水，塔顶回流比的优选范围为0.1-5或全回流，若反应体系内有水，塔顶回流比的优选范围为0.5-6。
所述的第3步中，蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力范围为100-600kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热10-20℃；渗透汽化膜为透水型分子筛膜，优选NaA膜。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
1.工艺可任意选取提供链增长的化合物(甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)与提供封端化合物(甲醇、二甲醚、甲缩醛)，装置及工艺的适用范围较广。
2.有水反应体系中，一个隔壁反应精馏塔及一个蒸汽渗透设备中完成反应过程、目标产品DMM3～5的精制及反应体系的脱水过程，而无水体系仅需一个隔壁反应精馏塔即可完成上述过程，有效缩短工艺流程及工艺装置数目，降低能耗。
3.该工艺中反应温度、反应停留时间及反应进程可控，可充分利用隔壁反应精馏优势及时将DMM3以上物质分离出反应区，同时降低过高聚合度物质生成的趋势，提高反应物的转化率，提高目标产物DMM3～5的反应收率及选择性，降低循环流股物料量。
4.通过反应物之间的配比将反应物甲醛反应完全，同时在有水体系中利用蒸汽渗透设备进行分离，避免了体系中的共沸组成带来的分离难度，有效去除反应体系中的水，分离工艺无需引入其他物质，缩短分离工艺流程。
5.本发明利用反应精馏塔、分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备优势，运用分隔壁反应精馏-蒸汽渗透耦合工艺及设备完成反应、产品精制、反应体系脱水三个关键步骤。同时由于该设备可打破反应平衡限制、控制反应进程，可大幅提高反应物转化率又可降低反应向聚合度6以上的反应进行，提高目标产品收率及选择性。
6.本发明的工艺方法适用原料广泛，原料价格低廉，反应进程可控，所需设备简单，能耗较低，投资少、成本低，无需引入其它物质、工艺环保，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为含水反应体系的聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺流程示意图。
图2为无水反应体系的聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明的一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏生产工艺装置为：
(1)反应原料中无水存在及反应无水生成时，工艺装置仅为分隔壁反应精馏塔。如图2所示。
所述的分隔壁反应精馏塔1塔釜配有再沸器4，塔顶配有全凝器3，塔中设置竖置的隔板5，竖置的隔板将精馏塔分为四个区域：分隔壁上侧为分隔壁反应精馏塔的公共精馏段(Ⅰ)、分隔壁下侧为分隔壁反应精馏塔的公共提馏段(Ⅳ)、分隔壁左侧为分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)、分隔壁右侧为分隔壁反应精馏塔的侧线采出段(Ⅲ)。反应精馏段(Ⅱ)设置原料进料口、重液相回流进料口，其中原料进料口包括提供低聚甲醛的化合物(三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)的进料口及提供封端化合物(甲缩醛)的进料口；分隔壁反应精馏塔塔釜及侧线采出段(Ⅲ)均设置液相采出口，侧线采出段(Ⅲ)液相采出口与目标产品DMM3～5采出管线相连；分隔壁反应精馏塔塔顶或设置全回流进料口或设置塔顶采出口与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
(2)反应原料中存在水或反应生成水时，工艺装置包括分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备。如图1所示。
所述的分隔壁反应精馏塔与反应体系无水时相近，原料进料口包括提供链增长的化合物(甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛等)的进料口及提供封端化合物(甲醇、二甲醚、甲缩醛)进料的进料口，但此分隔壁反应精馏塔塔顶为气相采出，气相采出口与蒸汽渗透设备2气相进料口相连。所述的蒸汽渗透设备设有气相进料口、渗透液采出口及截留液采出口，气相进料口与分隔壁反应精馏塔塔顶气相采出口相连，渗透液采出口与水采出管线相连，截留液采出口与分隔壁反应精馏塔塔顶全凝器进料口相连，全凝器其它设置与反应体系无水时接近，采出流股与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
分隔壁反应精馏塔中反应精馏段(Ⅱ)中部分或全部装填固体酸催化剂，此部分塔内件为催化填料型或催化塔板型塔内件，非装填催化剂部分塔内件为填料或塔盘；分隔壁反应精馏塔中公共精馏段(Ⅰ)、公共提馏段(Ⅳ)、及侧线采出段(Ⅲ)塔内件为填料或塔盘。
分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上设置两个液相原料进料口及一个重液相回流进料口或一个液相原料进料口、一个气相原料进料口及一个重液相回流进料口。
为了更好地说明本发明在反应转化率、产品纯度、产品收率及能耗的优势，选取其中四个应用实例加以说明，但并不因此限制本技术和设备的适用范围。
实施例1：
将本发明方法用于甲缩醛和气相甲醛在酸性条件下反应制聚甲氧基二甲醚过程，与本发明所述流程相同，包括分隔壁反应精馏塔，其中甲缩醛和气相甲醛分别从分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上的一个液相进料口和一个气相进料口进入到反应精馏塔中，且甲缩醛进料口在气相甲醛进料口上方，如图2所示。分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力为绝压2atm，反应物气相甲醛与甲缩醛的质量比为0.6，采用酸性树脂催化剂，催化剂使用量为400kg/m3，塔顶回流比的为5。蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力为400kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热10℃。
经上述过程后，反应物甲醛转化率可达99.3％，目标产物DMM3～5纯度可以达到99.5％，DMM3～5的总收率可以达到98％以上。
实施例2：
将本发明方法用于甲缩醛和无水三聚甲醛在酸性条件下反应制聚甲氧基二甲醚过程，与本发明所述流程相同，包括分隔壁反应精馏塔，其中甲缩醛和三聚甲醛分别从分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上的两个液相进料口进入到反应精馏塔中，且甲缩醛进料口在三聚甲醛进料口下方，如图2所示。分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力为绝压6atm，三聚甲醛物质与甲缩醛的质量比为3，采用酸性分子筛催化剂，催化剂使用量为20kg/m3，塔顶回流比为全回流。蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力为200kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热15℃。
经上述过程后，反应物甲醛转化率可达99.5％，目标产物DMM3～5纯度可以达到99.6％，DMM3～5的总收率可以达到98.4％以上。
实施例3：
将本发明方法用于甲醇和多聚甲醛在酸性条件下反应制聚甲氧基二甲醚过程，与本发明所述流程相同，包括分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备，其中甲醇和多聚甲醛分别从分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上的两个液相进料口进入到反应精馏塔中，且甲醇进料口在多聚甲醛进料口下方，如图1所示。分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力为绝压4atm，反应物多聚甲醛与甲醇的质量比为5，采用酸性树脂催化剂，催化剂使用量为100kg/m3，塔顶回流比的为0.5。蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力为100kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热17℃。
经上述过程后，反应物甲醛转化率可达99.3％，目标产物DMM3～5纯度可以达到99.2％，DMM3～5的总收率可以达到98.3％以上。
实施例4：
将本发明方法用于甲醇和甲醛溶液在酸性条件下反应制聚甲氧基二甲醚过程，与本发明所述流程相同，包括分隔壁反应精馏塔及蒸汽渗透设备，其中甲醇和甲醛溶液分别从分隔壁反应精馏塔的反应精馏段(Ⅱ)上的两个液相进料口进入到反应精馏塔中，且甲醇进料口在甲醛水溶液进料口下方，如图1所示。分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力为绝压1atm，反应物进料甲醛溶液中的甲醛与甲醇的质量比为1.5，采用酸性分子筛催化剂，催化剂使用量为20kg/m3，塔顶回流比为6。蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力为600kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热20℃。
经上述过程后，反应物甲醛转化率可达99.2％，目标产物DMM3～5纯度可以达到99.4％，DMM3～5的总收率可以达到98.1％以上。
本发明提出的一种聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏-蒸汽渗透耦合生产工艺方法及装置，已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的设备和工艺流程进行改动或适当变更与组成，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (10)
1.一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：将提供低聚甲醛的化合物与提供封端的化合物分别通过分隔壁反应精馏塔反应精馏段上的两个进料口进入至分隔壁反应精馏塔中通过催化剂进行催化反应；反应体系中的较低沸点物质进入分隔壁反应精馏塔的公共精馏段，较高沸点物质进入分隔壁反应精馏塔的公共提馏段，若反应体系中不存在水则塔顶根据体系特点设置全回流或采出至反应段，若反应体系中存在水则塔顶以混合气相采出至蒸汽渗透设备，目标产品DMM3～5从侧线采出段液相出口采出，过高聚合度物质DMM6～10从塔釜液相出口采出并输送至反应精馏段重液相回流进料口。
2.根据权利要求1所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：所述的提供低聚甲醛的化合物为甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛、气相甲醛；所述的提供封端的化合物为甲醇、二甲醚、甲缩醛。
3.根据权利要求1或2所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：提供低聚甲醛的化合物与甲缩醛的质量比为0.6-4.5，提供低聚甲醛的化合物与甲醇的质量比为1.5-5。
4.根据权利要求1或2所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：分隔壁反应精馏塔的塔顶操作压力为绝压1-6atm；若反应体系内无水，塔顶回流比的范围为0.1-5或全回流，若反应体系内有水，塔顶回流比的范围为0.5-6。
5.根据权利要求1或2所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：所述的催化剂为固体酸催化剂，催化剂使用量为20-400kg/m3。
6.根据权利要求1或2所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：若反应体系中存在水，分隔壁反应精馏塔塔顶采出气相输送至蒸汽渗透设备，蒸汽中的水经渗透汽化膜与其它物质分离，得到渗透液和截留液，其中截留液包括未反应未完全的甲缩醛或甲醇及低聚合度反应产物，渗透液为水，渗透液从渗透侧出口采出，截留液从蒸汽渗透设备截留液采出口采出后进入全凝器冷凝为液体后与提供封端化合物的反应物混合并输送至分隔壁反应精馏塔反应精馏段。
7.根据权利要求6所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法，其特征在于：蒸汽渗透设备渗透汽化膜的渗透侧为负压操作，压力范围为100-600kPa；操作温度为体系饱和蒸汽压对应的温度过热10-20℃；渗透汽化膜为透水型分子筛膜。
8.一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置，其特征在于：包括分隔壁反应精馏塔，所述的分隔壁反应精馏塔塔釜配有再沸器，塔顶配有全凝器，塔中设置竖置的隔板，隔板将精馏塔分为四个区域：隔板上侧为分隔壁反应精馏塔的公共精馏段、隔板下侧为分隔壁反应精馏塔的公共提馏段、隔板左侧为分隔壁反应精馏塔的反应精馏段、隔板右侧为分隔壁反应精馏塔的侧线采出段，反应精馏段与侧线采出段的横截面积比为大于或等于0.1并小于10；反应精馏段设置原料进料口、重液相回流进料口，其中原料进料口为两个，分别为提供低聚甲醛的化合物进料口及提供封端的化合物进料口；分隔壁反应精馏塔侧线采出段设置液相采出口，该液相采出口与目标产品DMM3～5采出管线相连；分隔壁反应精馏塔塔釜设置塔釜液相采出口及反应精馏段重液相回流进料口，分隔壁反应精馏塔塔顶设置全回流进料口和/或设置塔顶采出口，塔顶采出口与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
9.根据权利要求8所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置，其特征在于：若反应体系中存在水，分隔壁反应精馏塔塔顶连接蒸汽渗透设备，所述的蒸汽渗透设备设有气相进料口、渗透液采出口及截留液采出口，气相进料口与分隔壁反应精馏塔塔顶气相采出口相连，渗透液采出口与水采出管线相连，截留液采出口与分隔壁反应精馏塔塔顶全凝器进料口相连，全凝器采出流股与提供封端化合物的进料流股混合后一同进料。
10.根据权利要求8所述的用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置，其特征在于：分隔壁反应精馏塔中反应精馏段中部分或全部装填固体酸催化剂，此部分塔内件为催化填料型或催化塔板型塔内件，非装填催化剂部分塔内件为填料或塔盘；分隔壁反应精馏塔中公共精馏段、公共提馏段及侧线采出段塔内件为填料或塔盘。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910303242.0A CN110090464A (zh) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910303242.0A CN110090464A (zh) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110090464A true CN110090464A (zh) | 2019-08-06 |
Family
ID=67445003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910303242.0A Pending CN110090464A (zh) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110090464A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110156747A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-23 | 天津大学 | 一种用于三聚甲醛的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置 |
| CN110437044A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-12 | 中国石油大学(华东) | 制备聚甲氧基二甲醚的方法及装置 |
| CN110508018A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 中国石油大学(华东) | 生产聚甲氧基二甲醚的装置及方法 |
| CN112569620A (zh) * | 2021-01-09 | 2021-03-30 | 福州大学 | 一种利用隔壁反应精馏塔制备环戊基甲醚的工艺系统 |
| CN114682169A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-01 | 赛鼎工程有限公司 | 聚甲氧基二甲醚的生产工艺方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102372615A (zh) * | 2010-08-23 | 2012-03-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化蒸馏制备聚甲醛二甲醚的方法 |
| CN104276931A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 由甲醇和多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的工艺方法 |
| CN104276933A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 用甲醇和多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的工艺方法 |
| CN104722249A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-24 | 江苏凯茂石化科技有限公司 | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的多段式反应塔及聚甲氧基二甲醚合成工艺装置 |
| CN107445808A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-08 | 青岛迈特达新材料有限公司 | 一种制备聚甲氧基二甲醚的工艺及系统 |
| CN107628946A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-26 | 天津大学 | 反应精馏‑膜设备耦合生产高纯度乙酸乙酯的方法及装置 |
| CN108623441A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-09 | 山东辰信新能源有限公司 | 一种聚甲氧基二甲醚的制备方法以及装置 |
| CN208182888U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-12-04 | 天津大学 | 反应精馏-膜设备耦合生产高纯度乙酸乙酯的装置 |
| CN210078876U (zh) * | 2019-04-16 | 2020-02-18 | 天津大学 | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置 |
-
2019
- 2019-04-16 CN CN201910303242.0A patent/CN110090464A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102372615A (zh) * | 2010-08-23 | 2012-03-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化蒸馏制备聚甲醛二甲醚的方法 |
| CN104276931A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 由甲醇和多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的工艺方法 |
| CN104276933A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 用甲醇和多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的工艺方法 |
| CN104722249A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-24 | 江苏凯茂石化科技有限公司 | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的多段式反应塔及聚甲氧基二甲醚合成工艺装置 |
| CN107445808A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-08 | 青岛迈特达新材料有限公司 | 一种制备聚甲氧基二甲醚的工艺及系统 |
| CN107628946A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-26 | 天津大学 | 反应精馏‑膜设备耦合生产高纯度乙酸乙酯的方法及装置 |
| CN208182888U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-12-04 | 天津大学 | 反应精馏-膜设备耦合生产高纯度乙酸乙酯的装置 |
| CN108623441A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-09 | 山东辰信新能源有限公司 | 一种聚甲氧基二甲醚的制备方法以及装置 |
| CN210078876U (zh) * | 2019-04-16 | 2020-02-18 | 天津大学 | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BARANOWSKI C J: "Catalytic synthesis of polyoxymethylene dimethyl ethers (OME):A review" * |
| 张朝峰;张静;张昊昱;黄双平;李瑞丰;: "KIT-5负载离子液体催化甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲醛二甲醚" * |
| 李?;袁梦;张志美;乔英云;田原宇;: "不同聚合度的聚甲氧基二甲醚对柴油性能的影响" * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110156747A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-23 | 天津大学 | 一种用于三聚甲醛的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置 |
| CN110156747B (zh) * | 2019-04-16 | 2023-05-23 | 天津大学 | 一种用于三聚甲醛的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置 |
| CN110437044A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-12 | 中国石油大学(华东) | 制备聚甲氧基二甲醚的方法及装置 |
| CN110508018A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 中国石油大学(华东) | 生产聚甲氧基二甲醚的装置及方法 |
| CN110437044B (zh) * | 2019-09-03 | 2022-05-27 | 中国石油大学(华东) | 制备聚甲氧基二甲醚的方法及装置 |
| CN112569620A (zh) * | 2021-01-09 | 2021-03-30 | 福州大学 | 一种利用隔壁反应精馏塔制备环戊基甲醚的工艺系统 |
| CN114682169A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-01 | 赛鼎工程有限公司 | 聚甲氧基二甲醚的生产工艺方法 |
| CN114682169B (zh) * | 2022-03-09 | 2024-04-02 | 赛鼎工程有限公司 | 聚甲氧基二甲醚的生产工艺方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110090464A (zh) | 用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏方法及装置 | |
| CN104058940B (zh) | 甲醇经缩合、氧化、缩聚和醚化合成聚甲氧基二甲醚的方法 | |
| CN110078600B (zh) | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置及方法 | |
| CN110078599B (zh) | 甲醇与高浓度甲醛合成DMMn的反应精馏工艺方法及装置 | |
| CN108164400A (zh) | 合成聚甲氧基二甲醚反应产物分离的工艺方法 | |
| CN105272941A (zh) | 环氧丙烷的生产方法 | |
| CN105294604B (zh) | 生产环氧丙烷的装置 | |
| JP2004501886A (ja) | プロピレンのヒドロホルミル化生成物ならびにアクリル酸および／またはアクロレインの製造法 | |
| CN110156575B (zh) | 用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏-蒸汽渗透耦合工艺 | |
| CN110054550B (zh) | 一种气相甲醛法生产聚甲氧基二甲醚的工艺系统和方法 | |
| CN108218678B (zh) | 聚甲氧基二甲醚的分离精制方法和装置 | |
| CN106540550A (zh) | 用于制取聚甲氧基二甲醚的原料膜脱水方法 | |
| CN110437044B (zh) | 制备聚甲氧基二甲醚的方法及装置 | |
| CN106608832B (zh) | 液氨法与氨水法联产乙醇胺的工艺方法 | |
| CN210078876U (zh) | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的分隔壁反应精馏装置 | |
| CN111138251A (zh) | 一种利用耦合反应生产二甲醇缩甲醛的工艺方法及系统和应用 | |
| CN110078598A (zh) | 一种聚甲氧基二甲醚的多段反应精馏合成工艺方法及装置 | |
| CN215209193U (zh) | 一种戊醇的合成装置 | |
| CN105315238A (zh) | 环氧丙烷的生产设备 | |
| CN212982838U (zh) | 一种甲醇制备聚甲氧基二甲醚的装置 | |
| CN105085147B (zh) | 含氧化合物制低碳烯烃的方法 | |
| CN210237497U (zh) | 一种用于聚甲氧基二甲醚合成的反应精馏工艺装置 | |
| CN111574336A (zh) | 一种乙二醇单叔丁基醚的合成反应工艺 | |
| CN210229171U (zh) | 甲醇与高浓度甲醛合成DMMn的反应精馏工艺装置 | |
| CN1356301A (zh) | 苯催化加氢制环己烷的反应精馏外耦合装置及合成工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190806 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |