CN207062171U - 一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置，主要包括主要包括分离系统以及淋洗冷凝循环系统。所述分离系统主要由反应单元(Ⅰ)、脱酸装置(Ⅱ)、第一常压分馏塔(Ⅲ)、第二常压分馏塔(Ⅳ)、减压蒸馏塔(Ⅸ)、减压精馏塔(Ⅹ)、脱水装置(Ⅶ)构成；所述淋洗冷凝循环系统主要装置包括第一淋洗吸收塔(Ⅴ)、第二淋洗吸收塔(Ⅵ)以及淋洗液储罐(Ⅷ)以及相关管路构成。本实用新型通过分离‑淋洗系统的有机结合，有效解决了在分离含醛聚甲氧基二甲醚产物过程中甲醛聚合堵塞冷凝器及管路的问题，分离产物中甲醛100％回收利用，实现了以DMM3‑6为产品的含甲醛聚甲氧基二甲醚产物的连续分离过程，节能环保。

Description

一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置，尤其涉及生产适合作为柴油添加剂DMM3-6的工艺装置。

背景技术

聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers，简称DMMn)，又称聚甲醛二甲醚。分子式为CH3O(CH2O)nCH3(n≥1)，是目前公认的新型环保柴油添加组分。在柴油中添加5％～30％的聚甲醛二甲醚，可以大幅度降低尾气中NOx和颗粒污染物的排放，20％的PODE3-8混配油样性质满足0#柴油的国标标准，同时将柴油凝点从0℃降至-6℃，柴油十六烷值从46提高至53.6，以及闭口闪点55℃升高至57℃，是一种非常好的柴油添加剂。因此，发展聚甲氧基二甲醚作为柴油调和组分不仅有利于缓解我国甲醇生产过剩问题，同时能够进一步缓解环境污染现状，具有极高的经济潜力和环保效益，受到国内外学者的广泛关注。

合成聚甲醛二甲醚的反应是可逆平衡反应，产物是包含DMMn(n≥1)、甲醇、甲醛、三聚甲醛、甲酸、甲酸甲酯及水等物质的混合物，直接用常规分离方法提纯虽然看似简单可行，但实际操作过程中总是难以得到理想纯度的DMMn产品。其中最主要的一个原因就是甲醛的自聚问题。由于一定浓度的甲醛气体遇冷时容易发生自聚反应生成固体多聚甲醛，在精馏分离的冷凝过程中易引发甲醛的自聚反应使得设备内壁及管道内粘附大量多聚甲醛固体堵塞管道，严重影响生产的连续性。

目前研究者主要采用化学方法除去反应产物中的甲醛，分别通过向反应产物中投入氢氧化钠溶液(CN103333060)、固体亚硫酸盐(CN103333061)、固体过碳酸钠(CN103319319)、氨气(CN104276067)等与甲醛反应，将产物中的甲醛反应掉，从而避免精馏过程中甲醛聚合问题。然而通过向产物中加入其他化学物质的方法进行除甲醛精制虽然能够达到预期效果，但是也会造成一定量反应产物的流失，反应物中甲醛被完全或部分浪费，无法回收。同时向体系中投入其他物质使得后期精馏产物处理过程变得更加复杂，增加了不确定因素。反应产物中甲醛回收利用率低，同时增加了设备能耗，生成大量污染废废水。

CN104447236提供了一种减少精馏过程中甲醛聚合的DMMn提纯方法，首先将酸中和后的反应产物通过蒸馏得到轻组分DMM1和第一塔釜液，将第一釜液精馏得到含甲醇、多聚甲醛的DMM2塔顶组分和塔釜液，通过冷却降温的方法将第二釜液析出的多聚甲醛固体出掉，从而得到低甲醛含量的物料，再进行精馏得到DMM3-5。然而通过冷凝析出多聚甲醛的方式降低甲醛含量只能降低多聚甲醛对精馏的影响，以及堵塞的可能性，具有一定的局限性，并不能彻底解决甲醛聚合的问题。

发明内容

为了消除含甲醛聚甲氧基二甲醚产物精制分离过程中甲醛在冷凝器内壁及冷凝管路聚合堵塞设备的问题，本实用新型专利提供一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置，解决了常规精馏分离含醛聚甲氧基二甲醚过程难以连续运行的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的工艺装置，主要包括分离系统以及淋洗冷凝循环系统。所述分离系统主要由反应单元(Ⅰ)、脱酸装置(Ⅱ)、第一常压分馏塔(Ⅲ)、第二常压分馏塔(Ⅳ)、减压蒸馏塔(Ⅸ)、减压精馏塔(Ⅹ)、脱水装置(Ⅶ)构成；所述淋洗冷凝循环系统主要装置包括第一淋洗吸收塔(Ⅴ)、第二淋洗吸收塔(Ⅵ)以及淋洗液储罐(Ⅷ)。

反应单元(Ⅰ)出料口与脱酸装置(Ⅱ)进料口相连接，所述脱酸装置(Ⅱ)出料口通过第一常压分馏塔进料管1与第一常压分馏塔(Ⅲ)的进料口相连接，所述第一常压分馏塔(Ⅲ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第一塔顶气相物料流输送管2与第一淋洗吸收塔(Ⅴ)气相物料流入口相连，第一常压分馏塔(Ⅲ)塔釜出料口通过第二常压分馏塔进料管6与第二常压分馏塔(Ⅳ)的进料口连接，所述第二常压分馏塔(Ⅳ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第二塔顶气相物料流输送管7与第二淋洗吸收塔(Ⅵ)的气相物料流入口相连，第二常压分馏塔(Ⅳ)的塔釜出料口通过减压蒸馏塔进料管13与减压蒸馏塔(Ⅸ)的进料口相连接。减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔顶出料口通过减压蒸馏塔顶出料管14与脱水装置(Ⅶ)相连，减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔釜出料口通过减压精馏塔进料管15与减压精馏塔(Ⅹ)相连接。所述脱水装置(Ⅶ)与反应单元相连接。

所述第一淋洗吸收塔(Ⅴ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔顶出料口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口。所述塔顶出料口与冷凝装置相连接，并通过淋洗吸收塔顶出料管16连接至脱水装置入口。所述塔釜淋洗液出口与第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管3相连，所述第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管3分为第一恒温淋洗液输送管4和淋洗液采出管5两条。其中第一恒温淋洗液输送管4通过第一恒温淋洗液进料管12与塔顶淋洗液入口相连形成回路。所述淋洗液采出管5连接至脱水装置入口。

所述第二淋洗吸收塔(Ⅵ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口。所述塔顶淋洗液入口与第二恒温淋洗液进料管10相连，所述塔釜淋洗液出口通过第二淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管8与淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液进口相连。所述淋洗液储罐(Ⅷ)设置有淋洗液进口、淋洗液出口和旁侧淋洗液补充口；所述淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液出口连接有恒温淋洗液储罐输送管9，所述恒温淋洗液储罐输送管9在末端分为第二恒温淋洗液进料管10和第二恒温淋洗液输送管11两条，其中管路10与塔顶淋洗液入口相连接形成循环回路；所述第二恒温淋洗液输送管11则与第一恒温淋洗液输送管4并入第一恒温淋洗液进料管12。

所述淋洗液储罐(Ⅷ)设有旁侧新淋洗液入口。

优选地，所述淋洗液为DMMn(n≥1)、甲醇、水、甲醛溶液等待分离原料自身物系内的物质中的一种或几种组合。所述第二淋洗吸收塔(Ⅵ)、淋洗液储罐(Ⅷ)及恒温淋洗液输送管8-10构成第一淋洗冷凝循环系统，所述第一淋洗吸收塔(Ⅴ)与管路3、4、12构成第二淋洗冷凝循环系统，两者通过第二恒温淋洗液输送管11串联连接构成整个淋洗冷凝循环系统。

本实用新型的技术方案相比现有技术的有益效果为：

1.本实用新型有效解决了在分离含醛聚甲氧基二甲醚产物过程中甲醛聚合堵塞冷凝器及管路的问题，实现了以DMM3-6为产品的含甲醛聚甲氧基二甲醚产物的连续分离过程。

2.本实用新型将第一淋洗吸收塔(Ⅴ)、第二淋洗吸收塔(Ⅵ)及相关管路构成的两个的淋洗冷凝循环系统通过串联的方式有机结合，实现了淋洗液的二级循环充分再利用，大大减少了淋洗液的消耗量。

3.本实用新型采用的淋洗液为聚甲氧基二甲醚产物自身体系内物质，这样采出的含醛量较高的淋洗液可经后续处理后循环回反应单元作为原料重新利用，并且常压分馏得到的DMM2与水的共沸物可作为新淋洗液使用，实现了分离-淋洗过程的有机结合，不仅解决了甲醛聚合问题，且整个体系无其他物质引入，节能经济。

4.本实用新型装置系统工艺简单，与目前常规采用的碱洗除酸除醛后再精馏分离的方法相比，实现了产物中甲醛的100％回收利用，且大大减少碱洗工业废水排放，节能环保。

5.本实用新型适用于非均相催化下任何反应形式的含醛聚甲氧基二甲醚反应产物的分离，适用范围广。

附图说明

图1为所述的含醛聚甲氧基二甲醚精制工艺装置结构示意图；具体设备及管路如下所示:

Ⅰ—反应单元、Ⅱ—脱酸装置、Ⅲ—第一常压分馏塔、Ⅳ—第二常压分馏塔、Ⅴ—第一淋洗吸收塔、Ⅵ—第二淋洗吸收塔、Ⅶ—脱水装置、Ⅷ—淋洗液储罐、Ⅸ—减压蒸馏塔、Ⅹ—减压精馏塔

1—第一常压分馏塔进料管、2—第一塔顶气相物料流输送管、3—第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管、4—第一恒温淋洗液输送管、5—淋洗液采出管、6—第二常压分馏塔进料管、7—第二塔顶气相物料流输送管、8—第二淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管、9—恒温淋洗液储罐输送管、10—第二恒温淋洗液进料管、11—第二恒温淋洗液输送管、12—第一恒温淋洗液进料管、13—减压蒸馏塔进料管、14—减压蒸馏塔顶出料管、15—减压精馏塔进料管、16—淋洗吸收塔顶出料管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对于本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

在聚甲氧基二甲醚的合成产物中，总会存在着一定量的甲醛，而含醛的气相物料流在常压冷凝过程中极易发生甲醛自聚反应生成多聚甲醛固体粘附在设备及管路内壁，堵塞管路，迫使精馏过程无法连续进行。对于含醛量较高的物料，其分离过程第一步脱甲缩醛过程即会出现少许甲醛聚合现象。的本实用新型主要为用于含甲醛聚甲氧基二甲醚的精制分离的工艺装置，采用该工艺装置进行含醛聚甲氧基二甲醚物料的分离，彻底解决了分离过程中甲醛聚合的问题。并且能够得到完全不含甲醛的纯DMM3-6产品。

如图1所示，反应单元(Ⅰ)出料口与脱酸装置(Ⅱ)进料口相连接，所述脱酸装置(Ⅱ)出料口通过第一常压分馏塔进料管1与第一常压分馏塔(Ⅲ)的进料口相连接，所述第一常压分馏塔(Ⅲ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第一塔顶气相物料流输送管2与第一淋洗吸收塔(Ⅴ)气相物料流入口相连，第一常压分馏塔(Ⅲ)塔釜出料口通过第二常压分馏塔进料管6与第二常压分馏塔(Ⅳ)的进料口连接，所述第二常压分馏塔(Ⅳ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第二塔顶气相物料流输送管7与第二淋洗吸收塔(Ⅵ)的气相物料流入口相连，第二常压分馏塔(Ⅳ)的塔釜出料口通过减压蒸馏塔进料管13与减压蒸馏塔(Ⅸ)的进料口相连接。减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔顶出料口通过减压蒸馏塔顶出料管14与脱水装置(Ⅶ)相连，减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔釜出料口通过减压精馏塔进料管15与减压精馏塔(Ⅹ)相连接。所述脱水装置(Ⅶ)与反应单元相连接。

所述第一淋洗吸收塔(Ⅴ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔顶出料口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口。所述塔顶出料口与冷凝装置相连接，并通过淋洗吸收塔顶出料管16连接至脱水装置入口。所述塔釜淋洗液出口与第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管3相连，所述第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管3分为第一恒温淋洗液输送管4和淋洗液采出管5两条。其中第一恒温淋洗液输送管4通过第一恒温淋洗液进料管12与塔顶淋洗液入口相连形成回路。所述淋洗液采出管5连接至脱水装置入口。

所述第二淋洗吸收塔(Ⅵ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口。所述塔顶淋洗液入口与第二恒温淋洗液进料管10相连。所述塔釜淋洗液出口通过第二淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管8与淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液进口相连。所述淋洗液储罐(Ⅷ)设置有淋洗液进口、淋洗液出口和旁侧淋洗液补充口。所述淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液出口连接有恒温淋洗液储罐输送管9，所述恒温淋洗液储罐输送管9在末端分为第二恒温淋洗液进料管10和第二恒温淋洗液输送管11两条，其中管路10与塔顶淋洗液入口相连接形成循环回路。所述第二恒温淋洗液输送管11则与第一恒温淋洗液输送管4并入第一恒温淋洗液进料管12。

在反应单元得到的含甲醛聚甲氧基二甲醚物料，经过简单过滤处理，除掉固体催化剂及残留的多聚甲醛，得到澄清物料。由于物料酸值较高情况下分离过程中极易引起产物分解以及塔釜聚合问题，因此物料首先经过脱酸单元Ⅱ进行脱酸处理，将物料酸值控制在0-0.2mgKOH/g以内，脱酸后的物料通过第一常压分馏塔进料管1进入第一常压分馏塔Ⅲ(理论塔板数20-40，填料高度10-30米)进行脱轻操作，在塔顶30-60℃得到甲缩醛为主的含甲醛气相物料流，该气相物料流通过第一塔顶气相物料流输送管2进入第一淋洗吸收塔Ⅴ(填料层高度5-30米)，进行淋洗冷凝脱醛操作，物料流中少量甲醛被吸收分散到淋洗液中，从而有效避免了气相甲醛在直接冷凝过程中的遇冷聚合问题。同时通过控制淋洗液的温度使得淋洗吸收塔Ⅴ温度控制在40-80℃，气相物料流中大量甲缩醛在此温度下仍然保持气相通过第一淋洗吸收塔Ⅴ，经塔顶冷凝器冷凝得到不含甲醛的甲缩醛产品，该甲缩醛通过淋洗吸收塔顶出料管16循环到脱水装置Ⅶ进行处理后返回反应单元Ⅰ作为原料重新利用。第一常压分馏塔Ⅲ塔釜得到主要为含醛DMM2-8产品，并进入第二常压分馏塔Ⅳ(理论板数10-40，填料高度10-30米)，在塔顶70-110℃得到含大量甲醛的主要为DMM2和水的气相物料流，该气相物料流经第二塔顶气相物料流输送管7进入第二淋洗吸收塔Ⅵ(填料层高度5-30m)进行淋洗冷凝操作，通过控制淋洗液的温度将气相物料流中的甲醛全部吸收分散到淋洗液中，这样就可以有效避免高浓度甲醛气体遇冷聚合问题。同时将所有的DMM2、水冷凝成液相，由于DMM2和水都有较高的溶解甲醛的能力，因此分离得到的DMM2和水可作为淋洗液参与到整个淋洗循环过程中。在第二常压分馏塔Ⅳ塔釜得到含有少量DMM2、水、三聚甲醛、甲醛以及微量甲酸等轻组分的DMM3-8粗产品，该塔釜产品经减压蒸馏塔进料管13进入减压蒸馏塔Ⅸ(理论板数5-20，填料高度5-20米)在操作压力0-30Kp下塔顶快速分离出残余的DMM2、三聚甲醛、水、甲醛、甲酸等轻组分，该塔顶组分经冷凝后通过减压蒸馏塔顶出料管14进入脱水装置Ⅶ处理后返回反应单元作为原料重新利用。减压蒸馏塔Ⅸ塔釜得到不含甲醛的DMM3-8粗产品，并通过减压精馏塔进料管15进入减压精馏塔Ⅹ(理论板数5-30，填料高度10-30米)，在操作压力0-15Kp下进行进一步分离，在塔顶70-150℃下得到纯DMM3-6产品，塔釜得到DMMn>6产品。该塔釜产品也可循环回反应单元重复利用。

淋洗冷凝循环系统主要由淋洗液输送管路3-5、8-12以及第一淋洗吸收塔Ⅴ、第二淋洗吸收塔Ⅵ、淋洗液储罐Ⅷ构成。其中第二淋洗吸收塔Ⅵ、淋洗液储罐Ⅷ以及淋洗液输送管路8-10构成第一淋洗冷凝循环系统，第一淋洗吸收塔Ⅴ与淋洗液输送管路3、4、12构成第二淋洗冷凝循环系统，两者通过第二恒温淋洗液输送管11连接。通过第二塔顶气相物料流输送管7进入第一淋洗液循环系统的DMM2、水冷凝后作为新淋洗液利用，第一淋洗冷凝循环系统通过第二恒温淋洗液输送管11采出部分淋洗液进入到第二循环系统中再次利用，并最终通过淋洗液采出管5将最终含醛淋洗液送入脱水装置Ⅶ处理后返回反应单元作原料利用。同时向淋洗液储罐Ⅷ旁侧淋洗液补充口增加新淋洗液以保持整个淋洗冷凝循环系统的稳定。整个淋洗冷凝循环系统有效解决了连续分离过程中含醛气相物料流冷凝过程中甲醛聚合堵塞管路的问题。保证了整个生产过程的连续运行，同时采用聚甲氧基二甲醚自身物系内的物质作为淋洗液，使得最终含醛淋洗液可作为原料返回反应单元利用。同时实现了分离-淋洗系统的有机结合，无其他物质引入，且产物中的甲醛100％回收利用，节能经济。

Claims (4)

1.一种用于含甲醛聚甲氧基二甲醚精制分离的装置，包括分离系统以及淋洗冷凝循环系统；其特征是分离系统主要由反应单元(Ⅰ)、脱酸装置(Ⅱ)、第一常压分馏塔(Ⅲ)、第二常压分馏塔(Ⅳ)、减压蒸馏塔(Ⅸ)、减压精馏塔(Ⅹ)、脱水装置(Ⅶ)构成；所述淋洗冷凝循环系统主要装置包括第一淋洗吸收塔(Ⅴ)、第二淋洗吸收塔(Ⅵ)以及淋洗液储罐(Ⅷ)；反应单元(Ⅰ)出料口与脱酸装置(Ⅱ)进料口相连接，所述脱酸装置(Ⅱ)出料口通过第一常压分馏塔进料管(1)与第一常压分馏塔(Ⅲ)的进料口相连接，所述第一常压分馏塔(Ⅲ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第一塔顶气相物料流输送管(2)与第一淋洗吸收塔(Ⅴ)气相物料流入口相连，第一常压分馏塔(Ⅲ)塔釜出料口通过第二常压分馏塔进料管(6)与第二常压分馏塔(Ⅳ)的进料口连接，所述第二常压分馏塔(Ⅳ)塔顶无冷凝设备，其塔顶气相物料流出口通过第二塔顶气相物料流输送管(7)与第二淋洗吸收塔(Ⅵ)的气相物料流入口相连，第二常压分馏塔(Ⅳ)的塔釜出料口通过减压蒸馏塔进料管(13)与减压蒸馏塔(Ⅸ)的进料口相连接；减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔顶出料口通过减压蒸馏塔顶出料管(14)与脱水装置(Ⅶ)相连，减压蒸馏塔(Ⅸ)的塔釜出料口通过减压精馏塔进料管(15)与减压精馏塔(Ⅹ)相连接；所述脱水装置(Ⅶ)与反应单元相连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是所述第一淋洗吸收塔(Ⅴ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔顶出料口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口；所述塔顶出料口与冷凝装置相连接，并通过淋洗吸收塔顶出料管(16)连接至脱水装置入口；塔釜淋洗液出口与第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管(3)相连，所述第一淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管(3)分为第一恒温淋洗液输送管(4)和淋洗液采出管(5)两条；其中第一恒温淋洗液输送管(4)通过第一恒温淋洗液进料管(12)与塔顶淋洗液入口相连形成回路；所述淋洗液采出管(5)连接至脱水装置入口。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是所述第二淋洗吸收塔(Ⅵ)内置填料层，塔顶设有喷淋设备，并设有塔顶淋洗液入口、塔釜淋洗液出口和塔釜气相物料流入口；所述塔顶淋洗液入口与第二恒温淋洗液进料管(10)相连，所述塔釜淋洗液出口通过第二淋洗吸收塔釜恒温淋洗液输送管(8)与淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液进口相连；所述淋洗液储罐(Ⅷ)设置有淋洗液进口、淋洗液出口和旁侧淋洗液补充口；所述淋洗液储罐(Ⅷ)的淋洗液出口连接有恒温淋洗液储罐输送管(9)，所述恒温淋洗液储罐输送管(9)在末端分为第二恒温淋洗液进料管(10)和第二恒温淋洗液输送管(11)两条，其中管路(10)与塔顶淋洗液入口相连接形成循环回路；所述第二恒温淋洗液输送管(11)则与第一恒温淋洗液输送管(4)并入第一恒温淋洗液进料管(12)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是淋洗液储罐(Ⅷ)设有旁侧新淋洗液入口。