一种气体甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脱酸的工艺装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化工生产工艺及设备技术领域，主要涉及聚甲氧基二甲醚的生产工艺方法和装置。
【背景技术】
[0002]我国能源结构的特点是:富煤、贫油、少气，经济的持续较快增长对能源需求越来越大，社会、经济的发展与石油供应的矛盾日益突出。2009年以来，我国原油对外依存度连续6年超过警戒线(50%)，严重影响我国的能源战略安全。从我国能源战略安全出发，结合我国一次能源结构特点，发展煤基液体燃料合成技术无疑具有战略重要性。另外、我国甲醇产能严重过剩，开发甲醇下游产品、延伸煤化工产业链，都具有现实意义。
[0003]聚甲氧基二甲醚是一种世界公认的清洁柴油组份，它的十六烷值多70、不含硫、不含芳烃。按5%-20%比例添加到柴油中，能够提高柴油十六烷值，促进燃烧，明显地降低汽车尾气中PM2.5、PM10、N0x、C0等有害气体的排放。由于聚甲氧基二甲醚的优异性能，其合成工艺已成为国内外研宄的热门课题。
[0004]目前，聚甲氧基二甲醚普遍的生产工艺方法，是以甲醇或甲缩醛中的一种或几种与甲醛水溶液/三聚甲醛/多聚甲醛在酸性催化剂的催化作用下反应生成的。而不论是多聚甲醛还是三聚甲醛均首先需加热解析出单体甲醛才能参与反应，因此体系反应温度很高，一般在110°C以上，且必须采用加压的方式防止沸点较低甲缩醛和甲醇气化，因此导致能耗高、设备要求高。另外，在如此的高温环境下，单体甲醛具有很高的活性，容易发生歧化反应生产大量的甲酸，如果不将体系中甲酸分离出去，甲酸会越积越多并对聚甲氧基二甲醚的反应平衡带来严重负面影响，造成反应的收率降低，因此只能采用吸附或者碱中和脱酸方法分离甲酸，造成工艺复杂，且目标产物收率低，合成成本高。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对上述存在的问题和缺陷，本实用新型提供了一种气体甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脱酸的工艺装置及方法，能最大程度降低甲醛发生歧化反应生成甲酸，并能有效快速的在主反应过程的同时将甲酸转化成甲酸甲酯从体系中分离出去，从而提高甲醛和甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚的反应率，降低聚甲氧基二甲醚的合成成本。
[0006]技术方案:为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案:一种气体甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脱酸的工艺装置，包括填料反应塔、冷凝器和甲酸甲酯回收塔，其中:所述填料反应塔内设有装填有酸性固体催化剂的填料段，填料段上方和下方分别为喷淋系统和鼓泡吸收段；同时填料反应塔的上部和下部分别设有甲缩醛入口和甲醛气体入口，而甲缩醛入口与连接有喷淋系统，而甲醛气体入口通过管道伸入鼓泡吸收段内，所述鼓泡吸收段还通过管道和泵与甲缩醛入口形成循环连接；同时所述填料反应塔的底部和顶部还分别设有反应液出口和甲酸甲酯出口；所述甲酸甲酯出口与冷凝器连接后，与甲酸甲酯回收塔连接，所述甲酸甲酯为加压蒸馏塔。
[0007]甲酸甲酯回收塔的底部还通过管道与填料反应塔的甲缩醛入口连接。
[0008]本实用新型还提供了一种气体甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脱酸工艺方法，包括以下步骤:
[0009](I)以甲醛气体和甲缩醛为反应原料，甲醛气体进入填料反应塔的鼓泡吸收段，并通过鼓泡的方式被甲缩醛吸收，未被完全吸收的甲醛气体继续上升并经过填料段，与此同时将新鲜的甲缩醛和塔底鼓泡吸收段中甲醛的甲缩醛溶液送入甲缩醛入口并经过喷淋系统喷淋而下，与上述的甲醛气体进一步吸收并在填料段中发生反应生产聚甲氧基二甲醚并从塔底采出，同时反应体系中存在的甲酸与甲醇也发生酯化反应得到甲酸甲酯气体；
[0010]( 2)所述甲酸甲酯与甲缩醛气体从填料反应塔塔顶经过冷凝得到液态的甲酸甲醋；
[0011](3)将液态甲酸甲酯送入甲酸甲酯回收塔进行加压蒸馏分离，得到塔顶的甲酸甲酯作为副产物，而塔底则得到甲缩醛并送回至填料反应塔中继续参与反应。
[0012]作为优选，所述填料反应塔的操作温度为40?100°C，压力为常压?0.5MPa。
[0013]作为优选，所述甲酸甲酯回收塔的的操作温度为40?100°C，压力为常压?0.8MPa。
[0014]作为优选，所述甲醛气体通过以下方法获得:(1)在填料塔的顶部通入甲醛水溶液，填料塔底部则通入辅剂，使得甲醛水溶液与辅剂在填料板之间逆向接触，并发生化学反应，得到密度小于水且不溶于水的上层半缩醛类反应物；所述填料塔的温度为50?100°C，且辅剂与甲醛水溶液的进料流量比为I?5:1 ;所述辅剂为一元醇；(2)将步骤(I)得到上层半缩醛类反应物送入减压精馏塔中进一步减压精馏，脱除残余的水分，得到无水半缩醛反应物；(3)无水半缩醛反应物送入甲醛单体脱离塔中加热分解，从塔顶得到纯的甲醛气体，塔底得到再生的辅剂。
[0015]作为优选，所述辅剂为异丁醇、4-甲基-2-戊醇或环己醇。
[0016]作为优选，所述甲醛溶液为37?85%;所述减压精馏塔中的反应压力为-0.06MPa-常压，温度为110?150°C;所述甲醛单体脱离塔的温度为150?250°C，压力为常压-0.4MPa。
[0017]本实用新型还提供了一种无水纯甲醛气体精制工艺装置，包括反应分离填料塔、减压精馏塔和甲醛单体脱离塔，其中:所述反应分离填料塔包括反应段和分离段，其中反应段为填料段，填料段的上部设有甲醛溶液入口，而下部设有辅剂入口 ；所述分离段为直径相对填料段更大的扩大段(能够使得在反应段反应得到的半缩醛反应物上浮过程时进入扩大段的速度产生减缓，有利于沉积携带的水分)，且设在反应段之上；所述反应分离填料塔分离段的顶部通过管道和液泵依次与减压精馏塔和甲醛单体脱离塔连接；所述甲醛单体脱离塔的底部出口与反应分离填料塔的辅剂入口通过管道和液泵形成循环，而顶部则设有甲醛气体采出口。
[0018]有益效果:与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:甲醛气体的精制工艺更简单、成本更低，并以甲醛气体代替多聚/三聚合成聚甲氧基二甲醚，转化率更高，且工艺更简单，成本更低。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型所述聚甲氧基二甲醚的合成工艺装置的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型所述无水甲醛精制工艺装置的结构示意图。
[0021]其中，填料反应塔1、冷凝器2、甲酸甲酯回收塔3、反应分离填料塔4、减压精馏塔5、甲醛单体脱离塔6、填料段7、扩大段8、废热回收装置9。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实