一種氣體甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脫酸的工藝裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于化工生產工藝及設備技術領域，主要涉及聚甲氧基二甲醚的生產工藝方法和裝置。
【背景技術】
[0002]我國能源結構的特點是:富煤、貧油、少氣，經濟的持續較快增長對能源需求越來越大，社會、經濟的發展與石油供應的矛盾日益突出。2009年以來，我國原油對外依存度連續6年超過警戒線(50%)，嚴重影響我國的能源戰略安全。從我國能源戰略安全出發，結合我國一次能源結構特點，發展煤基液體燃料合成技術無疑具有戰略重要性。另外、我國甲醇產能嚴重過剩，開發甲醇下游產品、延伸煤化工產業鏈，都具有現實意義。
[0003]聚甲氧基二甲醚是一種世界公認的清潔柴油組份，它的十六烷值多70、不含硫、不含芳烴。按5%-20%比例添加到柴油中，能夠提高柴油十六烷值，促進燃燒，明顯地降低汽車尾氣中PM2.5、PM10、N0x、C0等有害氣體的排放。由于聚甲氧基二甲醚的優異性能，其合成工藝已成為國內外研宄的熱門課題。
[0004]目前，聚甲氧基二甲醚普遍的生產工藝方法，是以甲醇或甲縮醛中的一種或幾種與甲醛水溶液/三聚甲醛/多聚甲醛在酸性催化劑的催化作用下反應生成的。而不論是多聚甲醛還是三聚甲醛均首先需加熱解析出單體甲醛才能參與反應，因此體系反應溫度很高，一般在110°C以上，且必須采用加壓的方式防止沸點較低甲縮醛和甲醇氣化，因此導致能耗高、設備要求高。另外，在如此的高溫環境下，單體甲醛具有很高的活性，容易發生歧化反應生產大量的甲酸，如果不將體系中甲酸分離出去，甲酸會越積越多并對聚甲氧基二甲醚的反應平衡帶來嚴重負面影響，造成反應的收率降低，因此只能采用吸附或者堿中和脫酸方法分離甲酸，造成工藝復雜，且目標產物收率低，合成成本高。
【發明內容】
[0005]發明目的:針對上述存在的問題和缺陷，本實用新型提供了一種氣體甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脫酸的工藝裝置及方法，能最大程度降低甲醛發生歧化反應生成甲酸，并能有效快速的在主反應過程的同時將甲酸轉化成甲酸甲酯從體系中分離出去，從而提高甲醛和甲縮醛合成聚甲氧基二甲醚的反應率，降低聚甲氧基二甲醚的合成成本。
[0006]技術方案:為實現上述發明目的，本實用新型采用以下技術方案:一種氣體甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脫酸的工藝裝置，包括填料反應塔、冷凝器和甲酸甲酯回收塔，其中:所述填料反應塔內設有裝填有酸性固體催化劑的填料段，填料段上方和下方分別為噴淋系統和鼓泡吸收段；同時填料反應塔的上部和下部分別設有甲縮醛入口和甲醛氣體入口，而甲縮醛入口與連接有噴淋系統，而甲醛氣體入口通過管道伸入鼓泡吸收段內，所述鼓泡吸收段還通過管道和泵與甲縮醛入口形成循環連接；同時所述填料反應塔的底部和頂部還分別設有反應液出口和甲酸甲酯出口；所述甲酸甲酯出口與冷凝器連接后，與甲酸甲酯回收塔連接，所述甲酸甲酯為加壓蒸餾塔。
[0007]甲酸甲酯回收塔的底部還通過管道與填料反應塔的甲縮醛入口連接。
[0008]本實用新型還提供了一種氣體甲醛合成聚甲氧基二甲醚及脫酸工藝方法，包括以下步驟:
[0009](I)以甲醛氣體和甲縮醛為反應原料，甲醛氣體進入填料反應塔的鼓泡吸收段，并通過鼓泡的方式被甲縮醛吸收，未被完全吸收的甲醛氣體繼續上升并經過填料段，與此同時將新鮮的甲縮醛和塔底鼓泡吸收段中甲醛的甲縮醛溶液送入甲縮醛入口并經過噴淋系統噴淋而下，與上述的甲醛氣體進一步吸收并在填料段中發生反應生產聚甲氧基二甲醚并從塔底采出，同時反應體系中存在的甲酸與甲醇也發生酯化反應得到甲酸甲酯氣體；
[0010]( 2)所述甲酸甲酯與甲縮醛氣體從填料反應塔塔頂經過冷凝得到液態的甲酸甲醋；
[0011](3)將液態甲酸甲酯送入甲酸甲酯回收塔進行加壓蒸餾分離，得到塔頂的甲酸甲酯作為副產物，而塔底則得到甲縮醛并送回至填料反應塔中繼續參與反應。
[0012]作為優選，所述填料反應塔的操作溫度為40?100°C，壓力為常壓?0.5MPa。
[0013]作為優選，所述甲酸甲酯回收塔的的操作溫度為40?100°C，壓力為常壓?0.8MPa。
[0014]作為優選，所述甲醛氣體通過以下方法獲得:(1)在填料塔的頂部通入甲醛水溶液，填料塔底部則通入輔劑，使得甲醛水溶液與輔劑在填料板之間逆向接觸，并發生化學反應，得到密度小于水且不溶于水的上層半縮醛類反應物；所述填料塔的溫度為50?100°C，且輔劑與甲醛水溶液的進料流量比為I?5:1 ;所述輔劑為一元醇；(2)將步驟(I)得到上層半縮醛類反應物送入減壓精餾塔中進一步減壓精餾，脫除殘余的水分，得到無水半縮醛反應物；(3)無水半縮醛反應物送入甲醛單體脫離塔中加熱分解，從塔頂得到純的甲醛氣體，塔底得到再生的輔劑。
[0015]作為優選，所述輔劑為異丁醇、4-甲基-2-戊醇或環己醇。
[0016]作為優選，所述甲醛溶液為37?85%;所述減壓精餾塔中的反應壓力為-0.06MPa-常壓，溫度為110?150°C;所述甲醛單體脫離塔的溫度為150?250°C，壓力為常壓-0.4MPa。
[0017]本實用新型還提供了一種無水純甲醛氣體精制工藝裝置，包括反應分離填料塔、減壓精餾塔和甲醛單體脫離塔，其中:所述反應分離填料塔包括反應段和分離段，其中反應段為填料段，填料段的上部設有甲醛溶液入口，而下部設有輔劑入口 ；所述分離段為直徑相對填料段更大的擴大段(能夠使得在反應段反應得到的半縮醛反應物上浮過程時進入擴大段的速度產生減緩，有利于沉積攜帶的水分)，且設在反應段之上；所述反應分離填料塔分離段的頂部通過管道和液泵依次與減壓精餾塔和甲醛單體脫離塔連接；所述甲醛單體脫離塔的底部出口與反應分離填料塔的輔劑入口通過管道和液泵形成循環，而頂部則設有甲醛氣體采出口。
[0018]有益效果:與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:甲醛氣體的精制工藝更簡單、成本更低，并以甲醛氣體代替多聚/三聚合成聚甲氧基二甲醚，轉化率更高，且工藝更簡單，成本更低。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所述聚甲氧基二甲醚的合成工藝裝置的結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型所述無水甲醛精制工藝裝置的結構示意圖。
[0021]其中，填料反應塔1、冷凝器2、甲酸甲酯回收塔3、反應分離填料塔4、減壓精餾塔5、甲醛單體脫離塔6、填料段7、擴大段8、廢熱回收裝置9。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實