專利名稱：合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于聚氧醚制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國際原油價格的持續(xù)攀升和資源的日漸趨緊，石油供給壓力空前增大。利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，由煤基甲醇開發(fā)新型的油品替代品日益受到人們的重視。聚氧醚，是一類物質(zhì)的通稱，其簡式可以表示為CH3O(CH2O)nCH3，具有較高的辛烷值(> 30)和氧含量(42 51 %)。當(dāng)n的取值為2 10時，其物理性質(zhì)、燃燒性能與柴油非常接近。因此聚氧醚可作為新型的清潔柴油組分，在柴油中的添加量可達30% (v/v)，可以改善柴油在發(fā)動機中的燃燒狀況，提高熱效率，降低尾氣中的顆粒物以及COx和NOx的排放。據(jù)報道，添加5 30%的CH3OCH2OCH3可降低NOx排放7 10%，PM降低5 35%。由煤基甲醇合成聚氧醚不僅可以取代部分柴油，還能提高柴油的燃燒效率，具有戰(zhàn)略意義和良好的經(jīng)濟價值。W02006/045506A1介紹了 BASF公司使用硫酸、三氟甲磺酸作為催化劑，以甲縮醛、低聚甲醛、三聚甲醛為原料得到了 n=f 10的系列產(chǎn)物。該方法均采用質(zhì)子酸作為催化劑，這種催化劑廉價易得，但腐蝕性強，難于分離，環(huán)境污染大，對設(shè)備的要求高的缺點。US6160174和US62655284介紹了 BP公司采用甲醇、甲醛、二甲醚以及甲縮醛為原料，采用陰離子交換樹脂作為催化劑，氣固相反應(yīng)得到聚氧醚。但這種方法雖然具有催化劑容易分離，利于循環(huán)等優(yōu)點，但反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)率不高，工藝復(fù)雜。CN 101182367A介紹了采用酸性離子液作為催化劑，通過甲醇和三聚甲醛為反應(yīng)物合成聚氧醚的方法。但該方法也存在著催化劑成本較高，對設(shè)備腐蝕，以及催化劑自身的分離回收和凈化的問題。上述這些工藝的反應(yīng)大多在燒瓶或間歇式反應(yīng)釜中進行，作為一些微型實驗的小試還可以，然而這些反應(yīng)器的使用阻礙了其反應(yīng)的放大和催化劑壽命穩(wěn)定性的考察，日處理原料量少也直接阻礙了合成聚氧醚轉(zhuǎn)化成為工業(yè)化的道路。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中合成聚氧醚過程中采用間歇式反應(yīng)釜或者燒瓶存在裝卸料及取樣復(fù)雜，催化劑消耗量大，而且產(chǎn)物在降溫過程中組成發(fā)生變化以及不適合時間較短的反應(yīng)的問題，提供一種合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，實現(xiàn)了原料的連續(xù)進樣、樣品的在線測試，實現(xiàn)催化劑長周期運行零損耗，能夠極大的節(jié)約了運行成本，省工省時。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)裝置，該反應(yīng)裝置主要由原料罐、液路管線、釜式反應(yīng)器以及反應(yīng)物儲罐四部分組成，原料罐通過液路管線與釜式反應(yīng)器相連，釜式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌葉片上設(shè)有催化劑儲料盒，成型后的催化劑裝在催化劑儲料盒內(nèi)。釜式反應(yīng)器上部設(shè)有溢流堰，溢流口通過管道與物料儲罐連接。所述的原料罐是可加熱的密閉罐體，溫度控制在60 0C以上。液路管線是由液體進樣泵(泵頭壓不低于60°C)與保溫管線(不低于60°C)組成。反應(yīng)器采用溢流的方式實現(xiàn)產(chǎn)物的周期性收集，通過控制進樣速度控制反應(yīng)周期，反應(yīng)器通過六通閥與色譜相連，能夠?qū)ξ锪蠈崟r監(jiān)測。所述的反應(yīng)物儲罐是由高分罐與低分罐組成,物料溢流方式進入到高分罐中，高分罐定期排到低分罐中。反應(yīng)物儲罐是由高分罐與低分罐組成，物料溢流方式進入到高分罐中，高分罐定 期排到低分罐中。本發(fā)明中在線的連續(xù)釜式反應(yīng)器的連續(xù)進料出料的技術(shù)解決了傳統(tǒng)間歇式反應(yīng)罐的操作體積固定的問題，可實現(xiàn)合成聚氧醚的長周期運轉(zhuǎn)，增加了催化劑原料處理效率。連續(xù)釜式反應(yīng)器采用微量脈沖裝置將高壓反應(yīng)器與色譜相連，實現(xiàn)了實時采樣實時分析技術(shù)，較好的解決了傳統(tǒng)的合成聚氧醚反應(yīng)裝卸料周期長，產(chǎn)物在降溫過程中發(fā)生變化，不適用與短時反應(yīng)的問題，本發(fā)明中的反應(yīng)器能夠在反應(yīng)溫度下進樣，解決了合成聚氧醚反應(yīng)在降溫過程中物料組成發(fā)生改變的問題。通過合成聚氧醚連續(xù)在線反應(yīng)器，實現(xiàn)了原料的連續(xù)進樣、樣品的在線測試，能夠極大的節(jié)約了運行成本，省工省時，取得了較好的技術(shù)效果。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過應(yīng)用實例對本發(fā)明給予進一步的說明。本發(fā)明的合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)裝置，該反應(yīng)裝置主要由原料罐I、液路管線2、釜式反應(yīng)器3以及反應(yīng)物儲罐4四部分組成，原料罐I通過液路管線2與釜式反應(yīng)器3相連，釜式反應(yīng)器3內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌葉片上設(shè)有催化劑儲料盒5，成型后的催化劑裝在催化劑儲料盒5內(nèi)。所述的催化劑儲料盒采用不銹鋼網(wǎng)制成。釜式反應(yīng)器3上部設(shè)有溢流堰，溢流口通過管道與物料儲罐連接。所述的反應(yīng)物儲罐是由高分罐6與低分罐4組成，物料溢流方式進入到高分罐6中，高分罐6定期排到低分罐4中。所述的原料罐是可加熱的密閉罐體，溫度控制在60 0C以上。液路管線是由液體進樣泵(泵頭壓不低于60°C)與保溫管線(不低于60°C)組成。反應(yīng)器采用溢流的方式實現(xiàn)產(chǎn)物的周期性收集，通過控制進樣速度控制反應(yīng)周期，反應(yīng)器通過六通閥與色譜相連，能夠?qū)ξ锪蠈崟r監(jiān)測。應(yīng)用例I在合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器中加入I克催化劑HY，甲醇與三聚甲醛2 :1于原料罐中加熱攪拌混合，原料以3ml/min通過保溫液路管線進樣，反應(yīng)器在130°C和2 MPa氮氣加壓下連續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)物通過溢流的方式進入高分罐，反應(yīng)器通過六通閥與色譜相連，能夠?qū)ξ锪蠈崟r監(jiān)測。反應(yīng)周期24h，處理原料量4320 ml。甲醇與三聚甲醛轉(zhuǎn)化率維持在75%以上，產(chǎn)物DMM2~1Q的選擇性維持在70%以上。應(yīng)用例2在合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器中加入2克催化劑MCM-41，甲醇與三聚甲醛2 I于原料罐中加熱攪拌混合，原料以4ml/min通過保溫液路管線進樣，反應(yīng)器在120°C和2MPa氮氣加壓下連續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)物通過溢流的方式進入高分罐，反應(yīng)器通過六通閥與色譜相連，能夠?qū)ξ锪蠈崟r監(jiān)測。反應(yīng)周期24h，處理原料量5760 ml。甲醇與三聚甲醛轉(zhuǎn)化率維持在72%以上，產(chǎn)物DMM2~1(i的選擇性維持在64%以上。應(yīng)用例3在合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器中加入0. 5克催化劑SAP0-34，甲醇與三聚甲醛3 :1于原料罐中加熱攪拌混合，原料以10ml/min通過保溫液路管線進樣，反應(yīng)器在130°C和2 MPa氮氣加壓下連續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)物通過溢流的方式進入高分罐，反應(yīng)器通過六通閥與色譜相 連，能夠?qū)ξ锪蠈崟r監(jiān)測。反應(yīng)周期24 h，處理原料量14400 ml。甲醇與三聚甲醛轉(zhuǎn)化率維持在74%以上，產(chǎn)物DMM2~1(i的選擇性維持在75%以上。比較例I :如專利CN200710018474. 9所述，在100毫升反應(yīng)釜中，依次加入0. 8510克催化劑
i (催化劑為季磷鹽陽離子，三氟甲基磺酸根陰離子所組成的離子液體)，48. 6毫升甲醇，27克三聚甲醛。充氮氣至壓力2MPa，加熱至120°C攪拌4小時，經(jīng)氣相色譜分析，三聚甲醛轉(zhuǎn)化率為82. 4%,產(chǎn)物相對含量，甲縮醛52. 3%, n=2, 24. 2%, n=3 8，23. 5%, n>8,未檢出。離子液體催化劑合成中使用的季磷鹽陽離子，三氟甲基磺酸根陰離子基團反應(yīng)在間歇式高壓反應(yīng)釜中進行。本發(fā)明技術(shù)方案I與其相比，原料三聚甲醛轉(zhuǎn)化率較高，產(chǎn)物n=2^10選擇性高，收率較高，最為關(guān)鍵的是使用連續(xù)釜式反應(yīng)器實現(xiàn)了原料的連續(xù)進樣、樣品的在線測試，實現(xiàn)催化劑長周期運行零損耗，降低了運行成本，省工省時，取得了較好的技術(shù)效果。
權(quán)利要求1.一種合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)裝置主要由原料罐、液路管線、釜式反應(yīng)器以及反應(yīng)物儲罐四部分組成，原料罐通過液路管線與釜式反應(yīng)器相連，釜式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌葉片上設(shè)有催化劑儲料盒，釜式反應(yīng)器上部設(shè)有溢流堰，溢流口通過管道與物料儲罐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，其特征在于所述的原料罐是可加熱的密閉罐體，溫度控制在60 0C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器通過六通閥與氣相色譜相連，實現(xiàn)對物料進行實時監(jiān)測。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)物儲罐是由高分罐與低分罐組成，物料溢流方式進入到高分罐中，高分罐定期排到低分罐中。
專利摘要本實用新型涉及一種合成聚氧醚的連續(xù)釜式反應(yīng)器，主要解決以往技術(shù)中存在的聚氧醚合成過程中采用間歇式反應(yīng)釜式存在裝卸料及取樣復(fù)雜，催化劑損耗大、產(chǎn)物在降溫過程中組成發(fā)生變化以及不適合時間較短的反應(yīng)的問題。該反應(yīng)裝置主要由原料罐、液路管線、釜式反應(yīng)器以及反應(yīng)物儲罐四部分組成，原料罐通過液路管線與釜式反應(yīng)器相連，釜式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌葉片上設(shè)有催化劑儲料盒，釜式反應(yīng)器上部設(shè)有溢流堰，溢流口通過管道與物料儲罐連接。本實用新型通過使用連續(xù)釜式反應(yīng)器實現(xiàn)了原料的連續(xù)進樣、樣品的在線測試，實現(xiàn)催化劑長周期運行零損耗，能夠極大的節(jié)約了運行成本，省工省時。
文檔編號C08G65/00GK202558798SQ201220148099
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者李豐, 閆捷, 蔣元力, 魏靈朝, 李伍成, 趙立紅 申請人:河南煤業(yè)化工集團研究院有限責(zé)任公司