聚甲氧基二甲醚的分离纯化进展

2026/4/29 8:01:05 作者:火星人

前言

聚甲氧基二甲醚是结构为CH3O(CH2O)nCH3的一类线性多醚类化合物,简称PODEn。目前,国内外研究人员对聚甲氧基二甲醚的研究由合成转向精制分离。分离聚甲氧基二甲醚产物采用的精馏分离技术主要包括萃取精馏、多级精馏、催化反应精馏等。

研究进展[1]

Han等,为了解决含甲醛溶液的聚甲氧基二甲醚体系的分离问题,采用同时萃取和共沸精馏从DMM2-甲醛-水-甲醇体系中分离甲醛。添加水作为萃取剂/夹带剂,在塔顶得到甲醇,水和DMM2,塔底得到甲醛溶液和少量甲醇,可以使甲醛从体系中完全分离。同时萃取和共沸精馏过程采用了实验和模拟相结合的方式,利用Aspen plus8.4软件,选用UNIFAC模型对该工艺进行了模拟。通过灵敏度分析研究了各参数对精馏的影响。最终,提出了一个完整的聚甲氧基二甲醚生产流程。

Li等人,采用萃取和精馏分离工艺生产高纯度DMM3-6。以甲苯作为萃取剂,在298K 常压下进行萃取,通过萃取将反应产物分为水相和有机相,大部分甲醛和水存在于水相中,将水和甲醛从反应产物中分离出来。有机相进入精馏塔进行分离,采用常压精馏分离有机相中的轻组分甲缩醛和甲醇,塔底主要是DMM2-6和甲苯;然后进行减压精馏,在塔底得到的最终产品中DMM3-6的纯度达到97%以上,塔顶物料经过进一步的精馏,将DMM2与甲苯分离,甲苯作为萃取剂回收循环使用。

吴艳等以环己烷萃取聚甲氧基二甲醚,考察了萃取的影响因素,得到了最佳萃取条件。经过逆流萃取,DMM2-8萃取率可达到90%以上,脱水率高于92%。萃取相中水含量较低,且水与环己烷共沸可将水完全分离。

胡国庆等则利用NaOH溶液萃取聚甲氧基二甲醚产物里的甲醛,然后对产物进行干燥,除去水和甲醇。将精制后的产物进行常压精馏,分离出高纯度聚甲氧基二甲醚;再进行减压精馏得到二DMM2、DMM3、DMM4,但此方法物料损失较高。

江苏凯茂石化科技有限公司开发了制备聚甲氧基二甲醚的工艺。反应产物进入闪蒸罐,轻组分循环使用,重组分经过一级、二级萃取塔进入脱轻组分塔,依次分离甲缩醛、环己烷和DMM2,DMM3-8送至脱重组分塔进行减压精馏,在塔顶得到DMM3-5产品经过产品塔进行分离,依次采出三聚,四聚,五聚组分。该萃取分离工艺复杂,设备投入大,成本高,能耗高。

甲缩醛与甲醛制备聚甲氧基二甲醚的工艺流程

王丰阳采用三塔连续精馏分离工艺,聚甲氧基二甲醚合成产物经除水后进入第一塔,从第一塔的塔顶采出甲醇、甲缩醛,由塔二塔顶采出DMM2,从塔三塔顶采出三聚甲醛,塔釜采出DMM3-8。通过对精馏塔1-塔3进行了精馏实验,得到了实验条件下较优的操作条件。采用Aspen Plus软件,选用UNIFAC模型对塔1-塔3进行了模拟计算,使用灵敏度分析研究了进料位置、塔板数等对分离的影响。

苗剑等,对水-甲醇-甲缩醛-DMM2-8体系进行了精馏实验,在塔顶得到甲缩醛,甲醇,水,塔釜为DMM2-8组分。利用Aspen plus化工模拟软件,选取Wilson模型进行模拟。通过灵敏度分析,探讨了多种参数对分离的影响。

中国石油大学(华东)和润成碳材料科技有限公司共同开发了聚甲氧基二甲醚生产工艺。反应产物先进入脱酸吸附塔,处理后进入第一精馏塔,在塔顶分离出轻组分,进入脱水吸附塔,进行吸附脱水处理,作为反应原料回收循环使用,塔底得到DMM2-8送至第二精馏塔,从塔顶分离出二聚、三聚、四聚组分进入第三精馏塔,在塔顶得到DMM2产品,塔底得到DMM3-4产品。该工艺中脱酸塔和脱水塔可以解吸再生,但缺点是能耗大,而且吸附法脱水和脱酸只适用于水含量和酸度较低的体系。

甲缩醛与多聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的工艺

BASF公司的Strofer等,开发了一种制备聚甲氧基二甲醚的生产工艺。经严格脱水处理后的反应产物进入第一精馏塔,从塔顶采出二甲醚,第二精馏塔塔顶分离出TOX和DMM1-2,塔底采出DMMn(n≥3)组分进入第三塔,从塔顶得到DMM3-4产品。该工艺不足之处在于反应产物在进入三塔精馏分离系统之前没有进行脱酸处理,导致反应物酸度过高,不仅会使聚甲氧基二甲醚发生水解,还会生成难以分离的副产物。

中国石油化工股份有限公司推出了一条生产聚甲氧基二甲醚的工艺流程,原料DMM和TOX进入催化反应精馏塔,反应和分离是同时进行的,塔顶全回流,一部分的塔釜采出流入分壁精馏塔,从分壁精馏塔侧中部采出DMM3-8。该工艺的拥有工艺流程简单,能耗低,投资少,成本低,DMM3-8选择性更高的特点。

商红岩等提出了一种固定床催化加氢精制聚甲氧基二甲醚的方法,加氢精制所使用的催化剂对原料中的S、Cl元素非常敏感,若物料中含有S、Cl容易导致催化剂中毒,使催化剂失活。首先将反应平衡产物通过脱硫塔和脱氯塔,用于保护加氢催化剂,然后进入固定床反应器,在加氢催化剂的作用下,甲醛加氢生成甲醇,能够有效除去产物中的甲醛,进而对产物进行常减压精馏,分离出高纯度的聚甲氧基二甲醚产物。

凯茂石化科技有限公司公布了一种载体选用硅胶或活性炭,经过改性制得的吸附材料。该吸附材料可以有效除去甲醛,吸附饱和后,可进行脱附操作,实现循环使用。

参考文献

[1] 田博雅. 聚甲氧基二甲醚的制备及分离技术研究[D]. 山东:中国石油大学(华东),2022.

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