本發明公開了一種鼓泡式外掛反應合成聚甲氧基二甲醚的系統和方法，通過外掛反應器、預反應器和鼓泡吸收塔來實現多級且不同反應條件的連續轉化，解決了氣相甲醛法生產過程中聚合的問題，解決了固定床反應器溫度不好控制的問題。且本發明具有良好移熱效果，能高效的促進反應向正向進行。鼓泡吸收極大的改進了甲醛的吸收效果，有效避免了高濃度氣相甲醛聚合的風險。鼓泡吸收塔的精餾段可以及時撤離反應熱和生成的雜質甲酸甲酯。預反應器可自由調節反應原料的比例，實現轉化程度的可控。

技術領域

本發明涉及聚甲氧基二甲醚合成技術領域，具體為一種用于聚甲氧基二甲醚合成的鼓泡式外掛反應系統。

背景技術

全球能源已經進入嚴重開采期。優質能源越來越少，能源價格日益增長。特別原油危機之后，各國已逐級開始減產提高原油價格。未來油價將會逐漸攀升。而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。發展煤炭液化成油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。西北產煤行業經國家多次產業調整，原始煤炭粗獷產業鏈進一步升級之后。煤炭進一步深加工為甲醇以及下游的走勢已經成為未來新興煤炭行業的趨勢。

隨著社會經濟的進步，汽車數量明顯增多，而汽車尾氣排放物已成為城市霧霾的重要原因之一。相比于汽油，柴油具有更高的沸點，H/C質量比低，因此柴油燃燒過程中排放的廢氣CO、氮氧化合物、顆粒物等更多，造成的污染比汽油更嚴重。因此，提高柴油燃燒效率，減少污染排放，改善城市空氣質量是目前重要的環保任務。

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≥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、NOx、CO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究的熱門課題。

目前，聚甲氧基二甲醚大多是以甲縮醛/甲醇與甲醛(甲醛可來自甲醛水溶液/三聚甲醛/多聚甲醛)在酸性催化劑的催化作用下反應生成。而此反應為放熱反應，溫度高造成反應逆向進行，因此需要撤走熱量。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℃以上，因此導致能耗高、設備要求高。另外，高溫反應條件下，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，分離困難。目前工藝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。反應產物DMMn3～8的選擇性與催化劑的量有著密切的關系，普通固定床無法實現調整產物聚合度，因此造成n值過小或者過大，影響產品質量。試驗證明最適合做柴油添加劑的聚合度為DMMn3～5的產品。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服目前聚甲氧基二甲醚的生產成本高、合成轉化率及收率低的問題的缺陷，提供一種通過多級不同反應條件的連續轉化合成聚甲氧基二甲醚的反應系統。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

一種用于聚甲氧基二甲醚合成的鼓泡式外掛反應系統，包括鼓泡吸收塔、預反應器、第一外掛反應器和第二掛反應器；所述預反應器的輸出端與第一外掛反應器的輸入端連接，所述第一外掛反應器的輸入端還連接有鼓泡吸收塔的輸出端，所述第一外掛反應器的輸出端分別與鼓泡吸收塔的輸入端和分離單元連接；所述鼓泡吸收塔底部的輸出端通過循環泵分別與鼓泡吸收塔的中部和第二外掛反應器的輸入端連接，所述第二外掛反應器的輸出端與鼓泡吸收塔中部連接。

一種采用鼓泡式外掛反應系統合成聚甲氧基二甲醚的方法，包括以下步驟: