聚甲氧基二甲醚合成技术进展及产业化建议

聚甲氧基二甲醚是一种颇受国内外车用燃料界关注的新型环保柴油添加剂。本文叙述了聚甲氧基二甲醚国内外技术进展,介绍了我国产业进展情况,提出了发展建议。     

聚甲氧基二甲醚合成技术的产业化进展

聚甲氧基二甲醚是煤化工行业中的一个新兴产品,该产品作为车用燃料调和组分具有诸多环保优势,已受到了国内外各行业的极大关注。本文综述了近年来聚甲氧基二甲醚合成技术的最新进展,根据聚甲氧基二甲醚反应原料的不同,分别简要介绍了以甲醇和三聚甲醛为原料、以甲缩醛和多聚甲醛为原料、以甲缩醛和甲醛气体为原料、以甲醇和甲醛为原料的4种主流技术的特色和国内产业化动态;对聚甲氧基二甲醚进入市场所需的支持性政策以及将面临来自于石油行业的抵制等问题进行了评述。最后对聚甲氧基二甲醚的下一步研究方向进行了展望,指出应该围绕"降低产品成本"来开展工作,重点解决以甲醇和甲醛为原料时反应体系中水的负面影响,同时还应该进一步优化催化剂的性能,控制产物分布,提升反应效率。     

聚甲氧基二甲醚合成研究现状

以聚甲氧基二甲醚(简称PODE)合成原料为出发点,系统介绍了PODE合成的反应机理、催化剂和工艺,概述了目前的研究现状,总结了影响PODE合成的因素,展望了PODE合成的研究方向。PODE3-4的理化性质接近柴油,适合用于柴油添加剂,合成PODE3-4研究重点在于开发高活性和高选择性的固体酸催化剂。     

聚甲氧基二甲醚合成工艺及产业化述评

聚甲氧基二甲醚（DMM_n）作为一种新型绿色环保柴油添加剂,因其具有较高的十六烷值和含氧量,能有效减轻燃烧后的污染物排放,同时完善以煤基甲醇为源头的煤化工产业结构,这使得其合成工艺及产业化进程受到国内外学者的广泛关注。本文对国内外DMM_n合成工艺、国内工业化布局以及未来发展前景进行综述。在现有工艺基础上,归纳总结了由甲醇出发经不同中间产物合成DMM_n的各类合成路线的特点。通过分析制约DMM_n工业化进程的关键因素,特别是结合当前全球性新冠肺炎疫情导致的石油价格断崖式下跌,给煤化工产业带来巨大的冲击,认为反应精馏工艺将成为未来DMM_n产品推广和工业应用最具有竞争潜力的工艺技术路线。     

聚甲氧基二甲醚合成工艺研究

以甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的反应体系为研究目标,筛选了HZSM-5分子筛为催化剂,考察了原料配比、反应温度、反应时间、催化剂用量对反应结果的影响。优化的反应条件为:甲缩醛和三聚甲醛质量比为2/1、反应温度为70℃、反应时间为2~4 h、催化剂用量为1.5%。在此条件下,三聚甲醛转化率大于95%,柴油有效添加组分DMM3-4的选择性为42%以上。循环实验表明,该催化剂结构稳定、性能优良,在5次循环使用中原料转化率和产物选择性未见有明显下降。     

聚甲氧基二甲醚研究及应用进展

聚甲氧基二甲醚（PODE_n）具有十六烷值高、含氧量高、挥发性好、无硫及芳香烃等特点,被认为是最具应用前景的柴油调和组分。在柴油或宽馏分油中以合适比例掺混PODE_n,能够提高内燃机热效率,降低发动机污染物排放,对改善环境污染及节约能源具有重要意义。PODE_n以甲醇及其衍生物为原料,契合我国资源特点且利于优化能源结构调整,是我国新型煤化工发展的重要方向。近几年,PODE_n合成及应用得到广泛研究,本文详细介绍了PODE_n的特性及应用情况,总结了国内外合成PODE_n的常见反应体系及特点,详细分析了PODE_n合成反应动力学、机理及聚合产物分布等研究情况,同时介绍了现阶段我国PODE_n的产业化情况,为PODE_n的进一步研究发展提供指导。     

甲缩醛和三聚甲醛缩醛化合成聚甲氧基二甲醚的工艺进展

本文综述了通过甲缩醛与三聚甲醛进行缩醛化合成聚甲氧基二甲醚的工艺路线,得出影响DMMn收率的重要因素是反应条件和催化剂,反应条件包括温度、压力、投料比等,催化剂种类可以分为离子液体和液体酸、离子交换树脂,其中离子交换树脂因其易分离、设备腐蚀性低、复用性好等优点是当前研究的热点,但是其热稳定性和酸性集团稳定性仍然有待提高。     

氯化锌催化甲醇和甲醛合成聚甲氧基二甲醚

聚甲氧基二甲醚（PODE_n）是一种环保、友好、高效的柴油添加剂,具有非常广阔的应用前景。以甲醇与甲醛为原料,氯化锌为催化剂合成了PODE_n,探讨了其合成机理,考察了反应温度、时间、催化剂用量和原料配比等条件对反应的影响,并将氯化锌、强酸性大孔树脂和氯化锌改性树脂进行比较。实验结果表明,氯化锌对甲醇和甲醛反应合成PODE_n具有一定的催化活性,其较优的反应条件为：甲醇与甲醛质量比2：（3~4）、催化剂用量3.0%（质量分数）、反应温度105℃,反应时间300 min;氯化锌改性树脂具有更高的催化活性,产物含量较氯化锌提高10个百分点以上,同时降低了反应温度。     

ZSM-5分子筛固定床催化合成聚甲氧基二甲醚

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶吸附-红外光谱（Py-IR）等对不同硅铝比（SiO₂/Al₂O₃）的ZSM-5分子筛粉末催化剂进行表征。在间歇反应器中,本文对比了不同硅铝比ZSM-5分子筛粉末催化三聚甲醛和甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚（PODE）的催化活性,结果表明硅铝比为400的ZSM-5分子筛粉末具有最高的PODE_2~8的收率和选择性。然后,采用挤条成型法,在ZSM-5分子筛粉末（SiO₂/Al₂O₃=400）中加入硅溶胶黏结剂和甲基纤维素黏结剂,制备得到ZSM-5成型催化剂,硅溶胶添加量和甲基纤维素分子量影响成型催化剂强度。采用ZSM-5成型催化剂,以固定床为反应器,反应温度和反应空速在所考察的范围内对三聚甲醛（TOX）的转化率和PODE的选择性影响较小。在85℃、压力1MPa、空速为5h^-1的条件下进行了240h催化性能考察,成型催化剂催化性能稳定,三聚甲醛的转化率高于90%,PODE_2~8的选择性达到95%以上。     

柴油添加剂聚甲氧基二甲醚的合成研究进展

聚甲氧基二甲醚（PODE）作为柴油添加剂能够有效减少燃烧时烟尘的形成,并且具有优良的化学性质,是目前世界公认的清洁环保型燃油组分。综述了近年来国内外聚甲氧基二甲醚的合成方法及研究现状,分析总结了目前各种合成方法存在的一些问题,并展望了聚甲氧基二甲醚作为柴油添加剂的应用前景。     

聚甲氧基二甲醚作为柴油添加剂的优势及行业进展

对现有柴油添加剂优劣势进行对比,阐述了以甲醇为主要原料的聚甲氧基二甲醚作为柴油添加剂的意义并对国内聚甲氧基二甲醚行业进展情况进行介绍。     

聚甲氧基二甲醚合成工艺现状分析

按照合成DMM_n的不同原料为分类依据,介绍了每种原料具有代表性机构的研究成果,简述了每种原料其中一个机构提出的工艺流程,回顾了工艺流程中有待解决的问题,分析了每种原料其代表性工艺流程的技术特点对比。指出水的存在是合成DMM_n的不利因素,及时脱去反应中的水分是未来技术的发展难点,分析表明使用甲醇和甲醛作为原料具有成本低、反应设备投资小等优势,是将来工艺技术的发展方向。     

聚甲氧基二甲醚的研究进展及前景

聚甲氧基二甲醚是一种理想的新型绿色含氧柴油调和组分,实现该类物质的工业化生产及实际推广应用不仅可充分利用我国过剩甲醇产能部分替代石油,同时能有效缓解雾霾污染,具有重要的经济价值和环保价值。本文综述了国内外关于聚甲氧基二甲醚的研究历程及当前研究进展情况,其中重点介绍了合成聚甲氧基二甲醚的产业发展背景及意义以及该类产品物化特性及优势、定性及定量检测分析方法、合成方法、合成工艺路线及所采用的反应器装置等研究进展,同时介绍了聚甲氧基二甲醚的技术产业化现状,总结了各种方法的特点,分析了聚甲氧基二甲醚的应用拓展及前景,指出聚甲氧基二甲醚在作为柴油调和组分、溶剂和柴油低温流动性改进剂等方面具有很好的应用前景。     

甲缩醛与三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚反应速率研究

为了探究反应条件对聚甲氧基二甲醚合成的影响,采用对甲基苯磺酸改性的强酸性阳离子交换树脂为催化剂,在固定床反应器中考察了甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的催化活性并研究了反应速率方程。结果表明,该催化剂具有较好的催化活性,三聚甲醛的转化率达到95%以上。根据连串反应机理,建立了幂函数反应速率方程,采用四阶龙格库塔方法对反应速率方程进行计算,使用粒子群算法(Particle Swarm Optimization)对反应速率方程参数进行了拟合回归。结果表明,该反应速率方程能较好地反映甲缩醛和三聚甲醛的转化率以及产物分布,为反应器模拟以及放大生产提供了基础数据。     

聚甲氧基二甲醚合成反应动力学研究进展

聚甲氧基二甲醚（PODE_n）作为一种潜在的柴油调和组分,能够有效减少柴油燃烧不充分所带来的污染排放。但是,由于反应器放大设计和操作存在技术瓶颈,现阶段国内外尚无达到规模化生产的运行装置。本文以反应器的模型化设计为最终目标,介绍了不同PODE_n合成工艺的反应动力学研究现状,总结了合成工艺中亟待解决的问题。分析表明,水对反应速率存在影响并且改变PODE_n的产品分布,而以甲缩醛为端基源的反应在无水参与下副产物少,不仅降低产品的分离难度,还可极大简化动力学模型。同时,简述了合成反应链增长机制的研究进展,指出在未来研究中探明PODE_n合成反应机理对普适动力学模型的建立至关重要,从而应用于工艺优化和反应器放大设计。     

甲醇和甲醛催化合成聚甲氧基二甲醚

聚甲氧基二甲醚作为柴油添加剂,可以提高柴油的十六烷值(CN),提高燃油的利用率,作为甲醇大宗下游产品具有广阔的应用前景。在固定床管式反应器中,以改性大孔阳离子交换树脂为催化剂,在温度40～100℃、液相空速1.32～16.37 h^-1、甲醛/甲醇摩尔比1～4和反应压力0.1～3.0 MPa下,以单因素实验和正交实验相结合的方式,系统地研究了甲醛与甲醇缩醛化工艺条件,获得了较佳的工艺条件,在温度70℃、甲醛/甲醇摩尔比3:1、液相空速1.32 h^-1、反应压力2.0 MPa的条件下,甲醇的转化率为69.72%,DMM_3-8选择性为62.08%。     

二甲醚合成技术进展

二甲醚简称DME,分子结构式为CH3OH3,是醚族的最低级同系物。在通常状态下二甲醚是气体,但稍加压力就可成为液体。这种性质使二甲醚适合用作一些产品(如喷雾涂料、清漆、喷洒型农药以及化妆品)的抛射剂。在自然状态下,二甲醚在1～2天内完全分解,但不会像氯氟化碳(CFC)那样到达臭氧层,因此不产生温室效应。     

多级孔beta沸石催化合成聚甲氧基二甲醚

将碱处理改性的beta沸石用于甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚。结果表明碱刻蚀沸石可形成多级孔道结构且并未改变原有的沸石晶型,随着碱浓度的增加沸石结晶度有先增大后减少,外表面积不断增大,中孔孔容呈火山型曲线趋势。与未改性沸石相比,经0.3 mol/L NaOH处理后的样品,目的产物收率最高可达61.35%,改性后beta沸石达到化学平衡所用反应时间缩短了近1倍。     

复合催化剂合成聚甲氧基二甲醚的工艺研究

以三聚甲醛和甲醇为原料,复合型离子液体(硫酸氢根-离子液体)为催化剂合成标题化合物,气相色谱-质谱联用仪对其进行定性、定量分析。考察了催化剂种类、催化剂用量、原料配比、反应温度、反应时间和反应压力对反应的影响。结果表明:选用复合型离子液体、催化剂用量为5 wt%、m(三聚甲醛)∶m(甲醇)=1.3、反应温度100℃、反应时间4 h、反应压力2.0 MPa的条件下,三聚甲醛转化率可达96.66%。同时对合成的聚甲氧基二甲醚和20%混配的柴油进行技术指标测试,结果表明:混配后调和柴油的闪点和十六烷值有明显的提高,且符合0#柴油国标标准。     

二甲醚合成技术进展及应用开发

综述了甲醇脱水制二甲醚、合成气一步法合成二甲醚的技术进展 ;分析了二甲醚在民用洁净燃料、替代柴油燃料等领域的应用前景