一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法.pdf

本发明公开了一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，包括以下步骤：（a）在常温下，将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入装有吸附剂的吸附塔进行吸附处理，吸附后的聚甲氧基二甲醚从吸附塔排出，并进入到产品收集罐中；（b）待吸附剂达到一定吸附值时，停止进料，对吸附剂进行再生；（c）循环进行步骤（a）、步骤（b）。本发明采用上述工艺，能够有效地将聚甲氧基二甲醚的含水量从控制在0.1%以下，且整个工艺用到的装置较少，操作简单，通过巧妙的工艺条件选择，能够有效提高脱水效率和脱水质量。

权利要求书
1.  一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）在常温下，将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入装有吸附剂的吸附塔进行吸附处理，吸附后的聚甲氧基二甲醚从吸附塔排出，并进入到产品收集罐中；
（b）待吸附剂达到饱和时，停止进料，对吸附剂进行再生；
（c）循环进行步骤（a）、步骤（b）。

2.  根据权利要求1所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述步骤（a）中的吸附剂为分子筛、硅胶、活性氧化铝、树脂中的至少一种。

3.  根据权利要求1所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述步骤（a）中，经过吸附的含水的聚甲氧基二甲醚先经过滤装置，再进入到产品收集罐中。

4.  根据权利要求1所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述步骤（b）中，吸附剂的再生过程为：
（b1）先进行排液，将吸附罐中尚存液体物料排至储液罐中；
（b2）用氮气对吸附塔内的床层进行吹扫，回收吸附塔床层死空间内原料液；
（b3）采用升温、真空的方式使吸附剂完成再生，回收冷凝液。

5.  根据权利要求1所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述步骤（b3）中采用热氮加热吸附塔床层的方式使吸附剂完成再生。

6.  根据权利要求1所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述吸附塔为N个，其中N为等于或大于2的整数，吸附阶段时，待脱水的含水聚甲氧基二甲醚通过泵进入到处于吸附状态的吸附塔中进行脱水处理；吸附剂再生阶段时，通过泵将吸附塔中吸附剂吸附的水份及少量聚甲氧基二甲醚通过抽入储液罐中。

7.  根据权利要求6所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述吸附塔有两个，分别是吸附塔一和吸附塔二，同时还包括储液罐和两个泵，储液罐分别与吸附塔一、吸附塔二连通，两个泵分别是泵一和泵二，泵一用于将含水聚甲氧基二甲醚送入吸附塔，泵二用于将吸附塔中吸附剂吸附的水份及少量聚甲氧基二甲醚通过抽入储液罐中，吸附和再生的具体过程为：
（a1）开启吸附塔一的入口阀门，通过泵一将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入吸附塔一，聚甲氧基二甲醚在吸附塔一内完成脱水操作；
（a2）运行一段时间后，关闭吸附塔一的入口阀门，开启泵二，并打开吸附塔一的出口阀门，将吸附塔一内的残留聚甲氧基二甲醚和水排入储液罐中，用氮气对吸附塔内的床层进行吹扫，回收吸附塔床层死空间内原料液，同时通过泵一将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入吸附塔二中进行脱水；
（a3）吸附塔一吹扫完聚甲氧基二甲醚和水后，通过加热系统对吸附塔一进行加热，使吸附剂在高温、真空环境下完成再生；
（a4）同理，吸附塔二完成吸附后，通过氮气将吸附塔二内残留的聚甲氧基二甲醚和水的原料液排入储液罐中准备吸附剂再生，同时吸附塔一开始脱水；
（a5）吸附塔二吹扫完聚甲氧基二甲醚和水后，通过加热系统对吸附塔二进行加热，使吸附剂在高温、真空环境下完成再生；
（a6）按照以上步骤循环，最终完成聚甲氧基二甲醚的脱水。

8.  根据权利要求7所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述吸附塔一和吸附塔二的吸附时间为均6~20小时。

9.  根据权利要求7所述的一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，其特征在于：所述吸附剂的再生时间为1~6小时，再生时的温度为150~300℃，真空度为-0.08~-0.06MPa。

说明书一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法
技术领域
本发明涉及聚甲氧基二甲醚精制领域，具体涉及一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法。
背景技术
聚甲氧基二甲醚(DMMn, n=1～8)是甲醇的下游产品，主要生产方法为甲醇与甲醛或甲醛的系列衍生物（例如甲缩醛和多聚甲醛）进行缩合。随煤化工的发展，煤合成甲醇技术成熟，其产量大大超出需求，必须开发甲醇的下游产品以保证煤化工的健康发展。
汽、柴油在我国液体燃料的消费中最大且污染严重。为改善汽、柴油的燃烧性能、减轻对空气的污染，国内外学者都在研究应用含氧化合物（如碳酸二甲酯DMC、二甲醚DME、聚甲氧基二甲醚DMM、醋酸乙酯等）作汽、柴油添加剂。其中聚甲氧基二烷基醚（DMMn）具有十六烷值高、含氧量高、硫含量低、无芳烃的特点，其物性与柴油相近。与柴油调和使用时不需要对在用车辆的发动机进行任何改动，且可提高油品十六烷值，提升油品含氧量，提高动力性，且能大幅度减少CO污染物、THC、烟度、颗粒物（PM2.5、PM5、PM10）排放，故聚甲氧基二烷基醚成为新型的高十六烷值清洁油品调合组份。通过发动机台架实验结果表明，在柴油中添加5%---10%聚甲氧基二甲醚可改善柴油的雾化、发动机炭烟排放明显下降、大幅降低NOx排放、热效率有明显提高，为降低柴油机有害排放物提供了一种新的添加剂。
聚甲氧基二甲醚(DMMn, n=1～8)由于常压沸点各不相同，因此，现有技术中分离上述反应混合物可以采用常压精馏的方式，即先将水与重组份聚甲氧基二烷基醚加以分离，同时又与轻组份甲缩醛加以分离，因此若要将水与轻组份和重组份均分离开，则需要增加两个精馏塔，一个用于与轻组份的分离，一个用于与重组份的分离，这样投资费用、能耗和运行费用都相应增加。且水的沸点与DMM2的沸点很接近，因此精馏分离的难度是比较大的。
目前工业生产得到的聚甲氧基二甲醚(DMMn, n=1～8)，其含水量在0.5%~5%，其应用要求为含水量低于0.1%。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，能够有效地将聚甲氧基二甲醚的含水量控制在0.1%以下，且整个工艺用到的装置较少，操作简单，通过巧妙的工艺条件选择，能够有效提高脱水效率和脱水质量。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
一种适用于含水聚甲氧基二甲醚的常温脱水方法，包括以下步骤：
（a）在常温下，将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入装有吸附剂的吸附塔进行吸附处理，吸附后的聚甲氧基二甲醚从吸附塔排出，并进入到产品收集罐中；
（b）待吸附剂达到饱和时，停止进料，对吸附剂进行再生；
（c）循环进行步骤（a）、步骤（b）。
本方案中，采用吸附剂吸附的方式除去聚甲氧基二甲醚中的水分，随着吸附剂吸附饱和后，吸附能力逐渐下降，通过再生后，使吸附剂能够恢复到之前的吸附水平，从而满足吸附要求，通过这样的方式，在常温下实现了聚甲氧基二甲醚的脱水处理，不仅使聚甲氧基二甲醚的含水量降到了0.1%以下，而且整个工艺控制简单。
进一步地，作为优选方案，所述步骤（a）中的吸附剂为分子筛、硅胶、活性氧化铝、树脂中的至少一种。吸附剂可以是其中的一种，也可以是两种或两种以上的配合使用。
进一步地，作为优选方案，所述步骤（a）中，经过吸附的含水聚甲氧基二甲醚先经过滤装置，再进入到产品收集罐中。过滤装置可以是滤网，滤网目数为15~100目，材质可以是金属或塑料，将滤网设置在吸附塔顶部，以防止吸附剂颗粒或吸附剂破碎后的固体进入到聚甲氧基二甲醚产品收集罐中，确保聚甲氧基二甲醚的纯度。
进一步地，作为优选方案，所述步骤（b）中，吸附剂的再生过程为：
（b1）先进行排液，将吸附罐中尚存液体物料排至储液罐中；
（b2）用氮气对吸附塔内的床层进行吹扫，回收吸附塔床层死空间内原料液；
（b3）采用升温、真空的方式使吸附剂完成再生。
这里提到的排液主要是排出吸附塔内残留的聚甲氧基二甲醚以及少量水分，而通过氮气吹扫后，能将吸附塔内的死空间清理干净，使吸附剂再生更彻底，同时，通过分离回收的冷凝液主要是聚甲氧基二甲醚(DMMn, n=1～8)和水份，可将该冷凝液返回前段精馏工艺进行初步脱水，从而避免原料的浪费，在升温和真空的条件下，吸附剂对物质的吸附力大大降低，吸附剂上吸附的水分等物质脱离吸附剂，从而使吸附剂重新具备较强的吸附能力，实现吸附剂的再生，使吸附剂能够进入到下一次吸附工作。
进一步地，作为优选方案，所述步骤（b3）中采用热氮加热吸附塔床层的方式使吸附剂完成再生。
进一步地，作为优选方案，所述吸附塔为N个，其中N为等于或大于2的整数，吸附阶段时，待脱水的含水聚甲氧基二甲醚通过泵进入到处于吸附状态的吸附塔中进行脱水处理；吸附剂再生阶段时，通过氮气吹扫将吸附塔中的残留聚甲氧基二甲醚及水排入储液罐中。
进一步地，作为优选方案，所述吸附塔有两个，分别是吸附塔一和吸附塔二，同时还包括储液罐和两个泵，储液罐分别与吸附塔一、吸附塔二连通，两个泵分别是泵一和泵二，泵一用于将含水聚甲氧基二甲醚送入吸附塔，泵二用于将吸附塔中吸附剂吸附的水份及少量聚甲氧基二甲醚通过抽入储液罐中，吸附和再生的具体过程为：
（a1）开启吸附塔一的入口阀门，通过泵一将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入吸附塔一，聚甲氧基二甲醚在吸附塔一内完成脱水操作；
（a2）运行一段时间后，关闭吸附塔一的入口阀门，并打开吸附塔一的出口阀门，用自然排液和氮气吹扫的方式将吸附塔一内残留的聚甲氧基二甲醚和水排入储液罐中，同时通过泵一将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入吸附塔二中进行脱水；
（a3）吸附塔一排完聚甲氧基二甲醚和水后，通过加热系统对吸附塔一进行加热，使吸附剂在高温、真空环境下完成再生；
（a4）同理，吸附塔二完成吸附后，将吸附塔二内残留的聚甲氧基二甲醚和水排入储液罐中准备吸附剂再生，同时吸附塔一开始脱水；
（a5）吸附塔二抽完聚甲氧基二甲醚和水后，通过加热系统对吸附塔二进行加热，使吸附剂在高温、真空环境下完成再生；
（a6）按照以上步骤循环，最终完成聚甲氧基二甲醚的脱水。
本方案通过这样一种吸附和再生方式，始终能够保证有一组吸附塔处于吸附状态，从而确保了整个聚甲氧基二甲醚脱水处理的连续性，整个处理过程简单、易操作，两组吸附塔之间的衔接十分恰到好处，在有效确保吸附剂再生的基础上，使两组吸附塔的吸附效率得到了最大化的提高。
进一步地，作为优选方案，所述吸附塔一和吸附塔二的吸附时间均为6~20小时。
进一步地，作为优选方案，所述吸附剂的再生时间为1~6小时，再生时的温度为150~300℃，真空度为-0.08~-0.06MPa。通过这样一种再生方式，能够使吸附剂在较短的时间内实现再生，同时不增加操作的难度和成本。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明采用吸附剂吸附的方式除去聚甲氧基二甲醚中的水分，随着吸附剂吸附饱和后，吸附能力逐渐下降，通过再生后，使吸附剂能够恢复到之前的吸附水平，从而满足吸附要求，通过这样的方式，在常温下实现了聚甲氧基二甲醚的脱水处理，不仅使聚甲氧基二甲醚的含水量降到了0.1%以下，而且整个工艺控制简单。
（2）本发明通过设置多个吸附塔，始终能够保证至少有一个吸附塔处于吸附状态，从而确保了整个聚甲氧基二甲醚脱水处理的连续性，整个处理过程简单、易操作，吸附塔在吸附与再生之间的衔接十分恰到好处，在有效确保吸附剂再生的基础上，使吸附塔的吸附效率得到了最大化的提高。
附图说明
图1为不同再生时间下的聚甲氧基二甲醚含水量；
图2为不同再生温度下的聚甲氧基二甲醚含水量；
图3为不同再生真空度下的聚甲氧基二甲醚含水量；
图4为本发明的实施例2的工艺反应流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施例所述的一种聚甲氧基二甲醚常温脱水方法，包括以下步骤：
（a）在常温下，将待脱水的聚甲氧基二甲醚送入装有吸附剂的吸附塔进行吸附处理，吸附后的聚甲氧基二甲醚从吸附塔排出，并进入到产品收集罐中，这里的吸附剂可以是分子筛、硅胶、活性氧化铝、树脂中的一种、两种或两种以上，可根据需要而定；
（b）待吸附剂达到饱和时，这时的吸附值不一定是吸附最大值，而是此时的吸附剂对水的吸附效果无法使聚甲氧基二甲醚的含水量满足要求时的临界值，此时停止进料，对吸附剂进行再生，再生时间为1~6个小时；
（c）循环进行步骤（a）、步骤（b）。
为了获得更好的聚甲氧基二甲醚纯度，避免吸附剂颗粒或吸附剂破碎后的固体进入到产品收集罐中，本实施例在吸附塔的聚甲氧基二甲醚出口处设置过滤装置，过滤装置可以是滤网，也可以是其它能够起到过滤作用的结构。
将含水量为0.8%原料聚甲氧基二甲醚送入吸附塔运行6~20小时，流出产品聚甲氧基二甲醚的含水量为0.023%~0.028%，再生条件为温度150~300℃、真空度-0.08~-0.06MPa，每半小时抽真空10分钟，再生后吸附塔流出产品聚甲氧基二甲醚的含水量为0.03%~0.036%。
本实施例通过上述方法，在常温下实现了聚甲氧基二甲醚的脱水处理，不仅使聚甲氧基二甲醚的含水量降到了0.1%以下，而且整个工艺控制简单，涉及到的开关、阀门较少，降低了操作的难度，使整个工艺的可操作性更强。
本发明的第一个发明点在于优化了再生时间，虽然再生时间越长，吸附剂解吸越彻底，下次吸附效果更能保证，得到的聚甲氧基二甲醚的含水量更低，但是再生时间过长，会影响整个脱水工艺的效率；而如果再生时间过短，则会影响下次吸附。因此，要综合考虑，选择一个适当的再生时间，以获得较好的吸附效果和较高的脱水效率。
为得到一个最佳的再生时间，本发明做了再生时间对产品含水量（解吸后再次吸附得到的聚甲氧基二甲醚的含水量）和脱水效率的影响实验，在实验过程中，只改变再生时间，其它工艺参数保持不变，且再生时间分别选取为1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时，实验结果如图1和表一所示。
表一 不同再生时间下的聚甲氧基二甲醚含水量
再生时间（小时） 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 产品含水量（%） 0.050 0.047 0.044 0.041 0.035 0.029 0.023 0.020 0.017 0.014 0.010
由图1可以看出，随着再生时间的不断增长，脱水效率不断降低，当再生时间在1~4个小时之间变化时，脱水效率的下降趋势比较平缓，而当再生时间在4~6个小时之间变化时，脱水效率的下降趋势很明显；由表一可以看出，随着再生时间的不断增长，产品含水量（聚甲氧基二甲醚含水量）逐渐减少，当再生时间在1~4个小时之间变化时，产品含水量减少趋势很明显，而当再生时间在4~6个小时之间变化时，减少趋势相对平缓。因此，综合来看，当再生时间为4个小时的时候，能够获得较佳的脱水效率，同时能够使产品含水量较低。
本发明的第二个发明点在于优化了再生温度，虽然再生温度越高，吸附剂解吸越彻底，下次吸附效果更能保证，得到的聚甲氧基二甲醚的含水量更低，但是再生温度越高，能耗越大，整个脱水工艺的成本也越高；而如果再生温度过低，则会影响下次吸附。因此，要综合考虑，选择一个适当的再生温度，以获得较好的解吸效果和较低的能耗。
为得到一个最佳的再生温度，本发明做了再生温度对产品含水量（解吸后再次吸附得到的聚甲氧基二甲醚的含水量）和能耗的影响实验，在实验过程中，只改变再生温度，其它工艺参数保持不变，且再生温度分别选取为150℃、165℃、180℃、195℃、210℃、225℃、240℃、255℃、270℃、285℃、300℃，实验结果如图2和表二所示。
表二 不同再生温度下的聚甲氧基二甲醚含水量
再生温度（℃） 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 产品含水量（%） 0.050 0.047 0.044 0.041 0.035 0.031 0.025 0.022 0.019 0.017 0.015
   由图2可以看出，随着再生温度的不断升高，能耗不断增大，当再生温度在150℃~240℃之间变化时，能耗的增大趋势相对平缓，而当再生温度在240℃~300℃之间变化时，能耗的增大趋势很明显，呈陡增状态；由表二可以看出，随着再生温度的升高，产品含水量不断降低，当再生温度在150℃~240℃之间变化时，产品含水量下降趋势很明显，而当再生温度在240℃~300℃之间变化时，产品含水量的下降趋势相对平缓。因此，综合产品含水量和能耗来看，当再生温度为240℃时，能够使产品含水量较低的同时，能耗也较低。
本发明的第三个发明点在于优化再生过程中的真空度，真空度越高（即压强越小），再生解吸效果越好，解吸越彻底，有利于吸附剂在下次吸附时保持较高的吸附效果，即下次吸附得到的产品的含水量越低，但是，真空度越高，能耗也越大，整个处理成本也越高；而真空度越低，虽然能耗越小，但是再生解吸效果越差，极影响吸附剂的再次吸附；因此，要综合考虑，选择一个适当的真空度，以获得较好的解吸效果和较低的能耗，解吸效果用吸附剂解吸后再次吸附得到的产品的含水量来衡量，含水量越低，解吸效果越好。
为得到一个最佳的真空度，本发明做了真空度对产品含水量（解吸后再次吸附得到的产品的含水量）和能耗的影响实验，在实验过程中，只改变真空度，其它工艺参数保持不变，且解吸真空度分别选取为-0.060MPa、-0.062 MPa、-0.064 MPa、-0.066 MPa、-0.070 MPa、-0.072 MPa、-0.074 MPa、-0.076 MPa、-0.078 MPa、-0.080 MPa，实验结果如图3和表三所示。
表三 不同真空度下的聚甲氧基二甲醚含水量
真空度（MPa） -0.060 -0.062 -0.064 -0.066 -0.068 -0.070 -0.072 -0.074 -0.076 -0.078 -0.080 产品含水量（%） 0.05 0.048 0.045 0.042 0.037 0.028 0.024 0.020 0.016 0.013 0.010
由图3可以看出，随着真空度的不断升高，能耗逐渐增大，当真空度在-0.070~-0.060MPa之间变化时，能耗的增大趋势相对比较平缓，当真空度超过-0.070MPa时，能耗陡增；由表三可以看出，随着真空度的升高，产品含水量（解吸后再次吸附得到的产品的含水量）逐渐降低，当真空度在-0.070~-0.060MPa之间变化时，产品含水量（解吸后再次吸附得到的产品的含水量）的降低趋势很明显，当真空度在-0.080~-0.070MPa之间变化时，产品含水量（解吸后再次吸附得到的产品的含水量）的降低趋势很平缓。因此，综合能耗和产品含水量来看，本发明的最佳真空度为-0.070MPa，在此真空度下，能够使能耗较低，同时使产品含水量较低。
实施例2：
如图4所示，本实施例以两个吸附塔为例，介绍聚甲氧基二甲醚的整个脱水过程， 图中A、B、C、D、T、a、b、c、t、d均为阀门；
（1）开启阀门T、A、D，通过泵一将含水量为0.8%的聚甲氧基二甲醚送入吸附塔一，聚甲氧基二甲醚在吸附塔一内吸附8小时，经过吸附后的聚甲氧基二甲醚从吸附塔一的顶部进入到产品收集罐中；
（2）关闭吸附塔一的阀门A、D，打开阀门B、a、t、d，将吸附塔一内的残留聚甲氧基二甲醚和水排入储液罐中，同时通过泵一将原料聚甲氧基二甲醚送入吸附塔二中进行脱水；
（3）吸附塔一抽完聚甲氧基二甲醚和水后，阀门B、t关闭，阀门C开启，开启泵二，通过加热系统对吸附塔一进行加热，使吸附剂在温度为150℃、真空度为-0.08MPa的条件下再生1小时，完成吸附塔一的吸附剂再生；
（4）吸附塔二完成吸附后，关闭阀门a、d，开启阀门b、A、t，将吸附塔二内残留的聚甲氧基二甲醚和水排入储液罐中准备吸附剂再生，同时吸附塔一开始脱水；
（5）吸附塔二排完聚甲氧基二甲醚和水后，关闭阀门b、t，开启阀门c，开启泵二，通过加热系统对吸附塔二进行加热，使吸附剂在温度为150℃、真空度为-0.08MPa的条件下再生1小时，再生过程中，每再生半小时，抽真空10分钟，完成吸附塔二的吸附剂再生；
（6）按照以上步骤循环，最终完成聚甲氧基二甲醚的脱水。
本实施例通过采用上述工艺，将含水量为0.8%原料聚甲氧基二甲醚，送入吸附塔一中，经吸附处理后流出产品聚甲氧基二甲醚的含水量为0.03%~0.04%，运行8小时后，开始转入再生阶段，并使吸附塔二进入脱水处理，吸附塔一内的吸附剂再生温度控制在150℃，间歇真空解吸1小时，每半小时抽真空10分钟，真空度为-0.08MPa，系统在长期稳定运行后，吸附塔一脱水后聚甲氧基二甲醚含水量在0.03%~0.04%，吸附塔二脱水后聚甲氧基二甲醚含水量在0.03%~0.04%。
另外，需要特别说明的是，本发明只是以双塔为例进行说明，双塔是确保连续吸附的最起码条件，当物料流处理量较大时，可以有多个吸附塔。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。