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近年来,随着内燃机的革新不断升级,对油品品质的改进也逐渐引起人们的广泛关注。柴油以其价格低廉,热效率高,输出动力充足等优点成为一种最为重要的内燃机燃料。然而,柴油在内燃机中燃烧不够充分,尾气对空气的污染程度较大,也对生态环境及人们的健康生活带来了严重的影响。因此,降低柴油机对环境的污染,在不改变柴油发动机结构的前提下,推进燃料油的品质升级,提高燃料燃烧效率,成为一个研究的热点。 聚甲醛二甲醚(Polyoxymethylene dimethyl ethers,简称PODEn,n=2-8),是一类具有结构通式CH3O(CH2O)nCH3的多醚物质,PODE具有含氧量高(42%~49%)和十六烷值高(PODE2-8的十六烷值均在63以上)的特点,与柴油互溶性好,适量添加到柴油中掺烧试验,能够在不改变现有柴油机结构的前提下改善柴油机的使用性能,通过提高燃料燃烧性能,减少尾气中烟尘烟灰及COx,NOx的排放,从而提高柴油机能源利用效率,增加柴油机的环保性,具有广阔的应用前景。 本文采用在带有机械搅拌和自动温度控制的高压釜式反应器中合成聚甲醛二甲醚,通过试验验证和优化筛选,选择以甲缩醛和多聚甲醛为反应原料,在催化剂液体酸A作用下合成聚甲醛二甲醚。优化了该工艺路线的工艺条件,考察了反应设备放大对目标产物PODE2-8聚甲醛二甲醚收率及选择性的影响,并对聚甲醛二甲醚的精制分离和工业化进行了研究。 较优的工艺条件是:甲缩醛(DMM)和多聚甲醛(POM),在质量比为6∶1,催化剂为液体酸A,用量为原料进料总重的1.154%,在反应温度60℃,反应压力1.4MPa,搅拌转速为200r/min,反应时间3h,合成聚甲醛二甲醚,目标产物PODE2-8的收率为67.71%,甲缩醛和多聚甲醛的转化率均大于80%。 在优化的工艺条件下,设备放大后目标产物仍表现出较高的收率和较好的选择性。反应设备放大对目标产物的PODE2-8收率和选择性影响不大。这对该工艺进一步工业化放大,对产品的规模化生产有很重要的参考价值。 对合成的聚甲醛二甲醚粗品进行精制分离,通过实验室试验验证和优化,对反应生成的聚甲醛二甲醚粗产品进行一系列的预处理,包括碱洗,萃取,干燥等,确定工艺操作的较优条件,对产品精馏分离得到纯度较高的目标产品,并开发出一种产品分离工艺的可行性方案。