聚甲醛二甲醚制备过程优化及合成研究

发布时间：2016-11-26 12:18

  本文关键词：聚甲醛二甲醚制备过程优化及合成研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《郑州大学》 2015年

聚甲醛二甲醚制备过程优化及合成研究

张丽  

【摘要】：聚甲醛二甲醚(简称DMMn)是一种新型的柴油添加剂,具有较高的十六烷值和含氧量,当加入到柴油中时,能改善柴油的可燃性,提高热效率,降低NOx、COx、粉尘等污染物的排放。DMMn的物理化学性质与柴油相近,无需更换新的燃油系统和发动机设备便可直接使用。DMMn的原料来自于甲醇及甲醇下游产品,这不仅可以延伸甲醇的产业链,还可以提高经济效益和达到环境保护方面的要求。因此,聚甲醛二甲醚被认为是极具有应用前景的柴油添加剂。本实验结合委托企业对产品的要求,建立了一条适合于规模化合成聚甲醛二甲醚的工艺路线,该路线可有效地提高目的产物的选择性和反应原料的转化率。本文研究了不同原料组合方案对聚甲醛二甲醚合成性能的影响,优化了制备过程,并采用单因素实验与正交试验相结合的研究方法,探讨了甲缩醛与三聚甲醛、甲缩醛与多聚甲醛反应体系的合成工艺,优化了聚甲醛二甲醚制备过程的工艺参数,并对催化剂的重复使用性能进行了考察。同时,测定了甲缩醛-甲醇体系的汽液平衡数据并进行了关联,为工程设计和工业化生产提供了理论基础。首先,对合成聚甲醛二甲醚的6种原料组合方案进行考察,实验结果表明,甲缩醛与三聚甲醛在相同催化剂的催化作用和同样的工艺条件下,DMM3-5的选择性和DMM3-8的选择性最高,而且考虑到三聚甲醛是固体,易于运输储存,所以适合于合成聚甲醛二甲醚的反应体系是甲缩醛与三聚甲醛。然后,对31种催化剂催化甲缩醛与三聚甲醛合成DMMn的性能进行了考察。实验结果表明,USY催化剂的催化性能最高。接着,采用单因素实验与正交试验相结合的研究方式,对影响甲缩醛与三聚甲醛反应合成DMMn的影响因素进行考察,优化得到的较佳工艺条件为:反应时间80min、反应温度110℃、反应压力2MPa、催化剂用量为2.0%、甲缩醛、三聚甲醛质量比为1.5:1,在此条件下,DMM3-5选择性和DMM3-8选择性分别为46.33%和62.11%,甲缩醛反应率为82.46%。同时,对多聚甲醛代替三聚甲醛与甲缩醛反应合成DMMn的性能进行了考察。结果表明,适合的催化剂为型号为USY的催化剂,用单因素实验法对影响DMMn合成性能的因素进行考察,优化出的较佳工艺条件为催化剂用量3.0%、甲缩醛与多聚甲醛的质量比为3:1、反应温度130℃、反应时间5h、反应压力3MPa,在此条件下,DMM3-5选择性和DMM3-8选择性分别为13.81%和14.65,甲缩醛反应率为29.85%。综合考虑经济成本和生产成本,合成DMMn的较佳反应体系为甲缩醛与三聚甲醛。因此,在优化条件下,考察了催化剂的重复使用性能。结果表明,催化剂使用六次后,仍具有较高的催化活性。用现代测试技术对催化剂的性能进行表征。比表面积测试结果表明USY催化剂具有较大的比表面积,能提供较多的活性中心。从扫描电镜图可以看出,USY催化剂的粒径较小,且粒径分布均匀。红外图谱表明,实验过程中反应体系中的一些物质会附着于USY催化剂上,将使用后的催化剂在400℃温度下煅烧可以除去这些附着物,且煅烧过程不会改变催化剂的成分。另外,根据热失重图谱可以看出,催化剂煅烧至100℃时便可除去催化剂中的附着物,在100℃~500℃的高温下,催化剂无热失重现象。因此,USY是适宜制备DMMn的催化剂。最后,用经过校验具有可靠性的改进Rose釜,在常压(99.9k Pa)下测定了甲醇-甲缩醛二元体系的汽液平衡数据,采用面积检验法对上述汽液平衡实验数据进行热力学一致性检验,数据通过了热力学一致性检验。使用Aspen Plus V7.0软件,分别采用Wilson与NRTL活度系数模型对实验数据进行关联,并利用回归得到的模型参数预测计算平衡温度和汽相组成,然后与实验所得数据对比。对于Wilson模型,汽相组成相对平均偏差为7.99%,温度平均偏差为0.12K;对于NRTL模型,汽相组成相对平均偏差为7.66%,温度平均偏差为0.22K。

【关键词】：
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE624.81
【目录】：

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1 高晓晨;杨为民;刘志成;高焕新;;HZSM-5分子筛用于合成聚甲醛二甲基醚[J];催化学报;2012年08期

2 吴俊生,唐小琪,张鸿喆;用沸点仪测定汽液相平衡数据的研究[J];高校化学工程学报;1991年01期

3 周星风,倪良,李浩然,兰贵全,韩世钧;动态法进行等温和等压汽液平衡的测定和控制研究[J];化工学报;1990年03期

4 施敏浩;刘殿华;赵光;房鼎业;罗万明;刘宏伟;王军峰;李铖;;甲醇和甲醛催化合成聚甲氧基二甲醚[J];化工学报;2013年03期

5 张建强;唐斌;刘殿华;房鼎业;;聚甲氧基二甲醚合成研究现状[J];煤化工;2013年01期

6 尧命发,郑尊清,汪洋,余本雄;DME/CNG双燃料均质压燃发动机性能试验研究[J];燃烧科学与技术;2004年02期

7 张云;张向京;郝丛;花秀艳;张文娇;;聚甲醛二甲醚合成催化剂的筛选及工艺条件优化[J];天然气化工(C1化学与化工);2013年03期

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1 许云风;柴油添加剂聚甲醛二甲醚的酸催化合成研究[D];上海师范大学;2013年

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1 刘晓莉;焦化蜡油芳烃抽提工业装置试生产[J];安徽化工;2004年04期

2 王八月;叶启亮;;合成氨弛放气中氨回收工艺的模拟计算[J];安徽化工;2008年05期

3 张寅秋;胡忠玉;王祖元;崔鹏;;水煤气水洗塔填料层高度计算模型的简化[J];安徽化工;2010年05期

4 周建华,赵春晖,赵春燕;干热灭菌及其在制药工业中的应用[J];安徽医药;2004年04期

5 孙晓峰,葛浩杰,项建中,胡志安,张达春,刘嘉法;中高粘度混合废油再生工艺的研究与应用[J];宝钢技术;2005年03期

6 田龙舟;郑丹星;;LiCl溶液吸收除湿器的实验与模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年06期

7 孙晓蕾,王健红,姚飞;非理想体系分离过程实时动态仿真建模及系统开发[J];北京化工大学学报(自然科学版);1997年04期

8 王磊,焦玉海,杨旭;用C语言从保留时间计算保留指数[J];北京石油化工学院学报;1998年02期

9 孙健哲，陆晖;溶盐萃取精馏法制取无水乙醇[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);1994年02期

10 张智宏,束光辉;顶空气相色谱法测定离子表面活性剂中的二噁烷[J];表面活性剂工业;1997年04期

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1 武现治;;浅析黄河水质对水机的磨蚀及防护技术[A];泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集[C];2010年

2 陈木荣;刘翠琴;王美贵;;牡蛎开壳脱肉方法试验研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第三届学术年会论文集[C];1993年

3 张令甲;冠登民;吕宪禹;;新型在线热解吸仪的研制[A];'2004天津市第十六届色谱学术交流会论文集[C];2004年

4 陈建勇;李天福;张慧忠;陈红卫;魏刚;李英锋;李振峰;郝雷生;高月华;;固态六氟化铀表观传热系数的测量研究[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第5册（辐射防护分卷、核化工分卷）[C];2011年

5 段辉;陆磊;徐艳;高军;张睿;;甘肃松属植物针叶挥发油化学成分研究[A];西北地区第七届色谱学术报告会甘肃省第十二届色谱年会论文集[C];2012年

6 周扬;付建生;袁世炬;万朝雨;;CPAM预絮聚PCC在湿部留着的研究[A];中国造纸学会第十六届学术年会论文集[C];2014年

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1 岳群;甘油法制备环氧氯丙烷工艺过程研究[D];华东理工大学;2011年

2 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年

3 王子玉;柴油机燃用小桐子油的燃烧过程试验与模拟研究[D];江苏大学;2011年

4 杨志东;共沸精馏提纯乙酰丙酮过程中水相后处理工艺的研究[D];华东理工大学;2011年

5 黄文锋;正压水平过滤过程及其新型装置研究[D];中国矿业大学;2010年

6 李庆峰;自由活塞式内燃发电机的研究[D];上海交通大学;2011年

7 王洪海;基于统计学和解耦算法的丙酮—丁醇蒸馏系统优化研究[D];河北工业大学;2010年

8 张登攀;柴油机进气预混甲醇的台架试验和醇气混合过程数值模拟[D];江苏大学;2011年

9 陈伟根;以油中多种气体为特征量的变压器绝缘在线监测及故障诊断技术研究[D];重庆大学;2003年

10 张龙;炭化树脂负载杂多酸催化异丁烷与丁烯烷基化反应研究[D];天津大学;2003年

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1 赵婷婷;几种工业废水处理方法的研究[D];辽宁师范大学;2010年

2 张静伟;海水烟气脱硫填料吸收塔效率的研究[D];中国海洋大学;2010年

3 郑春艳;九华山多花黄精皂甙和多糖的分离与纯化[D];安徽师范大学;2010年

4 孙合胜;甲醇合成催化剂固定床错流传热研究[D];华东理工大学;2011年

5 顾京君;生物含水乙醇制备醇醚燃料的新工艺研究[D];华东理工大学;2011年

6 汪丹峰;分壁式精馏塔的模拟和实验研究[D];华东理工大学;2011年

7 石丰;石油污泥热解研究[D];华东理工大学;2011年

8 李迎春;表面改性规整填料塔性能[D];华东理工大学;2011年

9 刘志伟;AP1000核电安全端异种金属焊接接头缺陷评定方法研究[D];华东理工大学;2011年

10 宋小毛;环境中氯代烃分析方法及污染土壤气相抽提法研究[D];华东理工大学;2011年

【二级参考文献】

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1 谢有畅,唐有祺;氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用[J];北京大学学报(自然科学版);1998年Z1期

2 赵国良,滕加伟,金文清,杨为民,谢在库,陈庆龄;P改性HZSM-5分子筛上C_4 烯烃裂解性能研究(英文)[J];催化学报;2004年01期

3 滕加伟,赵国良,谢在库,陈庆龄;ZSM-5分子筛晶粒尺寸对C_4烯烃催化裂解制丙烯的影响[J];催化学报;2004年08期

4 张清德;谭猗生;杨彩虹;柳玉琴;韩怡卓;;MnCl_2-H_4SiW_(12)O_(40)/SiO_2催化氧化二甲醚制取甲缩醛[J];催化学报;2006年10期

5 毛东森;张斌;杨为民;陈庆龄;卢冠忠;;磷改性HZSM-5分子筛的制备及其在合成气一步法制二甲醚反应中的应用[J];催化学报;2006年11期

6 金明善,翁永根,董和泉,齐世学,索掌怀;改性杂多酸催化剂的制备及其在甲缩醛合成中的催化活性[J];复旦学报(自然科学版);2003年03期

7 刘现立;田恒水;王贺玲;潘冬冬;;甲醛低聚反应研究[J];广东化工;2009年09期

8 乔旭,曾崇余;在离子交换树脂作用下甲缩醛合成反应本征动力学[J];高校化学工程学报;1998年02期

9 周伟,谢敏明,马建新,张益群,王润俦;催化精馏在合成甲缩醛中的应用[J];工业催化;1998年01期

10 刘军萍;续彦芳;;柴油添加剂的发展现状及趋势[J];柴油机;2012年04期

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1 洪亮;含氧燃料对柴油发动机的燃烧和排放性能影响研究[D];上海海事大学;2006年

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1 江镇海;聚甲醛的应用开发及市场预测[J];合成材料老化与应用;2000年03期

2 王洪记;国内外聚甲醛工业现状及我国发展建议[J];江苏化工;2000年09期

3 刘建平;聚甲醛的开发与市场前景[J];江西化工;2000年03期

4 刘建平;聚甲醛的开发与市场前景[J];新材料产业;2000年12期

5 卢振兴;聚甲醛的开发与应用[J];辽宁化工;2001年08期

6 韩忠明;;聚甲醛生产工艺[J];化工文摘;2002年02期

7 胡丹丹;;聚甲醛合金及其应用[J];化工文摘;2002年02期

8 包;;我国聚甲醛供需动态[J];精细化工原料及中间体;2004年05期

9 韩韫;白生军;李磊;;聚甲醛的生产技术与发展[J];新疆石油科技;2005年03期

10 纪立春;刘志富;李美荣;李劲松;赵立杰;;聚甲醛技术进展和发展前景[J];精细化工原料及中间体;2006年06期

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1 胡企中;陈信忠;;聚甲醛概况[A];中国工程塑料工业协会第一届年会论文集[C];1998年

2 于建;郭朝霞;;聚甲醛树脂改性研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

3 于建;秦燕;;聚甲醛的摩擦磨耗性能改良技术[A];中国工程塑料工业协会第一届年会论文集[C];1998年

4 赵晓文;叶林;;热拉伸技术制备取向自增强聚甲醛结构与性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2009年

5 谭徜彬;王琪;;聚甲醛/纳米二氧化硅复合材料的制备及力学性能研究[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C];2012年

6 张璞;余丽丽;胡永佳;房晓敏;丁涛;徐元清;;阻燃抗静电双功能聚甲醛的开发与研究[A];河南省化学会2012年学术年会论文摘要集[C];2012年

7 于建;郭朝霞;;聚甲醛复合材料的脆韧转变机制研究[A];2002年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2002年

8 尹学武;兰建武;陈科;陈胜;;聚乙二醇对聚甲醛结晶行为及纤维性能的影响[A];中国化学会第28届学术年会第17分会场摘要集[C];2012年

9 王章郁;刘渊;陈英红;王琪;;氢氧化铝/协效剂阻燃聚甲醛的研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

10 淡宜;赵红军;陈山玉;蔡绪福;任显诚;刘宗彬;王志春;普雪涛;刘和兴;;聚甲醛改性用丙烯酸酯聚合物的制备及改性聚甲醛的耐老化性能研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

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1 张楠;[N];中国化工报;2002年

2 张天舜;[N];中国化工报;2004年

3 吴军 任子臣;[N];中国化工报;2004年

4 巍巍;[N];中国矿业报;2001年

5 本报记者 胡秋香 通讯员 张辉 陈鹏;[N];阿克苏日报;2007年

6 记者 李卫华　实习生 唐田;[N];河南日报;2010年

7 记者 武验　通讯员 廖丽娜;[N];中国化工报;2011年

8 焦万新　李永建 李廷斌;[N];新农村商报;2011年

9 本报记者 孙春晓;[N];淄博日报;2012年

10 饶兴鹤;[N];中国化工报;2012年

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1 程振刚;热塑性聚氨酯弹性体及无机填料增韧增强聚甲醛的研究[D];四川大学;2006年

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1 侯丽;气相色谱技术在聚甲醛工业生产中的应用研究[D];武汉工程大学;2012年

2 张丽;聚甲醛二甲醚制备过程优化及合成研究[D];郑州大学;2015年

3 连瑞;SN公司聚甲醛产品市场营销策略研究[D];宁夏大学;2015年

4 赵红军;聚甲醛改性用烯酸酯聚合物的制备及改性聚甲醛的耐老化性能[D];四川大学;2004年

5 于跃;聚氧化乙烯改性聚甲醛研究[D];东北石油大学;2013年

6 石坚;聚甲醛的稳定化与结晶行为的研究[D];湘潭大学;2009年

7 白时兵;超细复合粉体改性聚甲醛的研究[D];四川大学;2004年

8 张春辉;抗静电聚甲醛复合材料的制备及其性能研究[D];河南大学;2013年

9 朱开贵;聚甲醛生产工艺选择及改性技术研究[D];北京化工大学;2014年

10 赵苏杭;开封龙宇化工公司聚甲醛项目施工进度管理[D];南京理工大学;2013年

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