以煤基甲醇为原料合成清洁型柴油添加剂聚甲氧基二甲醚,符合我国“富煤贫油少气”的能源结构特征。2017年我国柴油消费量1.7亿吨,以15%PODE添加量计算,PODE市场需求量超过2500万吨。柴油中加入PODE可以显著减少NOx和颗粒物的排放,降低柴油机50%以上的尾气排放。聚甲氧基二甲醚工艺流程的开发与应用,具有显著的社会效益和经济效益。 承担了多项聚甲氧基二甲醚(PODE)研究项目任务,包括γ-Al2O3双功能催化剂的结构和性能研究、聚甲氧基二甲醚合成工艺研究与开发、清洁柴油添加剂聚甲氧基二甲醚单管试验与1000吨/年中试装置研究等。系统地研究了以甲醇和甲醛溶液为反应原料,双功能金属氧化物、大孔强酸型离子交换树脂为催化剂合成PODE,反应产物体系相平衡和萃取-精馏分离工艺,研究结果为PODE生产工艺流程的设计和操作优化提供了数据基础,解决了以甲醇和甲醛为原料的连续化生产以及含水体系中产物分离的难题,为PODE的大规模连续化生产提供了技术支持。 2016年,完成了6t/y清洁柴油添加剂聚甲氧基二甲醚单管试验与10kt/y工业示范装置工艺流程设计。以甲醇和甲醛为原料的PODE生产工艺流程主要分为三部分:配料工艺,合成工艺,以及产物分离工艺。通过对反应原料进行热处理,实现了连续化液态进料,在大孔强酸型离子交换树脂催化剂作用下合成PODE。针对反应体系中水、甲醛以及PODE各自特殊的理化性质,设计开发了萃取-精馏耦合分离工艺。通过对实验工艺参数的优化,PODE的合成反应结果和分离产物纯度均达到预期水平,打通了PODE中试生产的合成与分离工艺流程,为实现后续的工业化生产提供了理论基础和设计依据。目前PODE生产工艺研究将以树脂催化剂合成稳定性和产物分离的经济性为重点,进行工艺流程的过程控制和优化。 在聚甲氧基二甲醚研究工作中,已在国外内期刊上发表了8篇学术论文,获得4项中国发明专利授权,研究成果以甲醇和甲醛为原料合成路线具有创新性。
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