聚甲氧基二甲醚

1.本书重点阐述了聚甲氧基二甲醚的多种合成路线、 聚甲氧基二甲醚的催化反应原理、 聚甲氧基二甲醚合成的热力学和动力学分析、典型聚甲氧基二甲醚生产过程等内容； 2.本书涵盖近几年国内外对聚甲氧基二甲醚的研究成果，体现从理论到工业化过程中的新技术； 3.本书详细介绍了聚甲氧基二甲醚的合成工艺和典型生产案例，对我国煤化工工业在广度和深度上向下游延伸发展有很大的促进作用，实用性强。

聚甲氧基二甲醚(PODEn) 是国际上公认的降低油耗和减少烟气排放的新型环保型燃油含氧组分，具有较高的含氧量和较高的十六烷值。在柴油中调和5%～20%(质量分数)的PODEn，即可降低柴油凝点、颗粒物和氮氧化物的排放。因此，生产PODEn新型柴油改良剂受到了广泛关注，工业和信息化部已将该产品列为国家重点发展的化工新产品。
国外对聚甲氧基二甲醚技术的研究起步较早，我国自2009年以后才开始研究合成聚甲氧基二甲醚，2013年后工业化进程发展迅速，但均属于工程示范项目，合成技术仍处于技术开发阶段，未实现技术的成熟应用。随着我国柴油性能要求提高，通过添加聚甲氧基二甲醚改进柴油性能，提升柴油品质，减低环境污染已成为趋势。“十三五”期间，国际国内能源形势发生显著变化，政府、企业、市场等多方面对PODEn的认识逐渐全面、清晰，国家产业政策明确支持发展PODEn，产品的应用领域不断拓宽，大规模工业示范装置快速建设，产能逐渐扩大，促进了聚甲氧基二甲醚产业的蓬勃发展。
全书共分为6章。第1章绪论：对聚甲氧基二甲醚的理化性质、分析方法、安全环保、包装储运、主要用途进行了总结，并对国内外研究进展和工业化进程进行了综述。第2章合成路线及机理：对合成聚甲氧基二甲醚的原料、国内外主要合成路线及不同路线的合成机理、产品的精制进行了论述，并对各工艺方案进行了对比探讨。第3章催化方法：综述了聚甲氧基二甲醚合成过程中常见的催化剂和催化方法，重点介绍了液体酸催化法、离子液体催化法、固体酸催化法、离子交换树脂催化法和金属氧化物催化法。第4章合成反应热力学和动力学：重点对不同合成路线的合成反应热力学和动力学进行了概述。第5章聚甲氧基二甲醚合成工艺：对国内外现有的聚甲氧基二甲醚合成工艺进行了论述。第6章典型项目案例：重点介绍了以甲醇为原料生产聚甲氧基二甲醚的典型工程工艺过程。
本书第1章由西北大学李冬教授编写，第2章、第3章第1节～第3节由西北大学博士、榆林学院副教授范晓勇编写，第3章第4节～第6节、第5章第1节～第2节由陕西金泰氯碱神木化工有限公司研发中心周秋成副主任编写，第4章、第5章第3节～第7节由榆林能源集团黄晔教授级高工编写，第6章由苏州双湖化工技术有限公司孙育成副总经理编写。全书由西北大学李冬教授负责策划、统稿和定稿。
在本书编写过程中，西北大学冯弦、王莉莎、邵瑞田、逯承承、董环、田育成、刘旭、苗正朋、郑金欣等研究生付出了辛勤的劳动。在此，一并向各位同学表示诚挚的感谢！
西安石油大学马宝岐教授对本书的初稿进行了审阅，使我们受益匪浅，特此表示感谢！
由于本书内容庞杂，编著者经验有限，编写时间仓促，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请读者批评指正。如果本书的出版能对相关专业人士有一点点启迪和帮助，我们就感到欣慰和满足了。

编者
2020.8

本书简要介绍了聚甲氧基二甲醚的理化性质、主要用途、发展前景，重点阐述了聚甲氧基二甲醚的合成路线、合成机理、催化方法、合成反应热力学和动力学，并详细介绍了聚甲氧基二甲醚的合成工艺和典型生产案例，对我国煤化工工业在广度和深度上延伸发展有很大的促进作用，实用性强。
本书涵盖最近几年国内外对聚甲氧基二甲醚的研究成果，体现从理论到工业化过程中的新技术，可供聚甲氧基二甲醚相关企业、研究院所的人员使用，同时可供化工等相关专业的师生参考。

第1章绪论001
1.1聚甲氧基二甲醚性质/002
1.1.1聚甲氧基二甲醚的物理性质/002
1.1.2聚甲氧基二甲醚的化学性质/002
1.2聚甲氧基二甲醚的定量分析方法/004
1.3环保及安全/006
1.3.1环境保护法规和标准/006
1.3.2安全法律法规和标准/007
1.4包装及储运/008
1.4.1技术要求/008
1.4.2储运原则/009
1.4.3储运条件/009
1.5聚甲氧基二甲醚主要用途/010
1.5.1柴油添加剂/010
1.5.2汽油添加剂/023
1.5.3绿色环保型溶剂/024
1.5.4PODE2的新应用/027
1.5.5聚甲氧基二甲醚的产业背景/028
1.6聚甲氧基二甲醚的发展前景/029
1.6.1聚甲氧基二甲醚的研究进展/029
1.6.2聚甲氧基二甲醚的工业化进程/033
参考文献/035

第2章合成路线及机理038
2.1原料/039
2.1.1甲醇/039
2.1.2甲醛/041
2.1.3三聚甲醛/043
2.1.4多聚甲醛/045
2.1.5甲缩醛/047
2.1.6二甲醚/051
2.2合成路线/053
2.2.1甲醇和低聚甲醛合成路线/053
2.2.2二甲醚和低聚甲醛合成路线/056
2.2.3甲缩醛和低聚甲醛合成路线/058
2.2.4产物精制/059
2.2.5各类工艺方案对比/068
2.3PODEn合成机理/070
2.3.1链增长反应机理/070
2.3.2缩醛化反应机理/071
参考文献/074

第3章催化方法077
3.1液体酸催化法/078
3.1.1液体酸概述/078
3.1.2液体酸催化法合成PODEn/080
3.2离子液体催化法/085
3.2.1离子液体概述/085
3.2.2离子液体法合成PODEn/090
3.3固体酸催化法/103
3.3.1固体酸法概述/103
3.3.2固体酸催化法合成PODEn/106
3.4离子交换树脂法/128
3.4.1离子交换树脂概述/129
3.4.2阳离子交换树脂法合成PODEn/130
3.4.3离子交换树脂改性/137
3.5金属氧化物催化法/144
3.5.1金属氧化物催化剂概述/144
3.5.2金属氧化物催化法合成PODEn/147
3.6其他催化剂/157
3.6.1碳材料/157
3.6.2活性炭/162
3.6.3超微孔硅铝材料/163
3.6.4其他催化剂体系/167
参考文献/170

第4章合成反应热力学和动力学174
4.1合成反应热力学/175
4.1.1PODEn热力学参数计算/175
4.1.2三聚甲醛和甲醇反应热力学计算/176
4.1.3三聚甲醛和甲缩醛反应热力学计算/182
4.2合成反应动力学/185
4.2.1三聚甲醛与甲缩醛合成反应动力学/185
4.2.2多聚甲醛与甲缩醛合成反应动力学/191
4.2.3多聚甲醛与甲醇合成反应动力学/193
4.2.4甲醛与甲醇合成反应动力学/197
参考文献/199

第5章聚甲氧基二甲醚合成工艺201
5.1二甲醚和甲醛合成PODEn工艺/202
5.2二甲醚和三聚甲醛合成PODEn工艺/210
5.3甲醇和三聚甲醛工艺/212
5.3.1反应釜式工艺/212
5.3.2环管反应器式工艺/221
5.3.3循环管式反应器工艺/225
5.3.4浆态床-固定床联合反应器式工艺/227
5.4甲缩醛和多聚甲醛工艺/228
5.4.1釜式反应工艺/229
5.4.2流化床反应器式工艺/238
5.4.3固定床反应器式工艺/239
5.5甲缩醛和甲醛气体工艺/241
5.5.1固定床式反应合成工艺/241
5.5.2多段式反应合成工艺/243
5.5.3流化床式反应合成工艺/244
5.6甲醇和甲醛溶液路线工艺/246
5.7其他工艺路线/263
5.7.1甲醇为原料工艺/263
5.7.2甲醛水溶液和甲醇合成工艺/268
5.7.3甲醛醇溶液与甲缩醛合成工艺/271
5.7.4甲醇/甲缩醛和空气合成工艺/273
5.7.5甲醛水溶液合成工艺/274
5.7.6甲缩醛和聚甲醛合成工艺/275
5.7.7甲缩醛和浓甲醛溶液合成工艺/276
5.7.8甲缩醛、甲醇和水合成工艺/277
5.7.9甲缩醛和三聚甲醛工艺/278
参考文献/281

第6章典型项目案例284
6.1规模方案/285
6.1.1装置规模/285
6.1.2产品方案/285
6.1.3产品规格/285
6.2技术方案/287
6.2.1工艺选择/287
6.2.2工艺流程/289
6.2.3物料平衡/290
6.3消耗定额/290
6.4主要设备/291
6.5自动控制/295
6.5.1常规控制/295
6.5.2紧急停车和安全联锁/297
6.5.3信号报警/297
6.6三废排放与治理/298
6.7装置占地与定员/299
6.8投资与财务分析/299
6.9苏州双湖化工技术有限公司主要技术和相关专利/300
6.9.1主要技术/300
6.9.2相关专利/301