甲缩醛的生产原理与工艺(DOC)
甲醇制备甲缩醛技术概述-2019年精选文档
甲醇制备甲缩醛技术概述随着我国焦炭行业的发展，焦炉煤气的综合利用呈现了蓬勃发展的趋势，甲醇作为其主要产品也出现了产能过剩的现象，因此开发甲醇的下游产品不仅有利于提高甲醇的价值，对煤化工的发展也起到了促进的作用[1]。
甲缩醛（DMM具有低沸点、良好的溶解性等理化性能，被广泛应用于化妆品、家庭用品、清洁剂、油墨等产品中，还可以替代氟里昂，降低对大气的污染，并且被用做化工中间体和反应溶剂[2] 。
甲缩醛因其具有良好的性能，有着广阔的市场。
本文主要介绍以甲醇为原料制备甲缩醛的技术概述，并对其方法进行对比。
1 甲醇和甲醛反应制备甲缩醛作为传统的制备甲缩醛的生产工艺，以甲醇与甲醛生产甲缩醛是目前较为成熟的生产工艺，广泛应用于生产中。
该工艺反应过程温和，反应放热量小，对反应设备的要求低，但是设备投资大，能耗较高，污染比较严重。
目前已有学者采用反应精馏技术制备甲缩醛，不仅提高了甲缩醛的收率，还使其后处理过程简单化，大大节省了设备投资[3] 。
在甲醇与甲醛反应制备甲缩醛的早期研究中，使用的催化剂大多为液体酸。
史高峰等[4] 使用自行搭建的反应精馏装置，研究了在无溶剂体系中用硫酸作为催化剂合成甲醇和多聚甲醛。
作者在采用正交实验确定的最优条件下，使用分水器将反应体系中的水不断移除，通过降低反应体系中水含量，提高DMM F率，实验结果表明甲醇转化率达到99.32%，甲缩醛产率达到99.88%。
杨洁等⑸用浸渍法和溶胶-凝胶法对酸性离子液体[Epy]HS04进行负载，并应用于甲醇与甲醛制备甲缩醛的反应中，结果表明：以溶胶-凝胶法固载的[Epy]HS04作为催化剂效果最佳，选择性达到100%，反应产率达到67.4%，在重复使用5 次后此催化剂的活性没有下降。
与液体酸催化剂相比，固体酸催化剂具有活性高、无腐蚀、易分离的优势，是一种绿色环保型催化剂，近年来引起人们的广泛关注。
吾满江?艾力等[6] 采用精馏塔装置，用酸和碱对LSCA-30、D-001、LSA-10 型树脂进行改性制备的改性树脂催化剂，以甲醇和甲醛为原料制备甲缩醛，实现了连续生产高纯度甲缩醛（纯度>98%）。
甲缩醛合成方法
甲缩醛合成方法1.1 甲醛和甲醇反应制备甲缩醛1.2 甲醇一步氧化法制甲缩醛1 .3 二甲醚氧化生成甲缩醛1.4 二溴甲烷合成甲缩醛分离萃取精馏制备高纯度甲缩醛甲缩醛生产工艺方法可分为间歇合成工艺及连续工艺。
目前，国内外精制甲缩醛的工艺方法主要有膜蒸馏法和萃取蒸馏法。
精制甲缩醛的双效变压精馏工艺方法用途2.1 在杀虫剂配方中的应用2.2 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用2.3甲缩醛在空气清新剂中的应用2.4 在柴油添加剂中的应用。
2.5 在彩带配方中的应用2.6 在涂料行业中的应用2.7 在柴油添加剂中的应用2.8 甲缩醛在其他方面的应用1、甲醛和甲醇反应制备甲缩醛用甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺是合成甲缩醛的众多反应中是最为常用的，因为这个方法的原料易得，操作又方便，反应快，条件温和且易控制。
虽然是放热反应，但反应放出的热量比较小，对反应的平衡转化率影响不大。
以甲醇和甲醛为原料，生产甲缩醛的工艺主要有两种:液相缩合法和反应精馏法。
其反应式如下:(1)液相缩合法是一种常用的工业方法。
该法操作简单，反应条件温和，但是生产中要产生大量的含甲醛的酸性有机废水，难于处理，污染环境，因此该法已经逐步被淘汰。
[1]反应精馏法已在工业化生产中得到大规模应用，是国内外生产甲缩醛的主流工艺。
该工艺与液相缩合法相比，含甲醛的酸性有机废水被低浓度的甲醛废水所取代，废水量少。
2、甲醇一步氧化法制甲缩醛甲醇脱氢制甲缩醛工艺主要有两种:一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛，其反应式如下:3CH 3 OH +1/2O →2CH 3 (OCH 3 ) 2 +2H 2 O (2)另外一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛，其反应式如下:3CH 3 OH→CH 3 (OCH 3 ) 2 + H 2 + H 2 O (3)沈俭一等［12 ］研制出一种甲醇选择氧化生产甲缩醛的催化剂，是在酸性、含硫的改性二氧化钛上负载钒，其中改性二氧化硫的含量以硫酸根计为1．0% ～4．5%，改性二氧化钛上矾的负载量以五氧化二钒计为5% ～20%。
催化反应精馏法制甲缩醛
催化反应精馏法制甲缩醛班级：2010级化工班 姓名：徐跞 学好：20105053011反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联反应的发生，又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗，强化传质。
因此，在化工生产中得到越来越多广泛的应用。
一、实验目的（1）了解反应精馏工艺过程的特点，增强工艺与工程相结合的观念。
（2）掌握反应精馏装置的操作控制方法，学会通过观察反应精馏塔内的温度分布，判断浓度的变化趋势，采取正确调控手段。
（3）学会用正交设计的方法，设计；合理的实验方案，进行工艺条件的优先。
（4）获得反应精馏法制备甲缩醛的最优异的工艺条件，明确主要因素。
二、实验原理本实验以甲醛与甲醇缩合生产甲缩醛的反应为对象进行反应精馏工艺的研究。
合成甲缩醛的反应为：O H O H C O CH OH CH 2228323+=+ （1）该反应是在酸催化条件下进行的可逆放热反应，受平衡转化率的限制，若采用传统的先反应后分离的方法，即使以高浓度的甲醛水溶液（38%—40%）为原料，甲醛的转化率也只能达到60%左右，大量未反应的稀甲醛不仅给后续的分离造成困难，而且稀甲醛浓缩时产生的甲酸对设备的腐蚀严重。
而采用反应精馏的方法则可以有效的克服平衡转化率这热力学障碍，因为该反应物系中各组分相对挥发度的大小次序为： 水甲醛甲醇甲缩醛αααα>>> 。
可见，由于产物甲缩醛具有最大的相对挥发度，利用精馏的作用可将其不断的从系统中分离出去，促使平衡向生成物的方向移动，大幅度提高甲醛的平衡转化率，若原料配比控制合理，甚至可达到接近平衡转化率。
采用反应精馏技术还有以下优点：（1）在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品；（2）反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用；（3）反应热直接用于精馏过程，可降低能耗；（4）由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，浓度为7%—38%的甲醛水溶液均可使用。
甲缩醛生产工艺操作规程
甲缩醛生产操作规程一、生产流程外购或自产原料甲醛、甲醇经检验合格后入原料储罐。
用泵将甲醛、甲醇原料按一定配比打入混料器，经混料器混合均匀后进预热器预热，预热器的温度控制在45~60℃。
预热后的原料液按一定比例分别进入1#、2#预反应器，然后分别进入催化反应精馏塔反应段的第一进料口和第二进料口。
原料在反应段连续反应，产生的甲缩醛与少量甲醛、甲醇及水的共沸物上升，经过催化精馏塔精馏段提浓，合格的甲缩醛进入塔顶冷凝器冷凝，部分回流，部分采出作为产品。
在反应段反应产生的和原料中的水及少量甲醛、甲醇进入催化精馏塔的底部，经提馏泵打入提馏塔提馏，水进入塔的底部经废水泵打出。
甲醇、甲醛及水的三元共沸物进入催化精馏塔的底部作为热源。
提馏塔用蒸汽间接加热。
二、工艺操作1、开机前准备⑴检查各设备和管道、阀门，将阀门开关到正确位置。
⑵联系供电、供水、供汽部门，按计划时间供电、供水、供汽和压缩空气（气动调节阀）。
2、开机：给提馏塔底部加入加入一定量的水到指定液位。
慢慢开蒸汽阀对提馏塔底部加热，待底部温度升高到105℃，第二节升至103℃，催化剂上节温度升到85℃时开始投料。
同时开启冷却水泵，并调节一、二、三冷却器的阀门开度至合适比例。
投料比例（甲缩醛含量85%时：甲醇为850Kg约1.07m3，甲醇密度0.79,甲醛为960Kg约0.87m3，甲醛密度1.11）。
投料量先从小到大逐渐加大，一般开始时投入设计产量的1/4—1/3料量，此时，注意观察催化精馏塔塔顶及提留塔塔底的压力的变化情况，待冷却器有液体流出时，测量甲缩醛的浓度并打入一粗成品回流罐内，待粗成品回流罐内有一定液位时开启回流泵，回流量一般控制在采出量的1-1.5倍左右为宜，催化精馏塔塔底液位达到正常液位时，开启提留泵，并调节流量保持液位。
待粗成品回流罐内的甲缩醛浓度达到要求，或者冷却器总下料处的产品浓度达到要求时更换至另一成品回流罐内，成品回流罐达到一定液位时，开启成品采出泵采出成品至成品罐。
甲缩醛的生产原理与应用
甲缩醛的生产原理与应用1. 甲缩醛的定义甲缩醛是一种有机化合物，化学式为CH2O，也称为甲醛或福尔马林。
它是最简单的醛类化合物，呈无色液体，具有刺激性气味。
2. 甲缩醛的生产原理甲缩醛的生产基于甲烷氧化反应，并通过一系列反应步骤进行。
2.1 甲烷氧化反应甲烷氧化反应是甲缩醛生产过程的关键步骤之一。
反应方程式如下：CH4 + O2 -> CH2O + H2O在此反应中，甲烷与氧气在催化剂的存在下发生氧化反应，生成甲缩醛和水。
2.2 甲缩醛的脱水反应甲缩醛的脱水反应是将甲缩醛中的水分子除去的过程。
通常使用酸性催化剂，如硫酸或磷酸，以促进脱水反应。
反应方程式如下：CH2O -> CH2Ox + (1-x)H2O3. 甲缩醛的应用甲缩醛在多个领域具有广泛的应用，以下列举了其中一些重要的应用场景：3.1 化学行业•作为化学原料，甲缩醛广泛用于制造其他有机化合物，如酯类、酮类和胺类物质等。
•甲缩醛可用于制造树脂，如脲醛树脂和酚醛树脂，用于制作胶合板和涂料等。
3.2 医药行业•甲缩醛可用于医药领域的消毒剂和防腐剂，如用于医疗设备和药品的灭菌和保存。
•甲缩醛还可用于制造医药中间体，如合成药物的原料。
3.3 纺织行业•甲缩醛可用于纺织行业的防皱和防缩处理，使纺织品具有更好的手感和耐用性。
3.4 建筑行业•甲缩醛在建筑行业主要用于制造胶合木和胶合板，用于室内装修和家具制造。
3.5 皮革行业•甲缩醛可用于皮革行业，用于制造染料和防腐剂，确保皮革制品的质量和耐用性。
3.6 人体解剖学•甲缩醛被广泛应用于人体解剖学的防腐处理，用于制作和保护解剖标本。
4. 总结甲缩醛是一种重要的有机化合物，在化学、医药、纺织、建筑和皮革等行业中有广泛的应用。
其生产基于甲烷氧化反应和脱水反应，经过多个步骤完成。
甲缩醛的应用多样，包括化学原料、树脂制造、医药消毒、纺织防皱、建筑胶合板和解剖学防腐等领域。
反应精馏法制甲缩醛
催化反应精馏法制甲缩醛一、实验目的1. 了解反应精馏工艺过程的特点,增强工艺与工程相结合的观念.2. 掌握反应精馏装置的操作控制方法,学会通过观察反应精馏塔内的温度分布,判断浓度的变化趋势,采取正确调控手段。
3. 学会用正交设计的方法，设计合理的实验方案，进行工艺条件的优选。
4. 获得反应精馏法制甲缩醛的最优工艺条件，明确主要影响因素。
二、实验原理反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联副反应的发生，又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗，强化传质。
因此，在化工生产中得到越来越广泛的应用。
反应精馏经常采用的实验为醋酸与乙醇在硫酸催化剂存在下的酯化反应或甲醛与甲醇在硫酸催化剂存在下进行的缩醛合成反应。
此外，亦可用固体催化剂进行反应。
甲缩醛是C3H8O2。
别名：二甲氧基甲烷，甲醛缩二甲醇（二甲醇缩甲醛）（formaldehyde dimethyl acetal;methylal;formal;methylene dimethyl ether;dimethoxymethane）结构式CH2(OCH3)2 无色澄清的挥发可燃液体，有氯仿气味和刺激味。
熔点-104.8℃，相对密度（d 204）0.8560,沸点44℃，折射率（n20D）1.3513,20℃水中溶解度32℅，能溶解多种溶剂。
用途：生产离子交换树脂、溶剂、香料、雷博（合成）反应介质：甲醛（水）36.5-37.4℅甲醇64.7℃甲醛–19.5℃反应条件：控制塔顶温度41.5-42℃馏分即为：甲缩醛本实验以甲醛与甲醇缩合生产甲缩醛（沸点42.3℃）的反应为对象进行反应精馏工艺研究。
合成甲缩醛的反应为：2CH3OH＋CH2O＝C3H8O2＋H2O该反应是在酸催化条件下进行的可逆放热反应，受平衡转化率的限制，若采用传统的先反应后分离的方法，即使以高浓度的甲醛水溶液（38％～40％）为原料，甲醛的转化率也只能达到60％左右，大量未反应的稀甲醛不仅给后续的分离造成困难，而且稀甲醛浓缩时产生的甲酸对设备的腐蚀严重。
甲缩醛工艺流程
甲缩醛工艺流程嘿，咱今儿个就来讲讲甲缩醛工艺流程！你知道不，这甲缩醛就像是个神奇的小精灵，在化工世界里蹦跶来蹦跶去，发挥着大作用呢！咱先说说原料准备这一环节，就好比做饭得先准备好食材一样。
甲醇和甲醛这俩家伙，那可是主角呀！它们要按一定的比例混合好，就像调鸡尾酒似的，得恰到好处。
这要是比例没弄对，那可就麻烦啦，就像做菜盐放多了或者放少了，味道就不对咯！然后呢，就到了反应阶段啦！这就像是一场热闹的派对，甲醇和甲醛在合适的条件下，开始欢快地反应起来。
温度啦、压力啦，这些都得控制好，不然这场派对可就乱套啦！温度太高，它们可能就闹脾气啦；压力不合适，它们可能就跳不起来舞啦！你说这多重要啊！接下来就是分离啦！这就好比把不同的东西挑出来一样。
咱得把生成的甲缩醛从其他东西里分离出来，让它独自美丽。
这可不是个简单的活儿，得有技巧，有耐心。
就跟在一堆杂物里找宝贝似的，得仔细着点儿。
再说说提纯这一步，哎呀呀，这可真是精益求精啊！就像给宝石打磨一样，要让甲缩醛变得更加纯净，更加闪亮。
把那些杂质啥的都去掉，只留下最好的部分。
整个工艺流程下来，可不就跟打造一件艺术品似的嘛！每一个步骤都不能马虎，都得用心去对待。
你想想，如果哪个环节出了差错，那最后得到的甲缩醛能好吗？那肯定不行呀！就像盖房子，一块砖没砌好，整座房子都可能不稳当呢！咱再打个比方，这甲缩醛工艺流程就像是一场精彩的演出，每个环节都是一位演员，都得把自己的角色演好，这场演出才能成功呀！从原料准备到反应，再到分离、提纯，每个步骤都紧密相连，缺一不可。
所以说呀，这甲缩醛工艺流程可不简单呢！得好好研究，好好琢磨。
只有这样，才能让这个神奇的小精灵发挥出最大的作用呀！咱可不能小瞧了它，它可是能在好多领域大显身手呢！比如在化工行业里，那可是有着重要地位的哟！怎么样，现在是不是对甲缩醛工艺流程有了更深的了解啦？。
甲缩醛合成方法
甲缩醛合成方法1。
1 甲醛和甲醇反应制备甲缩醛1.2 甲醇一步氧化法制甲缩醛1 .3 二甲醚氧化生成甲缩醛1.4 二溴甲烷合成甲缩醛分离萃取精馏制备高纯度甲缩醛甲缩醛生产工艺方法可分为间歇合成工艺及连续工艺。
目前，国内外精制甲缩醛的工艺方法主要有膜蒸馏法和萃取蒸馏法。
精制甲缩醛的双效变压精馏工艺方法用途2。
1在杀虫剂配方中的应用2.2 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用2.3甲缩醛在空气清新剂中的应用2.4 在柴油添加剂中的应用2.5 在彩带配方中的应用2.6 在涂料行业中的应用2。
7 在柴油添加剂中的应用2.8 甲缩醛在其他方面的应用1、甲醛和甲醇反应制备甲缩醛用甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺是合成甲缩醛的众多反应中是最为常用的，因为这个方法的原料易得，操作又方便,反应快,条件温和且易控制。
虽然是放热反应，但反应放出的热量比较小，对反应的平衡转化率影响不大。
以甲醇和甲醛为原料，生产甲缩醛的工艺主要有两种:液相缩合法和反应精馏法。
其反应式如下：（1）液相缩合法是一种常用的工业方法。
该法操作简单，反应条件温和，但是生产中要产生大量的含甲醛的酸性有机废水, 难于处理, 污染环境，因此该法已经逐步被淘汰.［1]反应精馏法已在工业化生产中得到大规模应用，是国内外生产甲缩醛的主流工艺。
该工艺与液相缩合法相比,含甲醛的酸性有机废水被低浓度的甲醛废水所取代,废水量少.2、甲醇一步氧化法制甲缩醛甲醇脱氢制甲缩醛工艺主要有两种：一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛, 其反应式如下：3CH 3 OH +1/2O →2CH 3 （OCH 3 ) 2 +2H 2 O （2）另外一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛, 其反应式如下：3CH 3 OH→CH 3 （OCH 3 ) 2 + H 2 + H 2 O (3)沈俭一等［12 ］研制出一种甲醇选择氧化生产甲缩醛的催化剂，是在酸性、含硫的改性二氧化钛上负载钒，其中改性二氧化硫的含量以硫酸根计为1． 0％～4． 5%，改性二氧化钛上矾的负载量以五氧化二钒计为 5% ～20%。
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甲缩醛的生产原理与工艺化材系 09级应用化学一班任利 09140126摘要：综述了甲缩醛(DMM)基本性能、用途、合成工艺的最新研究进展。
对醇醛缩合法和甲醇直接氧化法及二甲醚催化氧化等工艺进行了比较和评价。
相比目前比较成熟的醇醛缩合法，甲醇选择氧化法虽然在工艺上尚不成熟，但是对经济、技术的长远发展有利，且对环境更友好，所以甲醇选择氧化法是未来DMM合成工艺的发展趋势。
关键词：甲缩醛基本性能生产原理工艺1 引言甲缩醛中文名称：甲缩醛、甲醛缩二甲醇又称二甲氧基甲烷（DMM）；英文名称：Methylal；dimethoxymethane。
分子式：CH3O-CH2-OCH3，分子量：76.09，结构式如图：甲缩醛沸点：42.3℃，闪点：-17.8℃，密度：d15/15，0.866；d20/20，0.861，自燃点：237℃，熔点：-104.8℃。
外观为无色透明液体，有类似氯仿的气味。
对碱比较稳定，与稀盐酸一起加热时，容易分解成甲醛和甲醇。
与醇、醚、丙酮等混溶；能溶解树脂和油类，溶解能力比乙醚、丙酮强；和甲醇的共沸混合物能溶解含氮量高的硝化纤维素，因此DMM主要被用做溶剂；DMM能溶于三倍的水，16℃时在水中溶解32.3%（WT）；水在甲缩醛中溶解4.3%(WT)。
，DMM分子中含氧量为42.1% (按质量) ，无C-C键，有较高的氢-碳比，燃烧的分解产物为一氧化碳和二氧化碳；其常温下对碱比较稳定，与稀盐酸一起加热时，容易分解成甲醛和甲醇，与碘化氢反应还可生成磺代甲烷和甲醛，因此可以用于生产甲醛。
化工原料，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车用品、杀虫剂、皮革上光剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中，也由于甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性，作为清洁剂可以替代F11和F113及含氯溶剂，因此是替代氟里昂，减少挥发性有机物（VOCs）排放，降低对大气污染的环保产品。
因其具有良好的燃烧性能，近期被广泛用于石油油品添加剂。
目前作为石油油品添加剂的成份为：甲缩醛含量86%、甲醇含量≤14%、水含量≤0.2%。
作燃料添加剂，添加后对燃料的燃烧性能有显著改善，并减少了有害气体排放，也就是现在好多企业所说的新型环保能源[1][2]。
2 二甲氧基甲烷生产方法及其原理目前生产二甲氧基甲烷的方法主要有醇醛缩合法和甲醇氧化法，另外也可以通过二甲醚催化氧化来制备DMM。
2.1醇醛缩合法醇醛缩合法是合成二甲氧基甲烷的传统方法，即在酸催化剂作用下，甲醇和甲醛反应脱去一分子水，生成DMM。
平衡转化率一般都在50％以下。
反应式为：2CH3OH+CH2O → CH3O-CH2-OCH3+H2O （1）目前工业上主要是通过该方法来生产DMM，使用的催化剂主要是酸性分子筛和阳离子酸性树脂。
对于其合成工艺可采用间歇、连续和催化精镏三种操作方式，在工业化生产上一般采用催化精馏工艺。
此工艺的缺点是对设备要求苛刻或药品耗量大，环境污染严重且产率低[3]。
2.1.1TiCl4改性离子交换树脂催化合成甲缩醛大孔阳离子交换树脂的磺酸基团与 TiCl4 络合，形成新的不会被阳离子交换而失活的 Lewis 酸中心.强酸性苯乙烯阳离子交换树脂在一定条件下可与TiCl4 形成如下络合物:以甲醇和甲醛水溶液为原料，采用间歇反应精馏塔合成甲缩醛。
以强酸性阳离子交换树脂为催化剂的反应精馏法，强酸性阳离子交换树脂不溶于水，反应后易与反应液分离，但很容易受到原料溶液中的金属离子的污染，稳定性不好，因此在工业化应用上受到一定限制[4]。
2.2甲醇氧化法2.2.1甲醇直接氧化法（两步法）目前, 工业上主要由两步法合成甲缩醛,即甲醇首先氧化为甲醛,然后甲醛和甲醇缩合生成甲缩醛。
甲醇直接氧化合成 DMM工艺路线短、成本低，但这一工艺存在能耗高、设备腐蚀严重、生产过程复杂等问题。
是一种合成DMM 的新技术，该方法是在催化剂作用下直接氧化甲醇为DMM，它的机理一般认为是氧化-还原反应与酸催化缩合反应的偶合，即甲醇先被氧化为甲醛吸附在催化剂表面，生成的甲醛再与甲醇缩合生成 DMM，反应式为 (2)-(4) 所示[5]。
CH3OH + 1/2O2 = HCHO（ad）+ H2O (2)2CH3OH + HCHOad = (CH3O)2CH2 + H2O (3)总反应：3CH3OH + 1/2O2 = (CH3O)2CH2 + 2H2O (4)2.2.2甲醇选择氧化法[一步法]该方法是采用共沉淀法制备 TiO2-ZrO2复合氧化物载体、等体积浸渍法制备V 2O5/TiO2-ZrO2催化剂, 对催化剂在温和条件下甲醇选择氧化生成甲缩醛 ( DMM )反应进行研究。
甲醇选择氧化一步直接合成 DMM, 将氧化与脱水反应进行耦合,工艺路线短、成本低, 有望成为一种较经济的合成 DMM 的新过程。
甲醇选择氧化一步合成 DMM,要求所使用的催化剂具有酸性和氧化还原性, 并且两者能够相互匹配, 具有良好的协同作用。
负载型 V2O5催化剂被广泛应用于烃类氧化脱氢、醇类选择氧化、NO选择催化还原等反应。
通过选择合适的载体,负载型 V2O5催化剂可使甲醇在温和条件下一步转变为甲缩醛,具有较好的应用前景[6]。
2.3二甲醚催化氧化制DMM由二甲醚（DME）出发可以制取许多重要的高附加值的化学品。
如采用DME 一步直接氧化合成DMM 是DME利用的主要途径之一，也是一条新的值得探索的工艺路线。
二甲醚直接氧化为甲缩醛的机理一般认为是：二甲醚在酸性催化剂上分解出甲氧基，然后甲氧基在酸性和氧化还原双功能活性位的协同作用下直接氧化为DMM；另外反应过程中二甲醚水解生成的甲醇和氧化生成的甲醛发生缩合反应也能生成甲缩醛[7]。
3 甲缩醛的生产原理及工艺3.1甲缩醛的生产工艺两分子甲醇和一分子甲醛在酸性催化剂的作用下发生缩合反应，生成一分子甲缩醛，同时脱去一分子水。
反应过程中有少量的热量放出。
反应方程式如下：合成甲缩醛的三种工艺：3.1.1间歇工艺在反应釜中一次性加入按一定配比计量的甲醇和甲醛水溶液，反应釜设有换热冷却夹套和搅拌装置，以保持反应过程温度保持恒定和催化剂充分悬浮分散。
为避免反应物料损失，尤其是低沸点甲缩醛产品的损失，反应釜上方设有回流冷凝装置。
物料加好后加热至反应温度，在搅拌下瞬间加入一定量催化剂(5～6％)，反应开始进行，待反应终止冷却放料至精馏系统，采用蒸馏法制得甲缩醛产品。
由于原料和生成物同处在一个混合体系中，因而受反应平衡的影响，单程转化率比较低，反应周期长[8]。
3.1.2连续合成工艺连续合成工艺是将两个或多个装填固体酸催化剂的反应器连续接到一个蒸馏塔上，组成催化反应蒸馏系统。
甲醇和甲醛水溶液按一定配比进入反应器，在固体酸催化剂作用下生成甲缩醛。
从反应器出来的甲缩醛和未反应的甲醇、甲醛及水在泵的驱动下一部分进入蒸馏塔，一部分打循环，进一步与催化剂接触提高转化率和产率。
每个反应器流出的反应产物进入蒸馏塔的位置不同，从不同高度的塔板进料，甲醇组分高者从上部塔板进料。
进入蒸馏塔的反应产物与上升蒸汽接触进行传质操作，以使甲缩醛的浓度逐渐增加，保持塔顶温度在42℃，产品贮人贮槽中，未反应的甲醇、甲醛和水由塔底排出。
甲缩醛连续合成工艺流程见图1。
基本工艺参数：甲醇／甲醛化学计量比1．0～1．2反应温度：45—90℃ (随反应器中循环溶液组分变化及蒸馏塔内操作压力而变化，越靠近蒸馏塔顶部的反应器反应温度越低.)循环量：以甲醛蒸汽计(质量)，其循环量通常为2—100倍，最好在25～50倍。
蒸馏塔压力：大气压或1—3arm，回流溶液温度取决于操作压力(60～1000C) 蒸馏塔温度：有四个反应器的蒸馏塔段温度为45～70℃；55。
75℃；65～85℃；65～90℃。
其中第一组温度对应于最靠近蒸馏塔顶的反应器，最后一组温度则对应于远离塔顶的反应器相连之塔板。
回流比：2：1～4：3(质量比)催化剂用量：以甲缩醛蒸汽计(质量)催化剂用量为0.02～2．0，最佳范围0．05～1．0。
连续合成工艺可以使反应和蒸馏系统长期连续操作，固体酸催化剂容易与未反应甲醇、甲醛和水的溶液分离、再生使用。
如果反应器中安装有塞板时可使反应器不停车而使催化剂再生、转化和回收，不中断甲缩醛生产过程。
3.1.3催化反应精馏工艺催化反应精馏技术是一种新的反应工程技术是指一个可把化学反应和产物精馏集于一体的化工单元操作。
它具有转化率高、选择性好、能耗低、产品纯度高、易操作、投资少等诸多优点。
有许多项化工过程采用这一技术成功实现了工业化生产，国内用该项技术已用于MTBE的生产和异丙苯的生产。
催化反应精馏装置采用不锈钢制作，由塔顶冷凝回收段、精馏段、提馏段、反应段和再沸器组成。
反应段填装有用丝网将固体酸催化剂包裹成异型柱状的催剂填料。
提馏段内填装有上述方法制备的催化剂填料。
精馏段内填装有高效不锈钢丝网填料，提高传质效率。
塔顶设有冷凝回收器，用于控制回流比。
结果表明，采用催化反应精馏塔可在塔顶得到85％～99．5％之间的甲缩醛产品，含水小于0．2％，含甲醇≤15％；塔底排出含甲醇0．2％左右的低污染废水。
采用催化反应精馏工艺制取甲缩醛，还可用稀醛作为原料。
实践证明，甲醛浓度在7％～37％(质量)时都可以制得适合浓度的甲缩醛。
当甲醛进料浓度为7％(质量)时，塔顶产品甲缩醛最高浓度为99．1％，含水O．2％，含甲醇≤0．7％，塔底排水水含量为99．8％，含甲醛≤0．2％[9]。
3.2改进的工艺3.2.1实际用于生产并改进后的工艺我们设计的甲缩醛装置全部采用了连续催化精馏法工艺。
根据市场对产品浓度的需求，实际生产是控制在甲醇过量的前提下，甲醇与甲醛混合后于常温常压下在固体酸催化剂表面发生缩合和脱水反应，生成甲缩醛，再利用精馏的原理使甲缩醛气化形成相对比较纯净的气体，气相甲缩醛被冷却剂——水冷却成甲缩醛溶液即为成品。
由于得到的产品中含有比较多的甲醇，使得甲缩醛产品的沸点有所升高。
在生产过程中要不断加入水蒸汽，以维持热平衡，保证反应能够顺利进行。
由于采用连续催化精馏工艺，构成了本工艺反应温度低，反应压力低，转化率高，总转化率接近100％；选择性好，一般可达99％以上的特点。
同时，在设计时采用了先进的控制技术，在保证工艺先进性和合理性的前提下也增强了装置的安全性，并使其操作更具人性化。
工艺流程说明：来自储罐区的原料甲醇与一部分外管来的甲醛先进入车间静态混合器，在混合器内按一定比例混合后再送人加热器预热，经过加热后的混合液进入装有固体酸催化剂的催化反应塔内，在此发生缩合和脱水反应生成甲缩醛，热气体上升与回流的冷液体逆流接触，利用连续精馏原理，塔顶得到甲缩醛气体进入冷却器，被冷却成85％。
99．5％的甲缩醛溶液。
甲缩醛溶液一部分回到塔顶作为回馏液，另一部分作为产品采出。