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聚甲氧基二甲醚的合成研究

晁伟辉  
【摘要】:聚甲氧基二甲醚是一种良好的柴油添加剂,它含氧量高,十六烷值高,可有效地提高柴油品质,降低发动机尾气污染物,可以有效地降低雾霾污染物的排放。目前,聚甲氧基二甲醚的合成原料多是以甲缩醛和三聚甲醛为原料,甲缩醛价格较为昂贵,我们采用价格低廉的甲醇代替甲缩醛,研究了甲醇和多聚甲醛、甲醇和三聚甲醛反应制备聚甲氧基二甲醚的过程,进行了该反应的催化剂研究、工艺条件优化和热力学研究。在催化剂研究方面,通过对一系列催化剂筛选,对于甲醇和多聚甲醛、甲醇和三聚甲醛两种原料的反应,ZSM-5分子筛催化剂均有较好的催化活性。对ZSM-5分子筛催化剂的改性研究表明,氧化铁改性的催化剂催化性能有所提高,氧化铁的负载量以1%为宜。我们对于甲醇和多聚甲醛、甲醇和三聚甲醛两种原料均进行了工艺条件优化实验。甲醇和三聚甲醛为原料合成的优化工艺条件为,ZSM-5催化剂用量1%,甲醇与三聚甲醛物料比为1.2:1(mo1),温度为135℃,反应时间为3h,此时反应转化率为79.6%目的产物收率为47.7%。甲醇和多聚甲醛为原料合成的优化工艺条件为,ZSM-5催化剂用量1%,甲醇和多聚甲醛物料比为1:2.5(wt),温度为145℃,反应时间为3h,此时反应转化率为73.5%,目的产物收率为45.6%。对合成聚甲氧基二甲醚的反应进行热力学表明,第一步三聚甲醛水解反应是一个吸热反应,而聚合反应各步均为放热反应,总的反应为放热反应,低温对于生成高聚合度的产物是有利的,这些与我们的实验结果是一致的。


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