环丁砜处理磺酸树脂高效催化聚甲氧基二甲醚合成

聚甲氧基二甲醚(DMM3～7)作为柴油添加剂可提高柴油十六烷值和燃料利用率,具有广阔应用前景。以环丁砜处理后的磺酸树脂为催化剂,用于甲缩醛(DMM)和三聚甲醛(TOX)合成DMM3～7反应,系统地研究了不同条件因素对反应过程中原料转化率和产物选择性的影响,并推断了反应机理。发现:反应体系中含有不同微量(mg/kg级) H_2O对原料转化率和产物选择性影响较大;当H_2O含量超过一定值时,有白色沉淀多聚甲醛(PF)生成,PF选择性随H_2O含量增加而增大,同时生成大量甲醇,导致目标产物DMM3～7选择性降低。创新地采用环丁砜对酸性磺酸树脂NKC-9进行脱水处理,使固体催化剂表面及孔道吸附H_2O含量从2154 mg/kg显著降至198 mg/kg;同时使用13X分子筛对原料DMM进行吸附脱水处理,使DMM中H_2O含量从710 mg/kg明显降至54mg/kg。当反应温度313 K (40℃)、反应2 h、压力1.0 MPa、DMM与TOX质量比2/1时,DMM和TOX转化率以及DMM3～7质量选择性分别从48.27%、88.41%以及45.27%显著提升至52.91%、93.34%和61.58%。与文献报道的数据相比,改性后的磺酸树脂在低温下即表现出极佳的催化效果,DMM3～7质量选择性突破60%。