聚甲醛二甲基醚,即Polyoxymethylene dimethyl ethers (PODE)是一类物质的通称,简式可表示为CH3O(CH2O)nCH3,其中n为大于等于1的整数(一般取值小于10)。这类化合物具有较高的氧含量(42%-51%)和十六烷值(49以上),可作为柴油添加剂,提高柴油的燃烧效率,降低柴油燃烧时黑烟和NOx的排放。由于PODE的沸点、蒸汽压和溶解度等特性与柴油相似,因此无需改动柴油机的结构可直接加入柴油中使用。合成PODE的催化剂主要包括液体酸、酸性树脂、分子筛和固体超强酸等。液体酸对设备腐蚀较强,与反应产物不易分离。一些固体酸催化剂的制备成本高、合成困难,难以工业化。因此开发廉价易得、制备简单、易与产物分离的固体酸催化剂是一个重要的研究方向。此外,由于体系中水的存在会导致副产物循环利用时水的累积而造成目标产物收率降低,因此反应产物脱水也是研究的另一个重要方面。本工作研究PODE合成的固体酸催化剂(制备和催化性能),研究脱水剂以及PODE体系的脱水情况,获得了一些重要结果,现总结如下：(1) 选取了较为廉价、结构简单的反应原料合成出了吡啶硫酸盐、2,4-二甲基吡啶硫酸盐、喹啉硫酸盐和吡啶甲磺酸盐4种离子液体,并以丙酮为脱水剂将离子液体中的少量水除去,使其变成固态粉末,便于PODE催化反应后的分离。选取了吡啶硫酸盐和喹啉硫酸盐用于PODE反应,得到产物PODE2-8,二者的催化效果与硫酸接近。喹啉硫酸盐在反应后呈固态,相比于吡啶硫酸盐更易与产物分离,但喹啉硫酸盐在反应中发生了分解,催化剂损失量约6%,可能会对后续的分离精制造成影响。(2)以硫酸铁为催化剂,用于PODE合成,得到了PODE2-8的产物,具有良好的催化效果,在相同的反应条件下,硫酸铁的催化效果略低于硫酸。确定了硫酸铁的投料量为原料的5%,当硫酸铁投料量过低时,反应过程中生成的水可使硫酸铁吸水饱和、甚至溶解而发生水解,从而丧失催化效果。我们确定了硫酸铁在不锈钢釜中的复用条件,以150℃为反应温度,通过抽滤、烘干等手段可以实现硫酸铁的多次复用。最后测定了反应产物中铁离子的含量,约为2 ppm,经Mg0处理后铁离子的含量进一步降低,因此对产物后续的精制和应用不会产生明显的影响。(3)配制了含水的DMM溶液,将其作为PODE体系的模型,考察了3A和4A分子筛对于该体系的脱水性能,并作出了穿透曲线,计算出两种分子筛在初用时的饱和吸水量,约为15%,且在相同条件下3A分子筛的吸水量大于4A分子筛。将吸水后的3A、4A分子筛再生后,仍具有脱水效果,但饱和吸水量降低至约11%。可见,3A、4A分子筛可以作为PODE合成体系中的有效脱水剂,但具体参数如流速、用量和再生条件等仍需进一步的研究。