[發明專利]脫水系統

有效

• 申請號: 200910145627.5
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101898089A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 大空弘幸;清木義夫;行本敦弘;田中幸男;荻野信二;平山晴章
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D65/00;C07C29/76;C07C41/34;C07C45/78;C07C51/42;B01D71/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;樊衛民

技術領域

本發明涉及使用水分離膜的脫水系統，更具體地，本發明涉及用于適當處理水分離膜在對具有與水共沸組成的水和乙醇或丙醇的混合物進行脫水時的劣化而設計的脫水系統，下文中把所述混合物稱之為待處理流體。

背景技術

乙醇作為代替石油的替代能源已經引起了關注，預計2010年的市場規模為55,000,000kL。然而，為了使用乙醇作為燃料，在對從諸如玉米的生物質來源得到的粗產物進行蒸餾和提純之后，必須將乙醇脫水至至少99.5重量％。

為了脫水，通常是通過在蒸餾塔中對乙醇的稀水溶液進行蒸餾，從而將所述溶液濃縮至接近乙醇/水體系的共沸點，然后對其進行脫水。

有一種添加共沸劑并通過共沸蒸餾來進行脫水的脫水技術。然而，這種技術有一些缺點，例如因為需要進行三元體系的共沸蒸餾和回收共沸劑的步驟而需要大量的熱能。

另外，還有一種脫水技術，其中將多個分子篩容器平行布置，并以批式方式在它們之間設置開關以進行脫水。然而，這種方法也存在分子篩容器的再生所需要的高能量消耗的問題。

因此，已經考慮使用不存在上述缺點的元件如水分離膜(日本專利申請待審公布58-21629號)。

然而，如果采用使用包括水分離膜的水分離膜單元的全蒸發(PV)，則所述水分離膜單元通常的使用壽命為約2年，且需要一年一次地更換所有水分離膜。所述水分離膜單元存在的問題是，因為在更換期間會造成設備不可避免的停工期，所以降低了使用所述單元的設備的利用率。

考慮上述情況完成了本發明，本發明的目的是提供一種脫水系統，設計所述脫水系統通過在設備運行的同時允許更換水分離膜單元來保持安裝有使用水分離膜的脫水系統的設備的利用率。

發明內容

為了實現所述目的，本發明提供一種從待處理流體中分離水的脫水系統，其中所述脫水系統包括至少兩個平行于待處理流體流動方向布置的使用中的水分離膜單元；配置所述脫水系統使得相對于所述至少兩個水分離膜單元，能夠平行于待處理流體流動方向安裝至少一個備用水分離膜單元；所述脫水系統包括用于待取出產物流體的監測裝置；以及所述脫水系統通過根據由所述監測裝置監測的產物流體的性質來運行所述至少一個備用水分離膜單元而保持產物流體的性質。

在本發明的脫水系統中，待處理流體通常為有機水溶液。其有機組分優選為一種選自如下的有機組分：醇類如乙醇、丙醇、異丙醇和二醇；羧酸類如乙酸；醚類如二甲醚和二乙醚；醛類如乙醛；酮類如丙酮和甲乙酮；以及酯類如乙酸乙酯。

本發明脫水系統的一個實施方案包括監測整個脫水系統待取出產物流體的有機組分濃度的光密度計，作為用于產物流體的監測裝置。

本發明脫水系統的另一個實施方案包括監測各個水分離膜單元待取出產物流體的有機組分濃度的光密度計，作為用于產物流體的監測裝置，其中在各個水分離膜單元上安裝所述光密度計。

本發明脫水系統的還一個實施方案包括監測各個水分離膜單元待取出產物流體的溫度的溫度計，作為用于產物流體的監測裝置。

本發明提供一種脫水系統，設計所述脫水系統通過在設備運行的同時允許更換水分離膜單元來保持安裝有使用水分離膜的脫水系統的設備的利用率。

附圖說明

圖1為顯示根據本發明的脫水系統實施方案的示意圖。

附圖標記說明

1～5：水分離膜單元

6：進口流量計

7：出口流量計

8：出口光密度計

9、10、11、12和13：個體光密度計

具體實施方式

將通過參考其實施方案詳細描述本發明的脫水系統。

圖1為本發明脫水系統的實施方案。根據本實施方案的脫水系統假定用于脫水的待處理流體為粗乙醇。假定該粗乙醇為乙醇濃度為94.5重量％～94.8重量％(包含兩個端值)的水溶液。換言之，認為含乙醇作為有機組分的粗乙醇為待處理流體。最終的產物流體，即產物乙醇(無水乙醇)具有的乙醇濃度為99.5重量％～99.8重量％(包含兩個端值)。

根據本實施方案的脫水系統100主要由水分離膜單元1～5、進口流量計6、出口流量計7、出口光密度計8以及個體光密度計9～13組成。所述脫水系統還具有用于水分離膜單元1～5的進口閥14～18以及出口閥19～23。

水分離膜單元1～5為用于把粗乙醇分離成無水乙醇和水的單元。作為水分離膜單元組成部分的水分離膜優選是孔徑為10埃以下的二氧化硅或沸石無機水分離膜。所述水分離膜還可以為碳膜。