[發(fā)明專利]一種NaA沸石分子篩膜滲透蒸發(fā)脫除糠醛中水的方法

無效

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• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101721920A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 王金渠;周志輝;楊建華;魯金明;張艷;殷德宏
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D61/36;C07D307/26
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發(fā)明屬于化學工程技術領域，涉及到NaA沸石分子篩膜的制備，特別涉及到NaA沸石分子篩膜滲透蒸發(fā)脫除糠醛中水的方法。

背景技術

糠醛(學名呋喃甲醛)是迄今為止無法用石油化工原料合成而只能用農林植物纖維廢料生產的一種重要的有機化工原料，主要是以農林廢料(玉米芯、棉子殼、油茶殼、甘蔗渣、木材碎屑等)為原料，經水解、脫水、蒸餾精制而成，是一種有類似杏仁油氣味的無色或淡黃色液體，熔點為-38.7℃，沸點為161.7℃。室溫下微溶于水，能與酒精、丙酮、乙醚、苯等混溶。糠醛的分子結構中由于存在著羰基、雙烯、環(huán)醚等官能團，所以它兼具醛、醚、雙烯和芳香烴等化合物的性質，可參與多種不同類型的反應，在光、熱和空氣的作用下，逐漸變?yōu)榘岛稚？啡┑男再|比較活潑，以它為基本原料通過不同的化學反應可得到多種產品，可廣泛應用于鑄造、醫(yī)藥、化工、農藥、石油、合成樹脂及食品行業(yè)。目前糠醛是我國大綜化工出口產品，產品質量處于世界先進水平，貿易量居世界第二位，很有發(fā)展前景。

國內外精制糠醛基本是通過兩級精餾而得，第一次為初精餾，可以將糠醛含量為5wt.％～10wt.％提高到水和糠醛的恒沸點，即糠醛含量為90wt.％～92wt.％，明顯提高了混合物中糠醛的含量，同時這過程也明顯降低了其他雜質的含量，比如甲醛的含量從5wt.％降低到1.5wt.％左右，水含量為7.5wt.％左右。目前市場上銷售的糠醛含量都在96wt.％以上，所以經過初精餾后的產品必須經過再次精餾，才可以得到合格產品。這過程會造成由于能耗大，特別是第二段精餾，因為前一段已經達到了水和糠醛的恒沸點，再將水進一步從混合物是脫離出來，必須再提高溫度和壓力，并且制備出來的糠醛品位也不太高，剛剛達到市面上銷往要求。如何降低能耗及提高糠醛產品的濃度是目前糠醛生產工作急需解決的問題。

滲透蒸發(fā)是近十幾年發(fā)展起來的用于液體混合物分離的一種新型膜技術，它是在分離組分的壓力差下，吸附擴散速度的不同實現(xiàn)分離的過程。滲透蒸發(fā)特別適合于有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除，廢水中少量有機污染物的分離及水溶液中少量高價值有機組分的回收和蒸餾法難以分離或不能分離的近沸點、恒沸點有機混合物的分離。

沸石分子篩膜與有機膜相和其他無機膜相比具有高的結晶度、良好的機械性能和化學穩(wěn)定性等特點受到越來越多的關注，它被廣泛地應用于氣體分離、滲透蒸發(fā)、膜反應器等。

具有不同Si/Al比的沸石分子篩具有不同的親水性能，Si/Al越小，親水性越強；反之，親油性強。目前研究者們嘗試了幾種不同的沸石膜分離水/有機物混合物。NaA型沸石分子篩是的Si/Al比為1，籠結構中有很強的庫侖電場，對水分子具有很強的親合性。水分子通過沸石層包括三個步驟：(1)：水分子在沸石籠中的強吸附；(2)：水分子在籠和籠之間的表面擴散；(3)：水分子在滲透側的汽化。

應用NaA沸石分子篩膜來分離糠醛中的水至今還沒有研究報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供了糠醛中水的脫除的一種工藝，研制了對水具有強分離滲透性能的NaA沸石分子篩膜，提出了用NaA沸石分子篩膜滲透蒸發(fā)技術分離脫除糠醛中的水，以達到降低能耗和提高產品糠醛品位的目的。

本發(fā)明的技術方案是NaA沸石分子篩膜的合成：NaA沸石分子篩膜是按照Na₂O∶SiO₂∶Al₂O₃∶H₂O＝1.2～2.0∶2∶1∶100～200的摩爾配比配制成溶膠，室溫下劇烈攪拌合成液，用聚四氟乙烯封頭將經處理的孔徑為0.1-3μm多孔α-Al₂O₃陶瓷管或不銹鋼管或莫來石管等載體兩端堵死，將其垂直放入到不銹鋼晶化釜中，緩慢倒入合成液，在50～110℃的溫度和2～24h晶化時間下進行水熱合成，合成后的膜用去離子水反復沖洗到中性后自然晾干，后放入50～100℃的烘箱中干燥12-36h以上，最后放入干燥器中保存，待用，重復整個合成過程，直到合成的分子篩膜致密連續(xù)為止。將處理好的NaA沸石分子篩膜安裝到膜分離器中，兩端用耐腐蝕的氟膠O型墊圈密封，糠醛和水混合液采用殼程進料，進料的糠醛濃度為30.0wt.％～98.0wt.％之間，滲透操作溫度在50～90℃之間，滲透側壓力控制在100Pa以下，進料流量為115～195ml/min的條件下進行。后經氣相色譜對原料組分、滲透組分和滲余組分進行分析，得到最佳條件下的NaA沸石分子篩膜對水/糠醛分離因數和處理效果。