[發(fā)明專利]一種精餾-蒸汽滲透耦合的有機溶劑脫水方法及裝置

有效

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• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103071307A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 顧學紅;余從立;王進明;慶祖森
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇九天高科技股份有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D61/36
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌;曹翠珍

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技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種有機溶劑脫水的方法及裝置，尤其涉及一種將精餾和蒸汽滲透工藝耦合的有機溶劑脫水方法及所用的裝置，屬于分離技術(shù)領域。

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背景技術(shù)

隨著工業(yè)快速發(fā)展，各種有機溶劑得到廣泛使用，包括醇類、酯類、酮類、醚類、芳香族化合物等化學溶劑應用于能源、醫(yī)藥、生物等領域，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。

有機溶劑脫水是有機溶劑生產(chǎn)和使用過程中一個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)分離采用方法主要有一般化學方法、吸附法、精餾法。大多數(shù)有機溶劑和水形成共沸物或近沸物，采用普通精餾技術(shù)難以將水脫除。傳統(tǒng)恒沸精餾、萃取精餾技術(shù)，需要增加第三組分，不僅能耗高、工藝復雜、而且大量使用了有毒，有害的有機溶劑，給環(huán)境帶來了很大壓力。對于一般化學方法、吸附法，規(guī)模化生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢液、廢渣，也不符合我國節(jié)能減排的基本政策。

滲透汽化(蒸汽滲透)膜用于共沸/近沸有機溶劑脫水具有明顯的節(jié)能與經(jīng)濟優(yōu)勢，已受到廣泛應用。對高含水量的有機溶劑脫水，中國專利CN102260140A(精餾滲透汽化法生產(chǎn)無水乙醇的新工藝)將乙醇溶液通過精餾得到95%乙醇，然后將其加熱到88℃～91℃進入滲透汽化膜組件進行分離，該方法不添加第三組分得到無水乙醇，但需要對精餾塔頂餾出物進行冷凝，再加熱后進行滲透汽化脫水，兩種過程單獨操作而沒有實現(xiàn)能量耦合，資源利用率與脫水效率較低。

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發(fā)明內(nèi)容

對低濃度有機溶劑提濃，先采用精餾塔將有機溶劑提濃至共沸、近沸點，然后采用滲透汽化或蒸汽滲透進行進一步脫水具有較高的經(jīng)濟性與較低的能耗。與液相進料的滲透汽化過程相比，以蒸汽形式進料的蒸汽滲透過程具有更高的分離效率與穩(wěn)定性，但蒸汽滲透過程單獨操作需要對原料進行汽化，增大了過程能耗。本發(fā)明的目的在于：針對高含水量有機溶劑脫水，采用精餾與蒸汽滲透耦合工藝，將精餾塔得到的餾出物直接以蒸汽形式進入蒸汽滲透裝置脫水，一方面提高了膜分離效率與穩(wěn)定性，另一方面省略了餾出物的冷凝與再次蒸發(fā)進入蒸汽滲透裝置的過程，實現(xiàn)了熱量的集成利用。具體的工藝是：

一種精餾-蒸汽滲透耦合的有機溶劑脫水方法，包括如下步驟：將含水的有機溶劑送入精餾塔進行精餾，部分或全部的塔頂蒸汽不經(jīng)冷凝直接由蒸汽滲透裝置進行分離，滲透側(cè)經(jīng)冷凝后得到水，截留側(cè)經(jīng)冷凝后得到有機溶劑。

采用上述工藝時，將含水量較高的有機溶劑原料由泵輸送至精餾塔，經(jīng)精餾塔將原料進行初步的分離。相比于原料，塔頂蒸汽中的有機溶劑的含量得到了提高，而塔底產(chǎn)物中水的含量也相應地提高。傳統(tǒng)的方法是將塔頂?shù)恼羝M行全部冷凝，其中一部分從塔頂回流進精餾塔，而另一部分冷凝液再進行加熱、蒸發(fā)后由蒸汽滲透裝置再進一步地分離，不足之處在于：需要將塔頂?shù)恼羝坷淠笤偌訜崾蛊湔舭l(fā)，這會導致較大的能量消耗。本工藝中，至少有部分的塔頂蒸汽不需要經(jīng)過冷凝，直接進行蒸汽滲透裝置，從而不僅減少了設備的投資，也避免了先冷凝再加熱蒸發(fā)的工序，降低了能耗，經(jīng)過冷凝的那一部分冷凝液可以回流進精餾塔也可以用傳統(tǒng)的加熱方式送入蒸汽滲透裝置進行分離；進行部分冷凝時，冷凝量不需具體限定，只要有一部分蒸汽直接進入蒸汽滲透裝置即可實現(xiàn)節(jié)約能耗的目的。另外，也可以將塔頂?shù)娜空羝唤?jīng)冷凝直接送入滲透汽化裝置，此時精餾塔起的作用相當于是將含水的有機溶劑進行初步的蒸餾分離，再通過滲透汽化裝置進一步地分離，也可以實現(xiàn)本技術(shù)方案。水分子優(yōu)先透過膜，富集于膜的滲透側(cè)被脫除，而有機分子被截留在膜的原料側(cè)，在蒸汽滲透裝置出口得到高純有機溶劑，作為產(chǎn)品采出。膜滲透側(cè)主要組成為水，其中可能含有少量有機溶劑。

作為本發(fā)明的一種改進方式，塔頂?shù)恼羝梢韵韧ㄟ^一個分凝器，將其部分冷凝，其中的冷凝液返回至精餾塔，構(gòu)成精餾段，把上升蒸汽中易揮發(fā)組分進一步提濃。未經(jīng)分凝器冷凝的蒸汽直接進入蒸汽滲透裝置，進行進一步地分離。

作為本發(fā)明的一種改進方式，塔頂?shù)恼羝客ㄟ^蒸汽滲透裝置進行分離，再將截留側(cè)冷凝得到的有機溶劑從精餾塔塔頂回流。采用這樣的實施方式，不僅可以保證有一部分塔底的蒸汽可以不經(jīng)冷凝直接進行滲透汽化裝置，同時也具有一部分原料從塔頂進行回流，形成精餾段。

作為本發(fā)明的一種改進方式，蒸汽滲透裝置截留側(cè)的出口處的有機溶劑進行冷凝前，先與精餾塔的進料進行換熱?？梢詫⒔亓魝?cè)的有機溶劑蒸汽的余熱充分利用，再進行冷凝后得到有機溶劑產(chǎn)品。