[發明專利]一種雙膜耦合技術分離丙二醇單甲醚水溶液的工藝

有效

• 申請號: 201310286969.5
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103342631A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 金萬勤;朱曉飛;于云飛;夏帥;高玉霞;劉裕亮;許戈;劉公平;顧學紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07C43/13
• 分類號: C07C43/13;C07C41/34
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種雙膜耦合技術分離丙二醇單甲醚水溶液的工藝，具體的說是將滲透汽化技術引入生產流程，回收并濃縮水溶液中低質量分數的丙二醇單甲醚，以達到簡化生產流程、節省設備投資、提高產品純度和收率、保護環境不受污染的目的。

背景技術

丙二醇單甲醚在化學結構上具有醚鍵和羥基兩個強溶解能力的基團，前者具有親油性、可溶解憎水性化合物，后者具有親水性，可溶解水溶性化合物，是一類性能優良的通用性溶劑，有“萬能”溶劑之稱，廣泛應用于涂料、電子化學品、皮革加工、農藥等領域。同時還用作化工原料中間體，其通用性強。例如丙二醇單甲醚大量用于合成丙二醇單甲醚醋酸酯。目前國內丙二醇單甲醚的市場需求量在600萬噸，而我國的國產化率僅有35%，國內的丙二醇單甲醚市場仍有很大的缺口。隨著我國涂料、電子化學品的迅速發展，丙二醇單甲醚的消費量增長較快，每年都需要大量進口。現在我國的丙二醇單甲醚行業仍顯不足，裝置規模小，產品質量差，原諒消耗高，因此今后要加快技術改進，提高產品質量，降低生產成本。

在現有的丙二醇單甲醚生產工藝中，主要為環氧丙烷醇解法，但其中會遇到丙二醇單甲醚-水的共沸體系，而這個共沸體系是含1%-18%丙二醇單甲醚的混合物。若采用加入共沸劑苯分離這個共沸體系，使該體系轉變成苯-水共沸體系，利用常溫下互溶度的差別，進行精餾-冷凝-脫水。但在這個過程中，共沸精餾所需要的共沸劑苯的用量很多，且需要不斷地加入新鮮苯進入循環。雖然塔底可以得到高濃度的丙二醇單甲醚，但是對于這部分低質量分數的丙二醇單甲醚-水物料，使用共沸精餾分離耗能很大，經濟性較差。因此要么低價出售，要么直接排放，前者獲利較小，后者污染環境。

在能源日益緊張和環境保護要求愈發嚴格的當下，國家“十二五計劃”中，滲透汽化技術已經成為國家的重點發展方向。膜分離技術是當代化工領域的高新技術。在解決人類面臨的能源、資源、環境等重大問題的新技術方面，獲得了極為迅速的發展。滲透汽化膜分離技術作為一種新型膜分離技術，用于液體混合物的分離，其突出的優點是能夠以低的能耗，實現蒸餾、萃取、吸附等傳統方法難于完成的分離任務。它特別適用于普通精餾難于分離或不能分離的近沸點、恒沸點混合物以及同分異構體的分離;對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除，對廢水中少量有機污染物的分離有明顯的經濟上和技術上的優勢:還可以同生物及化學反應藕合，將反應生成物不斷脫除，使反應轉化率明顯提高。我國在1984年前后開始對滲透汽化過程進行研究，主要工作集中在優先透水T型分子篩膜的研制與醇水溶液的脫水。近年來主要開展優先透有機物膜、水中有機物脫除、有機物-有機物分離以及滲透汽化與反應耦合的集中過程的研究。前人專利中局限于優先透有機物膜的改性，提高膜的分離能力，這在一定程度上對膜的表面性質提出了特殊的要求，局限性較大，增加了膜的制造成本，進而增加了設備成本。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種雙膜耦合技術分離丙二醇單甲醚水溶液的工藝；利用新的滲透汽化技術耦合從而提高產品的收率和純度，解決能耗高的問題。

本發明的技術方案為：一種雙膜耦合技術分離丙二醇單甲醚水溶液的工藝，其具體步驟如下：將含1%～18%質量分數的丙二醇單甲醚混合物送入換熱器進行加熱，然后送入優先透有機物膜組件，濃縮丙二醇單甲醚混合物；控制優先透有機物膜組件下游側濃縮后的出料液中丙二醇單甲醚質量分數在65%-86%之間，再將出料液送入換熱器，加熱后進入優先透水分子篩膜組件，最終濃縮得到質量分數達到99.0%-99.7%的丙二醇單甲醚溶液。

為了控制優先透有機物膜組件下游側濃縮后的出料液中丙二醇單甲醚質量分數在65%-86%之間，上述的換熱器和優先透有機物膜組件數量根據要求可設立為1-3組。

其中優先透有機物膜組件中使用的優先透有機物膜是一種復合膜，其頂層是致密的優先通過有機物的膜材料，優選膜材料是聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅丙炔、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、尼龍、丁苯橡膠、丁腈橡膠、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物、聚丁二烯、丙烯酸酯-丙烯酸共聚物或聚碳酸酯等，厚度在5μm-50μm之間，最好在5μm-10μm范圍內；頂層下面為多孔支撐層，是一種多孔陶瓷微濾膜，其平均孔徑0.1μm-10μm之間，最好在0.5μm-1μm范圍內，支撐層厚度在50μm-500μm之間，最好在50μm-200μm范圍內；優選是α-Al₂O₃陶瓷微濾膜；優先透有機物膜的結構形式有管式、平板式、卷式或中空纖維式。