[發明專利]一種滲透汽化與精餾耦合的系統及其用途

無效

• 申請號: 201310737889.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104027996A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 顧學紅;仲超;余從立;慶祖森
• 申請（專利權）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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬精細化工領域，尤其涉及一種滲透汽化與精餾耦合的系統及其用途。

背景技術

有機溶劑廣泛應用于石化、能源、生物制藥、精細化工等行業，有機溶劑脫水是其生產和回收中的關鍵環節。其中，含水量較低的有機溶劑，由于其應用越來越廣泛且制備工藝及其復雜，一直以來都成為科研以及工業生產中的關注焦點。

許多有機溶劑能夠與水形成共沸混合物，采用普通精餾很難脫水至高純產品。傳統的共沸精餾、吸附等脫水技術存在著很大的缺點，如：(1)采用共沸精餾手段，引入第三組分，大量使用有毒、有害溶劑，對環境及產品質量造成了極大影響，同時增大了投資和運行成本；(2)采用吸附方法，產生大量廢液、廢渣，對排放提出了極高要求，同時難以滿足極低水分的要求。

采用滲透汽化膜進行有機溶劑脫水是一種新型的分離技術，但是使用膜直接將原料脫水至非常低的水平時(如＜0.1wt.％)，膜的滲透通量降低，此時需要較高的原料側溫度以及較低的真空側壓力保持過程推動力，能耗隨之增加。此外，滲透汽化膜在進行深度脫水時需要較大的膜面積，增大了投資成本。當自機溶劑含水量低于共沸組成且對應氣液平衡曲線有較大差異時，采用精餾塔進行分離，在塔釜同樣可以獲得含水量極低的有機溶劑。因此，采用滲透汽化-精餾耦合操作工藝對有機溶劑進行脫水，盡管增大了過程能耗，但降低了膜投資費用，有望獲得操作費用的最優化。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供針對有機溶劑深度脫水的工藝，提出一種使用滲透汽化與精餾耦合進行脫水的方法。本工藝將含水有機溶劑首先通過滲透汽化膜分離器進行初步脫水，打破共沸平衡，然后將滲透液和滲余液分別進精餾塔一及精餾塔二，兩個塔頂餾出物重新返回至膜分離器脫水，塔釜分別得到廢水和高純有機溶劑成品。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：一種滲透汽化與精餾耦合的系統，包括原料罐、原料泵、預熱器、滲透汽化膜分離器、第一精餾塔和第二精餾塔，所述原料罐、原料泵、預熱器和滲透汽化膜分離器依次相連，所述滲透汽化膜分離器滲透側連接有第一精餾塔，所述滲透汽化膜分離器滲余側連接有第二精餾塔。

其中，上述第二精餾塔頂部和第一精餾塔頂部分別與原料罐相連。

其中，上述滲透汽化膜分離器由若干個膜分離器串聯、并聯或兩種方式組合構成，以達到不同的處理要求和生產能力。上述的與膜滲透側相連的第一精餾塔采用常壓操作，與膜滲余側相連的第二精餾塔采用常壓或正壓操作。與滲透側相連的第一精餾塔可以根據滲透液含水量選擇性使用。

其中，上述膜分離器所使用的分離膜為分子篩膜、殼聚糖膜、無定形二氧化硅膜、PVA膜、或海藻酸鈉膜中的一種。上述的膜分離器和精餾塔聯合使用，比傳統的透水膜分離器減少了膜面積的使用，比傳統的精餾塔脫水設備減少了塔高以及塔板數。上述的經膜分離器初步脫水的料液可以經冷卻或冷凝后再進入精餾塔分離，即膜分離與精餾分離單獨操作；或者膜分離器直接與精餾塔耦合，料液不經冷卻或冷凝直接以液相或氣相進入精餾塔分離。

其中，上述滲透汽化膜分離器滲透側還連接冷凝器和真空機組，以獲得足夠的水滲透分壓差。

其中，上述預熱器和滲透汽化膜分離器之間還連接有蒸發器。

所述的系統用于滲透汽化與精餾耦合的有機溶劑脫水方法，包括以下步驟：

1)將含水的有機溶劑加入原料罐中，經加熱后料液以液體或蒸汽形式進入滲透汽化膜分離器進行初步脫水得至滲透液和滲余液；

2)滲透液進入第一精餾塔，塔頂回收其中少量有機溶劑并返回原料罐，塔釜得到廢水排放；

3)滲余液為低于共沸含水量的有機溶劑，進入第二精餾塔；

4)水組分與有機.溶劑形成的共沸物在第二精餾塔塔頂富集并采出，返同至原料罐再次脫水；

5)第二精餾塔塔釜得到高純有機溶劑產品。

其中，上述步驟1)中的含水的有機溶劑初始含水量大于水的共沸組成。經過滲透汽化與精餾耦合法脫水后的成品含水量為0.01wt.％-1wt.％。

其中，上述有機溶劑為異丙醇、乙腈、丁酮或四氫呋喃。上述的有機溶劑料液可以以液相或者氣相的形式進入膜分離器進行脫水。