[發明專利]耦合雙極膜電滲析和膜蒸餾制備甲基三乙基氫氧化銨的方法

在審

• 申請號: 201710534057.3
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107118105A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 吳榮生
• 申請（專利權）人: 杭州龍智科技有限公司
• 主分類號: C07C209/00
• 分類號: C07C209/00;C07C211/63
• 代理公司: 杭州知通專利代理事務所(普通合伙)33221
• 代理人: 姚宇吉

技術領域

本發明涉及一種耦合雙極膜電滲析和膜蒸餾制備甲基三乙基氫氧化銨的方法。

背景技術

甲基三乙基氫氧化銨在精細化工、微刻顯影等領域具有廣泛的用途，但甲基三乙基氫氧化銨的生產受到其生產工藝的限制，難以滿足市場的需求。甲基三乙基氫氧化銨的傳統生產方法有電解法，離子交換樹脂法，氧化銀法，電膜反應器法等，但這些方法均存在難以克服的缺陷：電解法能耗較高，并且其過程有副產物Cl₂產生；離子交換樹脂法轉化率不高，同時伴隨著大量廢液排放，容易對環境造成危害；氧化銀法生產成本較為昂貴，無法進行大規模工業化生產；電膜反應器法可制備出高純度的甲基三乙基氫氧化銨，但其生產過程能耗較高，難以在節能降耗的國策下長遠立足。因此，甲基三乙基氫氧化銨生產企業亟需研發一種新型的低能耗的且環境友好的生產路線去制備高純度的甲基三乙基氫氧化銨。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種耦合雙極膜電滲析和膜蒸餾制備甲基三乙基氫氧化銨的方法，本發明利用雙極膜電滲析技術能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉化為對應的酸和堿的優勢，以及膜蒸餾分離效率高、操作條件溫和、對膜和料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點以克服雙極膜電滲析在生產高濃度酸堿的缺陷，從而實現甲基三乙基氫氧化銨高品質、低成本，高濃度的生產。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是耦合雙極膜電滲析和膜蒸餾制備甲基三乙基氫氧化銨的方法，采用雙極膜電滲析裝置和膜蒸餾組件進行制備，所述雙極膜電滲析裝置包括：分別位于兩側的陰極室和陽極室，以及所述陰極室和陽極室之間的電滲析隔室，所述電滲析隔室由若干組串聯排列的膜單元構成，所述膜單元由依次間隔排列的第一雙極膜BM1、第一陽離子交換膜CM1、陰離子交換膜AM1、第二陽離子交換膜CM2、第二雙極膜BM2組成，相鄰膜之間依次構成緩沖液室、酸液室、料液室、堿液室；具體步驟為：首先，將質量分數為5～10％的甲基三乙基銨鹽水溶液加入所述料液室，所述酸液室與堿液室中分別架入純水，所述陰極室、陽極室、緩沖液室中分別通入硫酸溶液；然后給所述雙極膜電滲析裝置施加直流電場，在電場力作用下進行雙極膜電滲析處理；隨后，所述堿液室得到低濃度的甲基三乙基氫氧化銨溶液，將其收集送入儲液罐C作為膜蒸餾的待濃縮液；最后，將儲液罐C中的待濃縮液加熱至30～70℃，待溫度恒定后，送入膜蒸餾組件的原料側進行膜蒸餾，經不斷濃縮循環至質量分數為15％-20％時完成膜蒸餾過程，得到濃縮后的甲基三乙基氫氧化銨溶液。所述膜單元為1-500組，這1-500組膜單元串聯排列。所述堿液室中制備得到的甲基三乙基氫氧化銨質量分數為3％～9％、溶液中的雜質離子濃度低于60ppm，然后通過膜蒸餾組件進行蒸餾濃縮。

于本發明一實施例中，所述甲基三乙基銨鹽水溶液由儲液罐A中通入所述料液室，所述緩沖室得到氫鹵酸，所述氫鹵酸回收至儲液罐B并用于甲基三乙基銨鹽的制備，濃縮后的甲基三乙基氫氧化銨溶液收集至儲液罐D。

于本發明一實施例中，所述甲基三乙基銨鹽包括但不限于甲基三乙基氯化銨，甲基三乙基溴化銨。

于本發明一實施例中，所述膜蒸餾組件為平板式膜組件或中空纖維式膜組件。

于本發明一實施例中，所述的膜蒸餾組件為疏水性微孔膜、聚偏氟乙烯疏水性膜、聚丙烯疏水性膜、經疏水性改性后的疏水性膜中的一種或幾種。經疏水性改性后的中空纖維疏水性膜組件。

于本發明一實施例中，所述膜蒸餾過程為直接接觸式膜蒸餾、真空式膜蒸餾或氣隙式膜蒸餾。

直接接觸式膜蒸餾時，其過程為：(1)將甲基三乙基氫氧化銨溶液加熱至30～70℃；(2)待溶液溫度穩定后，甲基三乙基氫氧化銨溶液通入膜蒸餾組件的原料側進行膜蒸餾，在直接接觸式膜蒸餾組件的冷卻側為冷卻液，且溫度保持在0～30℃范圍內。經反復濃縮循環，料液濃縮至質量分數為15～20％時，即完成膜蒸餾過程，收集濃縮液至儲液罐D。其中所述冷卻液為水。

真空式膜蒸餾過程時，其過程為：(1)將甲基三乙基氫氧化銨溶液加熱至30～70℃；(2)待溶液溫度穩定后，甲基三乙基氫氧化銨溶液通入的膜蒸餾組件的原料側進行膜蒸餾。在膜組件的冷卻側抽真空至真空度為0.2～2.5kPa。經反復濃縮循環，料液濃縮至質量分數為15～20％時，即完成膜蒸餾過程，收集濃縮液至儲液罐D。