本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種將精餾-蒸汽滲透工藝耦合的有機(jī)溶劑脫水方法及裝置，屬于分離技術(shù)領(lǐng)域。包括如下步驟：將含水的有機(jī)溶劑送入精餾塔，至少部分的塔頂?shù)恼羝唤?jīng)冷凝直接由蒸汽滲透裝置進(jìn)行分離，滲透側(cè)為水，截留側(cè)為有機(jī)溶劑。裝置中包括有依次連接的原料罐、原料泵、預(yù)熱器、精餾塔、蒸汽滲透裝置，精餾塔的塔頂直接連接于蒸汽滲透裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)有機(jī)溶劑脫水過程中無需添加第三組分，省去了第三組分的添加對環(huán)境造成的污染及第三組分的再處理費(fèi)用，省去了恒沸精餾、萃取精餾過程，省去了產(chǎn)品在精餾塔頂?shù)睦淠霸谡羝麧B透裝置中再次蒸發(fā)的過程，降低了能耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種有機(jī)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(jī)溶劑脫水方法及所用的裝置，屬于分離
技術(shù)介紹
隨著工業(yè)快速發(fā)展，各種有機(jī)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(xué)溶劑應(yīng)用于能源、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。有機(jī)溶劑脫水是有機(jī)溶劑生產(chǎn)和使用過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)分離采用方法主要有一般化學(xué)方法、吸附法、精餾法。大多數(shù)有機(jī)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(fù)雜、而且大量使用了有毒，有害的有機(jī)溶劑，給環(huán)境帶來了很大壓力。對于一般化學(xué)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(jī)溶劑脫水具有明顯的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，已受到廣泛應(yīng)用。對高含水量的有機(jī)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°C 91°C進(jìn)入滲透汽化膜組件進(jìn)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(jìn)行冷凝，再加熱后進(jìn)行滲透汽化脫水，兩種過程單獨(dú)操作而沒有實(shí)現(xiàn)能量耦合，資源利用率與脫水效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
對低濃度有機(jī)溶劑提濃，先采用精餾塔將有機(jī)溶劑提濃至共沸、近沸點(diǎn)，然后采用滲透汽化或蒸汽滲透進(jìn)行進(jìn)一步脫水具有較高的經(jīng)濟(jì)性與較低的能耗。與液相進(jìn)料的滲透汽化過程相比，以蒸汽形式進(jìn)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(dú)操作需要對原料進(jìn)行汽化，增大了過程能耗。本專利技術(shù)的目的在于:針對高含水量有機(jī)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(jìn)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(jìn)入蒸汽滲透裝置的過程，實(shí)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(jī)溶劑脫水方法，包括如下步驟:將含水的有機(jī)溶劑送入精餾塔進(jìn)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(jìn)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(jī)溶劑。采用上述工藝時(shí)，將含水量較高的有機(jī)溶劑原料由泵輸送至精餾塔，經(jīng)精餾塔將原料進(jìn)行初步的分離。相比于原料，塔頂蒸汽中的有機(jī)溶劑的含量得到了提高，而塔底產(chǎn)物中水的含量也相應(yīng)地提高。傳統(tǒng)的方法是將塔頂?shù)恼羝M(jìn)行全部冷凝，其中一部分從塔頂回流進(jìn)精餾塔，而另一部分冷凝液再進(jìn)行加熱、蒸發(fā)后由蒸汽滲透裝置再進(jìn)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(dǎo)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(jìn)行蒸汽滲透裝置，從而不僅減少了設(shè)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(jìn)精餾塔也可以用傳統(tǒng)的加熱方式送入蒸汽滲透裝置進(jìn)行分離；進(jìn)行部分冷凝時(shí)，冷凝量不需具體限定，只要有一部分蒸汽直接進(jìn)入蒸汽滲透裝置即可實(shí)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(shí)精餾塔起的作用相當(dāng)于是將含水的有機(jī)溶劑進(jìn)行初步的蒸餾分離，再通過滲透汽化裝置進(jìn)一步地分離，也可以實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)溶劑。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)方式，塔頂?shù)恼羝梢韵韧ㄟ^一個(gè)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(jìn)一步提濃。未經(jīng)分凝器冷凝的蒸汽直接進(jìn)入蒸汽滲透裝置，進(jìn)行進(jìn)一步地分離。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)方式，塔頂?shù)恼羝客ㄟ^蒸汽滲透裝置進(jìn)行分離，再將截留側(cè)冷凝得到的有機(jī)溶劑從精餾塔塔頂回流。采用這樣的實(shí)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(jìn)行滲透汽化裝置，同時(shí)也具有一部分原料從塔頂進(jìn)行回流，形成精餾段。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)方式，蒸汽滲透裝置截留側(cè)的出口處的有機(jī)溶劑進(jìn)行冷凝前，先與精餾塔的進(jìn)料進(jìn)行換熱?？梢詫⒔亓魝?cè)的有機(jī)溶劑蒸汽的余熱充分利用，再進(jìn)行冷凝后得到有機(jī)溶劑產(chǎn)品。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)方式，蒸汽滲透裝置的滲透液經(jīng)過冷凝后，送入精餾塔。進(jìn)料的位置可以位于精餾塔的中部或者底部。這樣可以將水中的部分有機(jī)溶劑再經(jīng)過精餾塔回收，在塔釜得到廢水去水處理系統(tǒng)。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)方式，精餾塔的塔頂蒸汽可以經(jīng)過加熱之后，以過熱蒸汽形式進(jìn)入蒸汽滲透裝置，防止蒸汽在蒸汽滲透裝置中產(chǎn)生溫度下降導(dǎo)致部分液化，進(jìn)而影響到蒸汽滲透膜的壽命。所述的有機(jī)溶劑為醇類、酮類、乙腈、四氫呋喃等有機(jī)物。所述的精餾塔塔頂餾出物以常壓或正壓蒸汽進(jìn)入蒸汽滲透裝置進(jìn)行脫水，蒸汽壓力為O 1. OMPa(表壓)； 所述的蒸汽滲透裝置由I 200個(gè)膜組件串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式組合構(gòu)成，以達(dá)到不同的處理要求和生產(chǎn)能力，膜組件可以采用管式、平板式、卷式、片式或中空纖維等形式。蒸汽滲透裝置中采用的分離膜是指對水有選擇透過性的殼聚糖膜、PVA膜、PVDF膜、海藻酸鈉膜及分子篩膜等中的一種。本專利技術(shù)還提供了一種精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水裝置，包括依次連接的原料罐、原料泵、預(yù)熱器、精餾塔、蒸汽滲透裝置，所述的蒸汽滲透裝置的滲透側(cè)通過冷凝器連接于滲透液罐上，真空泵連接于冷凝器上，截留側(cè)的出口通過產(chǎn)品冷凝器連接于產(chǎn)品罐，所述的精餾塔的塔頂直接連接于蒸汽滲透裝置。作為本裝置的一種改進(jìn)方式，精餾塔的塔頂連接于分凝器，分凝器的不凝氣體出口連接于蒸汽滲透裝置，冷凝液出口連接在塔頂。作為本裝置的一種改進(jìn)方式，產(chǎn)品罐還與精餾塔的塔頂連接。作為本裝置的一種改進(jìn)方式，滲透液罐還與連接于精餾塔的中部以下位置。有益效果 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)有機(jī)溶劑脫水過程中無需添加第三組分，省去了第三組分的添加對環(huán)境造成的污染及第三組分的再處理費(fèi)用，省去了恒沸精餾、萃取精餾過程，降低了能耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。由于該有機(jī)溶劑脫水工藝過程中無需添加第三組分，蒸汽熱量也得到重復(fù)利用，從而降低了生產(chǎn)成本。該專利技術(shù)工藝與現(xiàn)有精餾與蒸汽滲透兩個(gè)工序分開操作相比能耗降低了 20% 60%。該專利技術(shù)利用產(chǎn)品熱量對原料進(jìn)行預(yù)熱，提高了系統(tǒng)內(nèi)能量利用率，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)能耗。該專利技術(shù)有機(jī)溶劑脫水過程中除水外沒有其他廢棄物的排放，資源回收率高。本專利技術(shù)可用于含大量水的有機(jī)溶液的分離，適用范圍廣，不引入其它溶劑，操作方便，得到產(chǎn)品純度高、節(jié)能，可實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)和資源化回收處理。附圖說明圖1是實(shí)施例1 3中的有機(jī)溶劑脫水裝置 圖2是實(shí)施例4中的有機(jī)溶劑脫水裝置 圖3是實(shí)施例5中的有機(jī)溶劑脫水裝置 圖4是實(shí)施例6中的有機(jī)溶劑脫水裝置圖。其中，I是原料罐；2是原料泵，3是預(yù)熱器，4是精餾塔，5是分凝器，6是過熱器，7是蒸汽滲透裝置，8是真空泵，9是滲透液罐，10是再沸器，11是產(chǎn)品罐，12是產(chǎn)品冷凝器。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 見圖1，精餾與蒸汽滲透分離耦合用于有機(jī)溶劑脫水工藝，其步驟如下 含水90wt. %、流量為100kg/h的乙醇溶液，從原料罐I中經(jīng)原料泵2輸送至預(yù)熱器3，經(jīng)產(chǎn)品蒸汽預(yù)熱后溫度升至本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種精餾?蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，包括如下步驟：將含水的有機(jī)溶劑送入精餾塔進(jìn)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(jìn)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(jī)溶劑。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，包括如下步驟:將含水的有機(jī)溶劑送入精餾塔進(jìn)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(jìn)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(jī)溶劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，其特征在于:所述的塔頂蒸汽經(jīng)分凝器部分冷凝，冷凝液回流進(jìn)精餾塔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，其特征在于:全部塔頂蒸汽不經(jīng)冷凝直接由蒸汽滲透裝置進(jìn)行分離，截留側(cè)冷凝得到的有機(jī)溶劑中的一部分從精餾塔塔頂回流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，其特征在于:在將截留側(cè)出口的有機(jī)溶劑進(jìn)行冷凝前，先與精餾塔的進(jìn)料進(jìn)行換熱。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，其特征在于:所述的滲透側(cè)經(jīng)冷凝后得到水送入精餾塔回收有機(jī)溶劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾-蒸汽滲透耦合的有機(jī)溶劑脫水方法，其特征在于:所述的塔頂...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：顧學(xué)紅，余從立，王進(jìn)明，慶祖森，
申請(專利權(quán))人：江蘇九天高科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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