[发明专利]一种醛类渗透汽化脱水精制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种醛类物质中微量水的脱除方法，尤其涉及一种醛类渗透汽化脱水精制的方法，属渗透汽化膜应用领域。

背景技术

醛是重要的有机化工原料，广泛应用于橡胶、油漆、塑料、医药、食品、轻纺、香料和饲料等行业。丙醛是生产正丙醇、丙酸和三羟基甲基乙烷等中间体的主要原料；2008年，国外丙醛生产能力达340kt/a，其中79％集中在美国，主要用于合成丙酸和丙醇；我国也建立了万吨级丙醛生产装置，但尚不能满足我国对丙醛及下游产品的需求，2009年国内丙醛市场缺口约23.6kt。醛类生产过程中，反应系统制得的粗醛经精馏和脱水精制后才能满足下游产品的需求，例如：常规丙醛氧化制丙酸生产工艺中要求丙醛纯度≥99.0％，水的质量含量小于0.1％；然而，醛类(例如丙醛、丙烯醛等)与水存在共沸点，常规蒸馏和精馏不仅存在过程能耗高、分离工艺复杂等问题，而且难以脱除醛类中的微量水。

针对醛类脱水精制工艺已有多篇专利公开报道。专利US3433840和专利CN1408695A分别公开了多塔蒸馏和单塔蒸馏提纯丙醛和丙烯醛工艺，但是该工艺过程存在投资、维护成本高，能耗大等问题，而且蒸馏过程中需引入至少一种聚合抑制剂，工艺过程复杂，后处理难度大；专利CN1594255A和专利CN1594256A提出精馏或先闪蒸后精馏丙醛脱水工艺，回流量大、能耗高，而且受丙醛-水共沸体系的限制，难实现低水含量丙醛的生产；专利CN101544549A公开了一种共沸精馏和含盐萃取剂萃取精馏结合分离丙醛-水-乙酸混合液的方法，可制得99.8％的丙醛，但需增加含盐混合萃取剂再生工艺；也有文献报道，利用氧化钙吸附脱水制备高纯度丙醛，但是规模化生产过程中会产生大量废液、废渣，不符合我国节能减排的基本政策。

渗透汽化是一种新型的膜分离技术，具有操作简单、能耗低、易与其它过程耦合等优点。对于近沸、恒沸体系的分离以及有机溶剂中微量水的脱除具有明显的技术和经济优势。与传统蒸馏和精馏技术相比，渗透汽化分离过程中仅有渗透组分发生相变，可节约大量过程能耗；并且不需加入第三组分即可打破共沸体系，实现物料的纯化。已商品化的渗透汽化膜材料主要是有机高分子膜。但是，有机高分子膜存在易溶胀、易塑化和热化学稳定性差等问题，不适于醛类等有机溶剂的渗透汽化脱水。

发明内容

本发明的目的是提供一种醛类渗透汽化脱水精制的方法。与传统工艺相比，该方法工艺流程简单、环境友好，运行过程中无需加入共沸剂、萃取剂等第三组分，也无需利用氧化钙等脱水剂吸附脱水，即可实现低水含量醛的生产；另外，该工艺过程中仅有微量的水发生汽化，醛并不发生相变，工艺过程能耗低。

本发明的技术方案为：一种醛类渗透汽化脱水精制的方法，其具体步骤如下：

(1)原料醛-水混合物经预热，流经渗透汽化膜分离器；

(2)渗透汽化膜分离器渗透物侧保持真空或吹扫气吹扫，透过物由冷凝器捕集；

(3)渗透汽化膜分离器原料侧渗余料液经换热器冷却，进入产品储罐。

所述的渗透汽化膜分离器单个的渗透汽化膜组件，或者是由渗透汽化膜组件串联或并联组成；根据处理量的不同，选择串、并联渗透汽化膜的个数，一般为1-200个。

所述的渗透汽化膜组件由分子筛膜和不锈钢外壳组成，其中优选分子筛膜为NaA分子筛膜、T型分子筛膜、MOR分子筛膜、ZSM-5分子筛膜或DDR分子筛膜；优选分子筛膜的构型为管式、平板式和中空纤维状。

本发明中所述的原料醛-水混合物以液体或蒸汽形式进入渗透汽化膜分离器。优选所述的原料醛-水混合物中水的质量含量为0.5～20％。

优选所述的原料醛-水混合物预热温度为40～140℃；优选所述渗透汽化膜分离器原料侧的表压为0～0.6MPa。优选所述渗透汽化膜分离器中进料膜面流速为0.5～10m/s。优选所述渗透汽化膜分离器的渗透物侧真空度为60～2000Pa。

有益效果：

本发明提供的醛类渗透汽化脱水精制方法，国内外尚未见报道。与传统蒸馏和共沸精馏相比，本发明无需引入萃取剂和共沸剂等第三组分，即可打破共沸平衡的限制，制得水质量含量极低(＜0.5％)的醛，该工艺过程具有过程简单、分离精度高、环境友好、能耗低等优点，具有巨大的市场应用前景。

附图说明

图1醛类渗透汽化脱水精制工艺流程图；

图2丙醛渗透汽化脱水性能图；

图3中空纤维T型分子筛膜在丙醛渗透汽化脱水服役过程中的稳定性(A，料液；B，渗透液)。

具体实施例