[发明专利]一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高纯度正丙醇的制备方法，特别设计一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的装置及方法。

背景技术

超高纯正丙醇是电子工业、医药工业等领域一种重要的有机试剂，正丙醇可直接用作溶剂或合成乙酸丙酯，用于涂料溶剂、印刷油墨、化妆品等；用于生产医药、农药的中间体正丙胺；用于生产饲料添加剂、合成香料等。此外正丙醇在医药工业中用于生产丙磺舒、丙戊酸钠、红霉素、癫健安、粘合止血剂BCA、丙硫硫胺、2,5-吡啶二甲酸二丙酯等；正丙醇合成的各种酯，用于食品添加剂、增塑剂、香料等许多方面。

正丙醇中水分是影响其纯度的主要因素，在水分含量28.3%wt时，正丙醇与水共沸。常规的精馏方法难以将水除去，恒沸精馏、萃取精馏技术又存在能耗高，第三组分污染等缺点。分子筛吸附及无机膜受限于除水能力，无法处理含水分较多的溶剂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种直接利用中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的装置及方法，无需进行预处理，以达到节省生产空间，能耗低，操作方便，成本低，产品纯度高的目的。

本发明的一个目的是提供一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的方法，包括如下步骤：

步骤a，含水正丙醇从原料罐中，经泵送入加热器中，在加热器中加热蒸发，从加热器的顶部出来后，进入过热器中，过热至大于100℃；步骤b，过热后的蒸汽进入渗透装置中，所述渗透装置包括至少一级中空纤维渗透汽化膜组件，在膜组件的渗透侧抽真空，绝对压力10KPa,渗透侧出口得到含水量为90%wt以上的渗透液蒸汽，渗透液蒸汽经渗透液冷凝器冷凝后，经由水环泵抽出，暂存在渗透液罐中；渗透液可以二次处理，基本无正丙醇损失；步骤c，一级中空纤维渗透汽化膜组件产品出口处得到含水量为0.1%wt的无水正丙醇蒸汽，无水正丙醇蒸汽经产品冷凝器冷凝后，暂存在产品罐中。

作为优选方案，所述步骤c中膜组件出口处得到的无水正丙醇蒸汽，再次进入过热器补充热量后，进入二级中空纤维渗透汽化膜组件，在二级中空纤维渗透汽化膜组件产品出口处得到含水量小于0.1%wt的无水正丙醇蒸汽，无水正丙醇蒸汽经产品冷凝器冷凝后，暂存在产品罐中。

进一步，二级中空纤维渗透汽化膜组件渗透侧抽真空，绝对压力10KPa，得到含水量90%wt以上的渗透液蒸汽，与一级中空纤维渗透汽化膜组件渗透侧的渗透液蒸汽混合进入渗透液冷凝器冷凝，冷凝后由水环泵抽出，暂存在渗透液罐。

作为本发明的一种改进方式，步骤c中得到的无水正丙醇蒸汽经过热泵增压增温后，作为加热器的热源。达到节能的目的。

作为本发明的进一步改进方式，步骤a中的含水正丙醇从原料罐中出来后，经泵送至精馏塔中，在精馏塔中精馏后，塔顶蒸汽一部分经冷凝器冷凝后作为回流液回流，另一部分蒸汽经过热器过热后进入渗透装置。通过与精馏塔耦合，可以处理含水量更多的正丙醇溶液。

进一步，步骤b中暂存在渗透液罐中的渗透液送入精馏塔中回收正丙醇，可以在塔底得到含水量大于99.5%的废水，充分回收了正丙醇，废水也可以直接排放，节约成本，对环境友好。

进一步，所述步骤b中的渗透装置包括多个中空纤维渗透汽化膜，所述多个中空纤维渗透汽化膜组件为并联连接或并联连接后再串联连接，可以处理含水量更多的原料或者得到纯度更高的产品。

本发明的另一个目的是提供一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种中空纤维渗透汽化膜制备无水正丙醇的装置，依次包括，原料罐、泵、加热器、过热器和渗透装置，所述渗透装置包括至少一级中空纤维渗透汽化膜组件；所述膜组件的渗透液出口侧依次连接渗透液冷凝器、水环泵和渗透液罐；膜组件的产品出口依次连接产品冷凝器、产品罐。

进一步，所述渗透装置包括两级中空纤维渗透汽化膜组件，其中一级中空纤维渗透汽化膜组件和二级中空纤维渗透汽化膜组件之间还设有过热器二，所述泵和过热器之间还设有精馏塔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的超高纯正丙醇生产装置和方法中，不引入第三组分，不存在第三组分对产品及环境的污染；大大简化了生产流程及装置规模，节省生产空间，方便生产控制及操作。操作压力及温度低，热量损失小，与精馏工艺相比降低能耗1/2～2/3以上。

进一步的，引入热泵充分回收产品及渗透侧余热，进一步降低能耗。