[发明专利]一种用于分离甲醇-四氢呋喃的渗透汽化共混膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于分离甲醇和四氢呋喃混合物的渗透汽化共混膜及其制备方法，以P84聚酰亚胺和醋酸纤维素为基本原料，通过共混的方法制备结构均匀、致密的渗透汽化膜。本发明的有益效果是：该共混膜优先透过甲醇，可分离甲醇与四氢呋喃混合物，提纯四氢呋喃；采用渗透汽化法分离甲醇‑四氢呋喃混合物具有分离效率高，设备简单，过程能耗低，无污染等优点；共混膜分离性能优异，化学稳定性强，制膜材料常见易得且价格低廉，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于渗透汽化膜制备及其应用领域，涉及一种用于分离甲醇-四氢呋喃的渗透汽化共混膜及其制备方法。

背景技术

四氢呋喃是一种重要的有机合成原料和优良的溶剂，具有广泛的用途。在工业生产中，四氢呋喃对许多有机物和无机物都具有良好的溶解性，特别适用于溶解聚氯乙烯，聚偏氯乙烯和丁苯胺；同时也作为天然树脂、合成树脂、聚氨酯和聚醚橡胶等的溶剂及塑料管用粘合剂的溶剂。但是四氢呋喃作为溶剂使用时经常会带入杂质，如果不加以纯化而直接废弃，既造成经济损失，又污染环境，不符合节能发展要求。随着四氢呋喃工业使用量的快速增长，废弃四氢呋喃溶剂的回收成为亟待解决的问题。

在化工生产中，四氢呋喃常以四氢呋喃-甲醇混合物的形式出现。四氢呋喃和甲醇会形成共沸物，常压下其共沸点为58.96℃，其中四氢呋喃的质量分数为70％、甲醇的质量分数为30％，常用的分离方法包括萃取精馏、变压精馏和共沸精馏等。

专利(CN202336224)涉及一种双塔变压精馏分离甲醇-四氢呋喃的装置和方法，混合物先经过常压塔进行初步分离，再经过高压塔分离得到纯度较高的四氢呋喃，该方法过程复杂，分离效率较低，其中的高压塔设备不仅投资成本大，而且运行过程能耗较高。

比利时的Genduso等采用共沸精馏分离甲醇和四氢呋喃混合物，通过引入正己烷破坏甲醇和四氢呋喃在精馏塔内的汽液平衡，获得四氢呋喃和环己烷-甲醇混合物，该方法需要引入共沸剂，且共沸剂种类较少，价格较高，因此造成总投资费用巨大[Genduso,G.etal AIChE Journal.2014,60(7):2584-2595]。

韩国的Shin等以乙二醇为萃取剂，采用精馏方法分离甲醇/四氢呋喃混合物，该方法引入第三种组分，过程复杂，且存在大量萃取剂的循环加热，不仅提高了投资成本，而且加大过程能耗[Shin,Y,S.et al Journal of Chemical Engineering of Japan.2017,50(4):225-230]；专利(CN202336224)涉及一种萃取精馏分离四氢呋喃-乙醇共沸物的装置和方法，乙二醇为萃取剂，其四氢呋喃产品纯度仅为90％。

与传统分离方法相比，渗透汽化技术具有分离效率高、设备简单、操作简便、过程无污染、能耗低等优点，且能非常高效的分离共沸混合物、近沸点混合物，同分异构体和热敏混合物，使其成为一种有潜力替代精馏过程的分离方法。

本发明通过渗透汽化膜材料的选择，开发一种用于甲醇/四氢呋喃渗透汽化分离的共混膜。以P84聚酰亚胺和醋酸纤维素为原料，通过共混方法制备的渗透汽化膜，对甲醇有较强的选择性和较高的分离因子。该分离膜的分离层均匀、致密且无缺陷，通过渗透汽化分离甲醇与四氢呋喃混合物时，能实现四氢呋喃高效提纯，且纯度达到99wt％及以上，同时有效降低四氢呋喃回收成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种用于分离甲醇-四氢呋喃的渗透汽化共混膜及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种用于分离甲醇-四氢呋喃的渗透汽化共混膜，由质量比为9：1～7：3的P84聚酰亚胺和醋酸纤维素组成。

进一步地，共混膜厚度为20～50μm，拉伸强度为51.4～72.1MPa。

一种用于分离甲醇-四氢呋喃的渗透汽化共混膜的制备方法，包括以下步骤：