[实用新型]一种分子筛膜渗透汽化提浓甲酸溶液的装置

说明书

本实用新型公开了一种分子筛膜渗透汽化提浓甲酸溶液的装置，包括进料泵、预热器、膜组件、成品换热器、成品过渡罐、渗透液冷凝器和渗透液过渡罐，物料进入后受热汽化成为蒸汽，经过无机陶瓷膜，蒸汽中的水分子穿过无机陶瓷膜到达膜渗透侧，进入渗透液冷凝器和渗透液过渡罐中，甲酸停留在膜上游侧，进入成品换热器和成品过渡罐中，完成提浓。通过本装置可以提高甲酸的回收效率、浓度及纯度，降低废水中甲酸浓度，可以在不与物料接触的条件下处理有害物质，并保护作业人员安全和工厂环境。

技术领域

本实用新型涉及化工生产领域，具体涉及一种结合分子筛膜与渗透汽化的甲酸溶液提浓装置。

背景技术

甲酸是一种有机物，在三环唑的合成过程中作为溶剂的同时也参与反应，是一种重要的化工原料。但由于反应过程只消耗部分甲酸，且生成水，使得回收的甲酸水含量较低。产生的甲酸水不能直接利用，造成浪费，同时增加了三废的处理量。因此甲酸的回收、浓缩及再利用一直是一项研究重点。

在回收技术发展初期，回收甲酸的方法主要有精馏法和干燥法，但这两种方法均存在设备相对复杂、成本高、人力投入大、劳动强度高，而且有酸雾污染环境的问题，影响回收效率及作业人员的安全，因此近年来已不再应用于工业生产，而是大范围使用渗透汽化技术回收甲酸。

渗透汽化技术是近二十年迅速发展起来的一种新的化工分离技术，适合有恒沸点、近沸点混合物以及同分异构体的分离，特别是在有机溶剂中少量水的脱除的应用中，以其节能、环保、操作简便的特点在石油化工、医药化工、精细化工、新能源领域得到了广泛的认可和应用。渗透汽化技术是结合热驱动的蒸馏法与膜法的一种分离方法：液体（或蒸汽）混合物在组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过渗透汽化分子筛膜吸附和扩散速度的不同实现物质分离的过程。在渗透过程中经历由液相到气相的转变，其分离机制可分为三步：

(1) 被分离的物质在膜表面上有选择性地被吸附；

(2) 组分以扩散形式在膜内渗透；

(3) 从下游侧表面解吸变成气相脱除而与膜分离出来。

近年来渗透汽化常采用的分子筛膜是A型分子筛渗透汽化无机膜，主要是通过A型分子筛晶体在管式陶瓷多孔支持体生长形成一层紧密堆积的膜层，孔径约为4.1A，大于水分子的动力学直径（~2.9A）而小于大多数有机溶剂的分子直径，对水分子表现出良好的择形选择性。分子筛骨架中硅铝含量（Si/Al=1）使其具有极强的亲水性，使得A分子筛渗透汽化无机膜特别适用于有机溶剂脱水。然而根据分子筛的性质，Si/Al越低，水热稳定性越差、耐酸性差，因此A型分子筛膜具有水热稳定性差、耐酸碱性程度低、寿命短等缺点。故此渗透汽化方法虽然比精馏法和干燥法节能，但仍存在需定期更换分子筛膜的缺点。

此外，在分离回收甲酸时，现有工艺仍无法达到99%以上，导致废水中含有的甲酸仍然面临超标的风险，还需进一步处理，有时也将处理后的废液进行再处理，这样一方面增加了水处理的工作量、人工、设备及费用，另一方面在处理中也对周边环境及作业人员的健康有影响，不利于长期发展，其总体节能效果也仍不理想，还有待进一步的研究与开发。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结合分子筛膜和渗透汽化的甲酸溶液提浓装置，可以在不与物料接触的条件下处理有害物质，并保护作业人员安全和工厂环境。

本实用新型公开的分子筛膜渗透汽化提浓甲酸溶液的装置，包括进料泵、预热器、膜组件、成品换热器、成品过渡罐、渗透液冷凝器和渗透液过渡罐，所述进料泵经进料过滤管线连接预热器，所述预热器的另一端连接膜组件入料端，所述膜组件内设置分子筛膜，分子筛膜的渗透侧设置出料端、上游侧设置出渣口，所述膜组件的出料端连接成品换热器，成品换热器的另一端连接成品过渡罐，处理结束的物料进入成品换热器中冷却，并转入成品过渡罐，随后进行分装处理。