CN114456039B - 一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 - Google Patents
一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114456039B CN114456039B CN202111504280.6A CN202111504280A CN114456039B CN 114456039 B CN114456039 B CN 114456039B CN 202111504280 A CN202111504280 A CN 202111504280A CN 114456039 B CN114456039 B CN 114456039B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- isopropyl alcohol
- water
- molecular sieve
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 351
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 161
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims abstract description 76
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 59
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 39
- XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N propan-2-ol;hydrate Chemical compound O.CC(C)O XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 54
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 13
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical class CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 2
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 2
- 238000010533 azeotropic distillation Methods 0.000 description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000895 extractive distillation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- JYVHOGDBFNJNMR-UHFFFAOYSA-N hexane;hydrate Chemical compound O.CCCCCC JYVHOGDBFNJNMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- -1 lipid alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
- C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
本发明公开一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，异丙醇水溶液进入在精馏塔内由空心隔板隔成两侧的脱水段中部进行异丙醇‑水二元体系I相区精馏，底部排出水，顶部馏出气体进入分子筛膜分离器A，渗透侧流出渗透物并经空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出，非渗透侧流出的气体，部分返回过热盘管进口进入膜分离器A/B调节在膜分离器渗透量及水渗透压，部分经冷凝器形成的液体进入异丙醇精制段进行II相区内的精馏，底部馏出纯度大于等于99.9%的异丙醇产品，顶部产生的气相馏出物，进入分子筛膜分离器B，渗透侧流出渗透物并经空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出，非渗透侧流出的气体，全部进入冷凝器形成的液体经返回至II相区精馏，异丙醇产品收率100%。
Description
技术领域
本发明属于异丙醇溶液的脱水分离与提纯净化制备高纯度异丙醇领域，更具体的说是涉及一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法。
背景技术
通过水合法得到的粗异丙醇水溶液（以下简称“异丙醇溶液”），其浓度约为20~60%（w/w），水浓度为40~80%，其它少量的杂质包括脂类醇类等有机物以及微量的水溶性重金属杂质，需要进一步脱水与净化得到纯度较高的异丙醇产品，比如纯度大于等于99.9%（w/w）。但由于异丙醇与水能形成共沸物，比如在常压下的共沸组分组成为异丙醇浓度87.4%、水为12.6%，共沸温度为80.31℃，异丙醇常压下自身的沸点为82.45℃，水为100℃，异丙醇-水溶液所形成的共沸物为最低沸点的二元共沸体系。因此，要得到较高纯度的异丙醇，一般的精馏无法实现，必须采用特殊的分离方法，比如，加入恒沸剂（苯等）的恒（共）沸精馏、节能的隔壁塔共沸精馏、加入萃取剂（乙二醇等）的萃取精馏、加盐萃取精馏、间隙萃取精馏、变压精馏、膜蒸馏等。除了特殊精馏方法外，还包括渗透汽化膜、膜接触器、变温吸附（TSA）以及吸附与精馏组合的吸附精馏等，用于处理异丙醇溶液的分离与净化，其中，吸附精馏是一种全新的异丙醇脱水工艺。
现有的隔壁塔共沸精馏（Dividing Wall Column，简称DWC）方法是在一普通精馏塔内设置一垂直隔板，其在热力学中相当于一个Petlyuk塔（热偶蒸馏或侧线提馏），隔板的加入实现了两塔的功能，即只需一个精馏塔就可得到3个纯组分产品（异丙醇、水和环己烷共沸剂），相对于常规的两塔共沸精馏工艺，就可节省了一个精馏塔及其辅助设备，能耗节省15%，投资与成本也相应的降低。其具体操作流程为，异丙醇溶液从位于隔板顶部的部位进入公共精馏段，在精馏塔上段接近顶部的位置加入环己烷或其它共沸剂与异丙醇溶液进行共沸精馏，改变了原来异丙醇-水二元体系的共沸组成，最终形成异丙醇-水两个不同相区组成的体系，处于第二相区的异丙醇溶液（异丙醇含量大于共沸组分）进入脱水侧（隔板一侧）段精馏，从脱水侧塔底得到异丙醇产品，处于第一相区的异丙醇溶液（水含量大于共沸组成）体系进入隔板另一侧——侧线精馏段，从塔底得到水，而隔壁精馏塔顶馏出环己烷-异丙醇-水三元共沸体系经过加热与补充环己烷，在分相器中形成环己烷作为共沸剂返回隔壁精馏塔循环使用，而从分相器中得到最重组分的水，作为回流返回到侧线精馏段，由此实现了隔壁塔精馏工艺。该方法相较于常规的二塔共沸精馏而言，也仅仅是节省了能耗、投资与成本，但作为环己烷共沸剂的使用及循环消耗量也相当大的，并且由于第三种组分加入了异丙醇-水二元体系，使得异丙醇产品的纯度受到影响，无法达到99.9%以上。
现有的分子筛膜或渗透气化膜等分离技术，是利用其在异丙醇-水二元共沸体系中仍然存在着渗透压的不同而具有选择性分离的特性，可以有效地克服共沸点的障碍，在乙醇、异丙醇、乙二醇等各种共沸体系中广泛应用。但是，现有的分子筛膜分离等技术应用于异丙醇溶液的分离或净化过程中，常常是与常规精馏组合，比如二塔常规精馏中间设置一个独立的分子筛膜分离***，没有在工艺流程中加以整合在一起，导致设备多稳定性差，投资与生产成本高。此外，分子筛膜也常直接用于异丙醇溶液跳过共沸点及异丙醇精制过程中，这样可以省去了异丙醇-水二元体系在第II相区内进行常规精馏的精馏塔。然而，由于分子筛膜渗透量有限，在从含水量较高的接近共沸组成的物流进入膜分离***而要获得纯度为99.9%异丙醇产品，膜分离***的循环量及分离级数大幅度增加，导致整个***的投资与成本也大幅度增加。因此，在实际工业中很少采用一个常规精馏塔+多级膜分离器的组合工艺进行从异丙醇水溶液制备高纯度异丙醇产品的。
发明内容
本发明提供一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，是利用分子筛膜的渗透选择性，将分子筛膜分离器安置在隔壁共沸精馏塔的公共精馏段，膜分离的选择性与异丙醇-水二元体系在用隔板分成的两相区内的常规精馏相结合，从而形成一种膜分离与两相区内的常规精馏分离耦合在一个分子筛膜精馏塔里，既能跨过异丙醇-水二元体系的共沸点，又能有效地改变常规分子筛膜与精馏的多塔组合形式，节省投资与能耗及成本的同时，避免隔壁共沸精馏第三种组分（共沸剂）引入***，从而实现低能耗、低成本、高纯度、高收率的生产异丙醇产品（纯度≥99.9~99.99%，w/w），克服现有隔壁塔共沸精馏与分子筛膜精馏精制异丙醇方法所存在的能耗高、产品纯度低、操作不稳定、投资高等缺点。为此，本发明采用以下技术方案：
一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，所述的隔壁塔式分子筛膜精馏是在常规精馏塔内设置一个作为分子筛膜渗透侧渗透水通道的空心隔板，将常规精馏塔分成左右两侧，一侧为异丙醇-水二元体系I相区气液分离的脱水段，另一侧为异丙醇-水二元体系II相区气液分离的异丙醇精制段，空心隔板底部流出渗透水，在空心隔板顶部至常规精馏塔顶部之间，设有两个并联的一级分子筛膜分离器（A与B），且一个膜分离器（A）进料口是位于脱水段一侧，另一个膜分离器（B）进料口是位于异丙醇精制段一侧，两个膜分离器进料口前端各自设有一过热盘管供加热用，两个膜分离器的渗透侧与非渗透侧物流的出口位置相同，渗透侧物流（水）出口与空心隔板通道相连，非渗透侧气流的出口位置位于膜分离器顶部，也是隔壁塔式分子筛膜精馏塔的顶部，其出口管道与膜分离器A物流进口端前的过热器进口端相连，同时也与独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器相连，由此构成隔壁塔式分子筛膜精馏分离与净化过程，具体为，所述的异丙醇（IPA）溶液是异丙醇含量为20~60%（质量比，w/w，以下类同）的水溶液，温度为20~60℃，压力为常压或低压，作为原料由隔壁塔式吸附精馏塔脱水段一侧（左侧）的中间位置进入并进行异丙醇/水二元体系的第I相区内的常规精馏，在脱水段底部馏出水及其它包括水溶性重金属离子、高醇酯类在内的微量重组分杂质，排出***进行处理，在脱水段上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成（常压下为87.5%异丙醇、17.5%水）的气相馏出物，温度75~85℃、压力0.1~0.3MPa，经过过热盘管加热至120~130℃后进入分子筛膜分离器（A）进行膜分离，从渗透侧流出渗透物（水）并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为88~90%异丙醇与10~12%水的非渗透气体，一部分返回到位于脱水段侧或异丙醇精制段侧的过热盘管进口进入膜分离器（A）或膜分离器（B）调节在膜分离器中渗透量及水渗透压力，一部分经过独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器形成的液体，经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，在异丙醇精制段底部馏出纯度大于等于99.9%的异丙醇产品输出，在其顶部产生的异丙醇含量略高于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，经过热盘管后进入分子筛膜分离器（B），从渗透侧流出渗透物（水）并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为90~92%异丙醇与8~10%水的非渗透气体，全部进入到独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，进一步回收回收异丙醇，由此，异丙醇产品的收率接近100%。
更进一步的，所述的分子筛膜分离器由具有多通道的陶瓷为支撑体并涂覆包括3A或4A或5A或碳纳米管（CNTs）或碳分子筛（CMS）选择性材料的圆形膜管，或板框式膜与包括密封件、固定件、法兰管道的膜组件组成，内压式或外压式的进料，错流或垂直流，优选的，多通道内压式错流3A/4A/5A分子筛膜圆形管及相应的膜组件构成的分子筛膜分离器。
更进一步的，所述的两个分子筛膜分离器（A与B）的膜组件或膜材料的选择不尽相同，空心隔板设置的位置也不尽相同，包括脱水段半径大于异丙醇精制段半径。
更进一步的，所述的空心隔板脱水段侧的中部与下部各设置一个通孔，以便来自分子筛膜分离器渗透侧渗透出来的水中含有少量的异丙醇，不直接从空心隔板底部排出***，而是返回到脱水段进一步回收异丙醇，其中，异丙醇含量少的渗透水从下部通孔中流入脱水段，异丙醇含量多的渗透水从中部通孔中流入脱水段。
更进一步的，所述的两个分子筛膜分离器（A和B）由液相进料气相渗透出料的一个渗透气化膜分离器替代，其中，隔壁塔式渗透气化膜精馏脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，进入一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体从位于脱水段侧的渗透汽化膜分离器进口端进入渗透气化膜分离器进行渗透气化，从渗透侧渗透出水液流入到空心隔板通道中并从其底部抽真空冷却排出***，从非渗透侧流出非渗透液体，其组分略高于异丙醇-水二元共沸体系组成，直接进入位于异丙醇精制段的进料口进行异丙醇-水二元体系在第II相区内的常规精馏，从异丙醇精制段底部流出异丙醇产品，从上部流出略高于异丙醇-水二元共沸体系组成的气相馏出物，与脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇-水共沸物组成的气相馏出物混合后而返回到一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，从冷凝器或气液平衡分离器逸出的不凝气体，或从脱水段接近上部的位置进入脱水段进一步脱水，或从异丙醇精制段接近上部的位置进入脱水段进一步回收异丙醇。
更进一步的，所述的液相进料气相渗透出料的一个渗透气化膜分离器中的膜材料主要包括，板框式膜组件及改性藻酸钠、壳聚糖膜及藻酸钠与沸石复合膜材料，中空纤维膜组件及聚合物膜材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）利用在异丙醇-水共沸点时分子筛膜分离具有选择性渗透水分而达到跳过共沸点的目的，将分子筛膜或渗透气化膜分离与隔壁塔式共沸精馏的异丙醇-水二元分离***工艺耦合成一个隔壁塔式分子筛膜精馏分离工艺，充分利用了隔壁塔式共沸精馏的设备工艺简单的特点，省去了隔壁塔式共沸精馏的共沸剂，从而大幅度降低了分子筛膜分离与精馏组合工艺的投资与操作成本，同时得到高纯度的异丙醇产品。
（2）本发明可将各种膜组件与膜材料组成的膜分离器安装在隔壁塔式精馏塔上部，包括气相进料液相渗透出料的3A/4A/5A分子筛、碳分子筛及碳纳米管膜材料及多通道圆形管或板框式组件组成的分子筛膜分离器，液相进料气相渗透出料的板框式或中空纤维渗透气化膜等。
（3）本发明通过对分子筛膜分离器（A与B）非渗透侧流出的非渗透气体进行调节返回到各自膜分离器的比例以及与作为异丙醇精制段进料的比例，实现对整个分子筛膜精馏过程的控制，使得在脱水段、异丙醇精制段的常规精馏与分子筛膜分离高度的耦合，达到最优操作。
（4）本发明通过对空心隔板脱水段侧的中部与下部各设置一个通孔的设计，实现对渗透侧水进行调节返回到脱水段常规精馏的比例，既能作为脱水段常规精馏的回流，又能应对来自分子筛膜分离器渗透侧的渗透水中异丙醇浓度产生波动的问题，进一步提高了异丙醇收率，改善了含有机物废水的排放。
（5）通过本发明，相较于传统的隔壁塔式共沸精馏及膜分离与常规精馏组合工艺，能大幅度降低设备投资、装置占地面积、能耗及生产成本，是一种创新高效的分子筛膜精馏工艺。
附图说明
图1为实施例1流程示意图。
图2为实施例2流程示意图。
图3为实施例3流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1所示，一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛精馏分离与净化方法，异丙醇（IPA）溶液是异丙醇含量为20~60%（质量比，w/w，以下类同）的水溶液，温度为20~60℃，压力为常压或低压，作为原料由隔壁塔式分子筛膜精馏塔脱水段一侧（左侧）的中间位置进入并进行异丙醇/水二元体系的第I相区内的常规精馏，在脱水段底部馏出水及其它包括水溶性重金属离子、高醇酯类在内的微量重组分杂质，排出***进行处理，在脱水段上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成（常压下为87.5%异丙醇、17.5%水）的气相馏出物，温度75~85℃、压力0.1~0.3MPa，经过过热盘管加热至120~130℃后进入由4A为膜材料、三通道圆形膜管为膜组件的一级分子筛分离器（A）进行膜分离，从渗透侧流出渗透物（水）并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为88~90%异丙醇与10~12%水的非渗透气体，20%返回到位于异丙醇精制段侧的过热盘管进口进入膜分离器（A）或由4A/5A为膜材料、三通道圆形膜管为膜组件的一级分子筛膜分离器（B）调节在膜分离器中渗透量及水渗透压力，80%经过独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器形成的液体，经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，在异丙醇精制段底部馏出纯度大于等于99.9%的异丙醇产品输出，在其顶部产生的异丙醇含量略高于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，经过热盘管后进入分子筛膜分离器（B），从渗透侧流出渗透物（水）并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为90~92%异丙醇与8~10%水的非渗透气体，全部进入到独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，进一步回收回收异丙醇，由此，异丙醇产品的收率接近100%。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，空心隔板脱水段侧的中部与下部（位于脱水段进料口与底部出水口之间）各设置一个通孔，在分子筛膜分离器前期渗透出的水中的异丙醇含量较少时，打开中部的通孔进入脱水段常规精馏，位于下部的通孔及空心隔板底部流出水的出口均处于关闭状态，在分子筛膜分离器后期渗透出的水中的异丙醇含量较多时，打开下部的通孔进入脱水段常规精馏，位于上部的通孔及空心隔板底部流出水的出口均处于关闭状态。
实施例3
如图3所示，在实施例1基础上，两个分子筛膜分离器（A和B）由液相进料气相渗透出料的一个由聚丙烯腈为材料、中空纤维为膜组件组成的渗透气化膜分离器替代，此时，隔壁塔式渗透气化膜精馏脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，进入一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体温度为60~120℃，从位于脱水段侧的渗透汽化膜分离器进口端，进入该渗透气化膜分离器进行渗透气化，从渗透侧渗透出水液流入到空心隔板通道中并从其底部抽真空冷却排出***，从非渗透侧流出非渗透液体，其组分略高于异丙醇-水二元共沸体系组成，直接进入位于异丙醇精制段的进料口进行异丙醇-水二元体系在第II相区内的常规精馏，从异丙醇精制段底部流出异丙醇产品，从上部流出略高于异丙醇-水二元共沸体系组成的气相馏出物，与脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇-水共沸物组成的气相馏出物混合后而返回到一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，从冷凝器或气液平衡分离器逸出的不凝气体，从脱水段接近上部的位置进入脱水段进一步脱水，并调节脱水段的常规精馏操作。
显而易见的，上面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，或在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，在常规精馏塔内设置一个作为分子筛膜渗透侧渗透水通道的空心隔板，将常规精馏塔分成左右两侧，一侧为异丙醇-水二元体系I相区气液分离的脱水段，另一侧为异丙醇-水二元体系II相区气液分离的异丙醇精制段，空心隔板底部流出渗透水，在空心隔板顶部至常规精馏塔顶部之间，设有两个并联的一级分子筛膜分离器A与B，且一个膜分离器A进料口是位于脱水段一侧，另一个膜分离器B进料口是位于异丙醇精制段一侧，两个膜分离器进料口前端各自设有一过热盘管供加热用，两个膜分离器的渗透侧与非渗透侧物流的出口位置相同，渗透侧物流，即水出口与空心隔板通道相连，非渗透侧气流的出口位置位于膜分离器顶部，也是隔壁塔式分子筛膜精馏塔的顶部，其出口管道与膜分离器A物流进口端前的过热器进口端相连，同时也与独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器相连，由此构成隔壁塔式分子筛膜精馏分离与净化过程，具体为，所述的异丙醇溶液是异丙醇含量为质量比为20～60％的水溶液，温度为20～60℃，压力为常压或低压，作为原料由隔壁塔式吸附精馏塔脱水段左侧的中间位置进入并进行异丙醇/水二元体系的第I相区内的常规精馏，在脱水段底部馏出水及其它包括水溶性重金属离子、高醇酯类在内的微量重组分杂质，排出***进行处理，在脱水段上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，温度75～85℃、压力0.1～0.3MPa，经过过热盘管加热至120～130℃后进入分子筛膜分离器A进行膜分离，从渗透侧流出渗透物水并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为88～90％异丙醇与10～12％水的非渗透气体，一部分返回到位于脱水段侧或异丙醇精制段侧的过热盘管进口进入膜分离器A或膜分离器B调节在膜分离器中渗透量及水渗透压力，一部分经过独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器形成的液体，经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，在异丙醇精制段底部馏出纯度大于等于99.9％的异丙醇产品输出，在其顶部产生的异丙醇含量略高于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，经过热盘管后进入分子筛膜分离器B，从渗透侧流出渗透物水并通过空心隔板通道换热与抽真空冷凝后形成液态水排出***，从非渗透侧流出组分为90～92％异丙醇与8～10％水的非渗透气体，全部进入到独立于隔壁塔式分子筛膜精馏塔的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体经换热后作为异丙醇精制段的进料从该段中部进入并进行异丙醇/水二元体系的第II相区内的常规精馏，进一步回收异丙醇。
2.如权利要求1所述的一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，所述的分子筛膜分离器由具有多通道的陶瓷为支撑体并涂覆包括3A或4A或5A或碳纳米管或碳分子筛选择性材料的圆形膜管，或板框式膜与包括密封件、固定件、法兰管道的膜组件组成，内压式或外压式的进料，错流或垂直流。
3.如权利要求1所述的一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，所述的两个分子筛膜分离器A与B的膜组件或膜材料的选择不尽相同，空心隔板设置的位置也不尽相同，包括脱水段半径大于异丙醇精制段半径。
4.如权利要求1所述的一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，所述的空心隔板脱水段侧的中部与下部各设置一个通孔，以便来自分子筛膜分离器渗透侧渗透出来的水中含有少量的异丙醇，不直接从空心隔板底部排出***，而是返回到脱水段进一步回收异丙醇，其中，异丙醇含量少的渗透水从下部通孔中流入脱水段，异丙醇含量多的渗透水从中部通孔中流入脱水段。
5.如权利要求1所述的一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，所述的两个分子筛膜分离器A和B由液相进料气相渗透出料的一个渗透气化膜分离器替代，其中，隔壁塔式渗透气化膜精馏脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇/水共沸物组成的气相馏出物，进入一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，形成的液体从位于脱水段侧的渗透汽化膜分离器进口端进入渗透气化膜分离器进行渗透气化，从渗透侧渗透出水液流入到空心隔板通道中并从其底部抽真空冷却排出***，从非渗透侧流出非渗透液体，其组分略高于异丙醇-水二元共沸体系组成，直接进入位于异丙醇精制段的进料口进行异丙醇-水二元体系在第II相区内的常规精馏，从异丙醇精制段底部流出异丙醇产品，从上部流出略高于异丙醇-水二元共沸体系组成的气相馏出物，与脱水段常规精馏上部产生的异丙醇含量略低于异丙醇-水共沸物组成的气相馏出物混合后而返回到一独立外置的冷凝器或气液平衡分离器，从冷凝器或气液平衡分离器逸出的不凝气体，或从脱水段接近上部的位置进入脱水段进一步脱水，或从异丙醇精制段接近上部的位置进入脱水段进一步回收异丙醇。
6.如权利要求4所述的一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法，其特征在于，所述的两个分子筛膜分离器A和B由液相进料气相渗透出料的一个渗透汽化膜分离器替代，其渗透汽化膜的的膜材料主要包括，板框式膜组件及改性藻酸钠、壳聚糖膜及藻酸钠与沸石复合膜材料，中空纤维膜组件及聚合物膜材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111504280.6A CN114456039B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111504280.6A CN114456039B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114456039A CN114456039A (zh) | 2022-05-10 |
| CN114456039B true CN114456039B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=81405026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111504280.6A Active CN114456039B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114456039B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115057756A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-16 | 青岛科技大学 | 一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法 |
| CN115845425B (zh) * | 2023-02-28 | 2023-05-23 | 江苏和诚制药设备制造有限公司 | 一种提高乳酸纯度的节能环保型精馏塔 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101333150A (zh) * | 2008-07-31 | 2008-12-31 | 中国石油大学(华东) | 一种异丙醇水溶液分离的工艺方法及装置 |
| CN104470879A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-03-25 | 隆萨有限公司 | 用于生产甲基丁炔醇的方法 |
| CN105473537A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-04-06 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN105473538A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-04-06 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN105555747A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-05-04 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN107253901A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-17 | 四川天采科技有限责任公司 | 一种高纯度异丙醇的分离与净化方法 |
| CN111004090A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-14 | 南京工业大学 | 一种用于三元含水共溶体系分离的精馏-分子筛膜耦合工艺及装置 |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111504280.6A patent/CN114456039B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101333150A (zh) * | 2008-07-31 | 2008-12-31 | 中国石油大学(华东) | 一种异丙醇水溶液分离的工艺方法及装置 |
| CN104470879A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-03-25 | 隆萨有限公司 | 用于生产甲基丁炔醇的方法 |
| CN105473537A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-04-06 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN105473538A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-04-06 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN105555747A (zh) * | 2013-08-20 | 2016-05-04 | Lg化学株式会社 | 用于纯化异丙醇的方法 |
| CN107253901A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-17 | 四川天采科技有限责任公司 | 一种高纯度异丙醇的分离与净化方法 |
| CN111004090A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-14 | 南京工业大学 | 一种用于三元含水共溶体系分离的精馏-分子筛膜耦合工艺及装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Inter-integration reactive distillation with vapor permeation for ethyl levulinate production: Equipment development and experimental validating;Wen-Tao Han等;AIChE J.;第68卷(第2期);全文 * |
| Inter-integration reactive distillation with vapor permeation for ethyl levulinate production: Modeling, process analysis and design;Kai Wu等;Chemical Engineering Science;第245卷;全文 * |
| Reactive Distillation: Stepping Up to the Next Level of Process Intensification;Anton A. Kiss等;Ind. Eng. Chem. Res.;第58卷(第15期);5909–5918 * |
| 基于遗传规划的醇—水共沸物系精馏—膜分离集成工艺优化研究;张远鹏;中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑;B015-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114456039A (zh) | 2022-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114456039B (zh) | 一种隔壁塔式异丙醇溶液分子筛膜精馏分离与净化方法 | |
| US9138678B2 (en) | Membrane-augmented distillation with compression and condensation to separate solvents from water | |
| US8128787B2 (en) | Membrane-augmented distillation with pressure change to separate solvents from water | |
| US6755975B2 (en) | Separation process using pervaporation and dephlegmation | |
| CA2695622C (en) | Membrane augmented distillation to separate solvents from water | |
| CN108794371B (zh) | 一种n-甲基吡咯烷酮产品的精制方法 | |
| US20170203230A1 (en) | System for the Purification of an Organic Solvent and a Process for the use Thereof | |
| US20080210540A1 (en) | Separation and dewatering of organic solvents by integrating distillation and membrane separation operations | |
| JP6196807B2 (ja) | 水溶性有機物の濃縮方法及び水溶性有機物の濃縮装置 | |
| CN110698324A (zh) | 一种精馏-膜分离耦合法生产燃料乙醇、电子级乙醇的装置及新工艺 | |
| CN114031580B (zh) | 一种低能耗pbat副产四氢呋喃的精制装置及精制方法 | |
| JP5604677B2 (ja) | 共沸混合物の分離装置及び共沸混合物の分離方法 | |
| CN114292165B (zh) | 一种隔壁塔式异丙醇溶液吸附精馏分离与净化方法 | |
| CN112174816B (zh) | 背包式塔内反应精馏与膜耦合的方法与装置 | |
| CN115028523A (zh) | 一种用于丁酮脱水的变压-非均相共沸精馏分离方法 | |
| CN211078979U (zh) | 一种生产燃料乙醇、电子级乙醇的装置 | |
| CN113698371B (zh) | 一种精馏-膜分离耦合法回收四氢呋喃的方法及装置 | |
| US20110040128A1 (en) | Optimized production of ketones/aldehydes | |
| CN111574338A (zh) | 一种丙二醇甲醚生产的脱醇精馏提纯***和方法 | |
| CN106986769B (zh) | 一种乙酸乙酯-水体系的分离集成***及分离集成方法 | |
| CN104610019A (zh) | 生产无水乙醇的方法 | |
| CN113680088B (zh) | 一种多效精馏方法和精馏装置及其应用 | |
| CN220424572U (zh) | 一种丁醇精制*** | |
| CN219342049U (zh) | 丙烯酸水溶液脱水和脱醋酸的工艺装置 | |
| CN215102931U (zh) | 一种异丙醇-月桂烯-水混合物分离纯化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Lanhai Inventor after: Chen Yun Inventor after: Tang Jincai Inventor after: Zhong Yuming Inventor after: Cai Yueming Inventor before: Wang Lanhai Inventor before: Chen Yun Inventor before: Tang Jincai Inventor before: Zhong Yuming Inventor before: Cai Yueming |