CN203829926U - 一种在线式有机溶剂脱水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种在线式有机溶剂脱水装置，属于分离技术领域，包括通过管路依次相连的缓冲罐、渗透汽化膜分离装置和产品罐，所述缓冲罐和渗透汽化膜分离装置之间依次设置有料液泵和加热器，所述渗透汽化膜分离装置包括若干个膜组件，所述膜组件由膜管串联或并联组成，所述膜管为由陶瓷支撑体无机材料制成的渗透汽化膜。与现有技术相比，本实用新型有机溶剂脱水过程中无需添加第三组分，省去了第三组分的添加对环境造成的污染及第三组分的再处理费用，并提高了产品质量；相比传统恒沸精馏、萃取精馏技术，降低能耗50%左右，提高收率可达99.5%以上，符合发展绿色经济的时代需求。
Description
技术领域
本实用新型属于分离技术领域，尤其涉及一种在线式有机溶剂脱水装置。
背景技术
随着工业快速发展，各种有机溶剂得到广泛使用，包括醇类、酯类、酮类、醚类、芳香族化合物等化学溶剂应用于能源、医药、生物等领域，在国民经济中发挥着重要作用。有机溶剂脱水是有机溶剂生产和使用过程中一个重要环节。传统分离采用方法主要有一般化学方法、吸附法、精馏法。大多数有机溶剂和水形成共沸物或近沸物，采用普通精馏技术难以将水脱除。传统恒沸精馏、萃取精馏技术，不仅能耗高、工艺复杂、而且大量使用了有毒，有害的有机溶剂，给环境带来了很大压力。对于传统的萃取、吸附分离技术，规模化生产过程中需要添加第三组分,会产生大量废液、废渣，对环境造成的威胁，能耗较高，资源利用率与脱水效率较低，不符合我国节能减排的基本政策，难以满足发展绿色经济的时代需求。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种在线式有机溶剂脱水装置，有机溶剂脱水过程中无需添加第三组分，省去了第三组分的添加对环境造成的污染及第三组分的再处理费用，并提高了产品质量；相比传统恒沸精馏、萃取精馏技术，降低能耗50%左右，提高收率可达99.5%以上，符合发展绿色经济的时代需求。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：一种在线式有机溶剂脱水装置，包括通过管路依次相连的缓冲罐、渗透汽化膜分离装置和产品罐，所述缓冲罐和渗透汽化膜分离装置之间依次设置有料液泵和加热器，所述渗透汽化膜分离装置包括若干个膜组件，所述膜组件由膜管串联或并联组成，所述膜管是以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，所述渗透汽化膜涂覆在膜管一侧，所述渗透汽化膜为无机膜或有机-无机复合膜。
为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，在渗透汽化膜分离装置上通过管道依次连接有冷凝器和真空泵，所述冷凝器上通过管道依次连接有储存罐和料液泵。
为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，所述缓冲罐和渗透汽化膜分离装置之间的料液泵与所述缓冲罐通过管路相连接。
为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，所述在线式有机溶剂脱水装置通过DCS控制。
为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，所述渗透汽化膜为无机膜、有机-无机复合膜等。
为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，所述在线式有机溶剂脱水装置处理的有机溶剂为醇类、酮类、醚类、酯类、四氢呋喃、乙腈或这些溶剂的混合物。
在线式有机溶剂脱水装置的工作原理如下：将含水的有机溶剂原料液注入到一级缓冲罐，经过料液泵，并通过流量计控制进入一级加热器，在一级加热器中将原料液温度升至一定温度，送入一级渗透汽化膜分离装置中，有机溶剂液体经过一级渗透汽化膜分离装置时，因膜本身的亲水特性及孔径大小限制，相比于有机溶剂，水分子更容易透过膜，在渗透汽化膜器的渗透侧使用真空泵抽至真空，导致渗透汽化膜分离装置的截留侧和渗透侧形成压差，给水分子透过膜管产生推动力，从而实现有机溶剂和水分离。当经过一级渗透汽化膜分离装置很难将有机溶剂脱水至目标浓度时，需要再继续进入下一级渗透汽化膜分离装置内继续脱水。在经过一级渗透汽化膜分离装置后，由于部分水份渗透会带走一部分热量，可能导致有机溶剂液体的温度降低，因此，需要在进入二级渗透汽化膜分离装置前，需再经过二级加热器加热到一定温度，以便提高脱水效果。根据脱水目标要求，可以依次类推增加多级渗透汽化膜分离装置。经过渗透汽化膜分离装置脱水后的产品溶剂使用冷凝器将其冷却，即可送入产品罐。而在渗透汽化膜分离装置渗透侧，透过的水蒸气和少量的有机溶剂需要在经过一个冷凝器，将其冷凝成液体收集起来，作为废水处理或者再回收利用。根据有机溶剂液体处理量和渗透汽化膜分离装置中的流量设计要求，在需要多级渗透汽化膜分离装置处理时，可在经过一级渗透汽化膜分离装置后一部分回流至原料液入口处，在缓冲罐中与新鲜原料液混合再进入一级渗透汽化膜分离装置，可以达到渗透汽化膜分离装置脱水工艺最优化设计，在最大化提高膜脱水效率及节省渗透汽化膜分离装置的同时，实现有机溶剂在线式连续性脱水工艺。
本实用新型的有益效果是：1）工艺方面：相比传统萃取、吸附分离技术，本实用新型在线式有机溶剂脱水装置在有机溶剂脱水过程中无需添加第三组分，省去了第三组分的添加对环境造成的污染及第三组分的再处理费用，并提高了产品质量；相比传统恒沸精馏、萃取精馏技术，降低能耗50%左右，提高收率可达99.5%以上。
2）装置方面：整个渗透蒸发过程自动化程度高，操作简单，运行稳定可靠，设备投资少，占地面积小。
3）应用方面：相比有机膜，选择陶瓷支撑的无机或有机-无机复合渗透汽化膜适用于各种有机物的脱水，耐酸抗腐蚀性强，寿命长，可达3~5年，适宜工业化规模的推广应用。
附图说明
图1是本实用新型的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：参见图1所示，本实用新型所述的一种在线式有机溶剂脱水装置。
一种在线式有机溶剂脱水装置，包括通过管路依次相连的缓冲罐1、渗透汽化膜分离装置4和产品罐5，所述缓冲罐1和渗透汽化膜分离装置4之间依次设置有料液泵2和加热器3，所述渗透汽化膜分离装置4包括若干个膜组件，所述膜组件由膜管串联或并联组成，所述膜管是以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，所述渗透汽化膜涂覆在膜管一侧，所述渗透汽化膜为有机-无机复合膜。在渗透汽化膜分离装置4上通过管道依次连接有冷凝器6和真空泵7，所述冷凝器6上通过管道依次连接有储存罐8和料液泵2。所述缓冲罐1和渗透汽化膜分离装置4之间的料液泵2与所述缓冲罐1通过管路相连接。
上述技术方案中，所述在线式有机溶剂脱水装置通过DCS控制。
上述技术方案中，所述渗透汽化膜为陶瓷支撑无机膜，包括分子筛膜、杂化氧化硅膜等其他可涂覆在陶瓷支撑体上的渗透汽化膜。
上述技术方案中，所述在线式有机溶剂脱水装置处理的有机溶剂为醇类、酮类、醚类、酯类、四氢呋喃、乙腈或这些有机溶剂的混合物。
下面是在工业中的具体应用：日处理5吨/天四氢呋喃、甲苯溶剂脱水。含水量为20 wt%，流量为208Kg/h的四氢呋喃（含量70%）、甲苯（含量10%）新鲜混合溶剂，从外管送至高位缓冲罐，经料液泵输送及加热器加热，流向一级渗透汽化膜分离装置，在真空20mbar、温度为120℃下加热渗透脱水至含水量约为2 %的溶剂。经一级渗透汽化膜分离装置浓缩后的料液送入中间缓冲罐暂存，待到一定液位时，通过料液泵一部分回流（回流比为2）输送至装置前高位缓冲罐与新鲜溶剂混合至流量为549Kg/h，一部分送往二级渗透汽化膜分离装置，在真空20mbar、温度为120℃下加热脱水至含水量为0.5%、流量为165.7Kg/h的产品溶剂。产品溶剂经冷却器冷却至45℃以下排入成品溶剂罐。渗透蒸发的水蒸气和少量有机溶剂经冷凝器冷凝至渗透液罐，渗透液质量流量为42.2KG/H,含水量98%，进入废水处理***处理。该渗透汽化膜装置分离膜采用以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，共由16个膜组件混联形式组合，膜面积为8.8平方米。
实施例2：参见图1所示，本实用新型所述的一种在线式有机溶剂脱水装置。
一种在线式有机溶剂脱水装置，包括通过管路依次相连的缓冲罐1、渗透汽化膜分离装置4和产品罐5，所述缓冲罐1和渗透汽化膜分离装置4之间依次设置有料液泵2和加热器3，所述渗透汽化膜分离装置4包括若干个膜组件，所述膜组件由膜管串联或并联组成，所述膜管是以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，所述渗透汽化膜涂覆在膜管一侧，所述渗透汽化膜为有机-无机复合膜。在渗透汽化膜分离装置4上通过管道依次连接有冷凝器6和真空泵7，所述冷凝器6上通过管道依次连接有储存罐8和料液泵2。所述缓冲罐1和渗透汽化膜分离装置4之间的料液泵2与所述缓冲罐1通过管路相连接。
上述技术方案中，所述在线式有机溶剂脱水装置通过DCS控制。
上述技术方案中，所述渗透汽化膜为陶瓷支撑无机膜，包括分子筛膜、杂化氧化硅膜等其他可涂覆在陶瓷支撑体上的渗透汽化膜。
上述技术方案中，所述在线式有机溶剂脱水装置处理的有机溶剂为醇类、酮类、醚类、酯类、四氢呋喃、乙腈或这些有机溶剂的混合物。
下面是在工业中的具体应用：日处理量6吨/天丙酮溶剂脱水。含水量为8 wt%，流量为250Kg/h的丙酮水溶液，从外管送至高位缓冲罐，经料液泵输送及加热器加热，流向一级渗透汽化膜分离装置，在真空20mbar、温度为120℃下加热渗透脱水至含水量约为0.6 %的溶剂。经一级渗透汽化膜分离装置浓缩后的料液送入中间缓冲罐暂存，待到一定液位时，通过料液泵一部分回流（回流比为6）输送至装置前高位缓冲罐与新鲜溶剂混合至流量为1624.4Kg/h，一部分送往二级渗透汽化膜分离装置，在真空20mbar、温度为120℃下加热脱水至含水量为0.5%、流量为229Kg/h的产品溶剂。产品溶剂经冷却器冷却至45℃以下排入成品溶剂罐。渗透蒸发的水蒸气和少量有机溶剂经冷凝器冷凝至渗透液罐，渗透液质量流量为20.9KG/H,含水量95.1%，进入废水处理***处理。该渗透汽化膜装置分离膜采用以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，共由16个膜组件混联形式组合，膜面积为8.8平方米。
以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然，本实用新型不限于以上的实施例。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：包括通过管路依次相连的缓冲罐（1）、渗透汽化膜分离装置（4）和产品罐（5），所述缓冲罐（1）和渗透汽化膜分离装置（4）之间依次设置有料液泵（2）和加热器（3），所述渗透汽化膜分离装置（4）包括若干个膜组件，所述膜组件由膜管串联或并联组成，所述膜管是以陶瓷管作为支撑体并由无机材料或有机-无机复合材料制成的渗透汽化膜，所述渗透汽化膜涂覆在膜管一侧，所述渗透汽化膜为无机膜或有机-无机复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：在渗透汽化膜分离装置（4）上通过管道依次连接有冷凝器（6）和真空泵（7），所述冷凝器（6）上通过管道依次连接有储存罐（8）和料液泵（2）。
3.根据权利要求1所述的一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：所述缓冲罐（1）和渗透汽化膜分离装置（4）之间的料液泵（2）与所述缓冲罐（1）通过管路相连接。
4.根据权利要求1所述的一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：所述在线式有机溶剂脱水装置通过DCS控制。
5.根据权利要求1所述的一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：所述渗透汽化膜为陶瓷支撑无机膜，包括分子筛膜、杂化氧化硅膜等其他可涂覆在陶瓷支撑体上的渗透汽化膜。
6.根据权利要求1所述的一种在线式有机溶剂脱水装置，其特征在于：所述在线式有机溶剂脱水装置处理的有机溶剂为醇类、酮类、醚类、酯类、四氢呋喃、乙腈或这些有机溶剂的混合物。
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