CN113543869A - 使用优化的渗透蒸发法进行的具有高水含量的含二醇混合物的脱水 - Google Patents
使用优化的渗透蒸发法进行的具有高水含量的含二醇混合物的脱水 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113543869A CN113543869A CN202080019682.4A CN202080019682A CN113543869A CN 113543869 A CN113543869 A CN 113543869A CN 202080019682 A CN202080019682 A CN 202080019682A CN 113543869 A CN113543869 A CN 113543869A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- mixture
- water
- organic liquid
- organic
- 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.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 title claims abstract description 29
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 25
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 title description 11
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 title description 11
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 139
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 120
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Substances OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 7
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims description 6
- -1 polydimethylsiloxanes Polymers 0.000 claims description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- BKBMACKZOSMMGT-UHFFFAOYSA-N methanol;toluene Chemical compound OC.CC1=CC=CC=C1 BKBMACKZOSMMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 3
- PBEHQFUSQJKBAS-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol;phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 PBEHQFUSQJKBAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 claims description 2
- WJGAPUXHSQQWQF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(O)=O WJGAPUXHSQQWQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims description 2
- GRWIABMEEKERFV-UHFFFAOYSA-N methanol;oxolane Chemical compound OC.C1CCOC1 GRWIABMEEKERFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 25
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 14
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000004941 mixed matrix membrane Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 150000004028 organic sulfates Chemical class 0.000 description 2
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011070 membrane recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 1
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000066 reactive distillation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/362—Pervaporation
- B01D61/3621—Pervaporation comprising multiple pervaporation steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/362—Pervaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/1411—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes containing dispersed material in a continuous matrix
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/148—Organic/inorganic mixed matrix membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
- B01D71/027—Silicium oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/04—Characteristic thickness
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
公开了用于对有机液体和水的混合物脱水的系统和方法。将有机液体和水的混合物进给到膜。然后使该混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件。回收包含重量百分数比混合物中的水的重量百分数高的水的渗透物。也回收包含重量百分数比混合物中的有机液体的重量百分数高的有机液体的渗余物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月9日提交的美国临时专利申请号62/790,407的优先权权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及液体分离技术。更具体地，本发明涉及使用渗透蒸发法分离水和有机液体的混合物的系统和方法。
背景技术
液体混合物的分离是化学工业中纯化产物和/或回收未反应材料的重要过程。常规地，蒸馏是最广泛使用的分离液体组分的技术。然而，包括能量需求高、蒸汽消耗大和单程分离效率低在内的若干缺点限制了蒸馏的经济可行性。
水与有机化合物如二醇、一元醇和多元醇的分离通常需要极大量的能量。由于共沸物的形成、水的高热容和/或水与有机化合物之间接近的沸点范围，故常采用涉及一系列具有高回流速率的蒸馏塔的多级蒸馏。因此，蒸馏水-有机化合物混合物的基建费用和运行成本通常都很高。已经探索了其他技术如反渗透、超滤和纳滤作为分离水与有机化合物的替代方法。然而，由于低分离因子、低通量和/或产品损失等因素，将这些技术升级为商业级方法在技术上具有挑战性。
总的来说，虽然存在用于分离水与有机化合物的系统和方法，但鉴于常规方法的至少前述缺点，该领域仍需要改进。
发明内容
已发现针对与分离水和有机化合物的常规方法相关的上述问题中的至少一些问题的解决方案。该解决方案在于一种使用膜在足以引起渗透蒸发的工艺条件下使有机液体和水的混合物脱水的方法。与蒸馏相比，这可有利于至少减少分离有机液体与水所需的能量消耗和基建费用。值得指出的是，该方法能够实现高的膜通量水平，从而导致对膜的表面积的要求低。此外，实施该方法使得膜对水与包括二醇、乙醇和/或多二醇在内的有机液体具有高的分离因子，从而减少产品损失。而且，与其他基于膜的分离方法相比，本发明的方法更便于扩展到商业级方法。因此，本发明的方法为与目前可用的分离水与有机液体的方法相关的问题中的至少一些提供了技术解决方案。
本发明的实施方案包括一种使有机液体和水的混合物脱水的方法。所述方法包括将混合物进给到膜。该混合物包含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体。所述方法还包括使膜中的混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件。工艺条件包括在85℃至160℃的范围内的温度。所述方法还包括回收包含重量％比混合物中水的重量％高的水的渗透物和包含重量％比混合物中的有机液体的重量％高的有机液体的渗余物。
本发明的实施方案包括一种使有机液体和水的混合物脱水的方法。所述方法包括将混合物进给到膜。该混合物包含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体。所述方法还包括使膜中的混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件。工艺条件包括在85℃至160℃的范围内的温度和在3巴至8巴的范围内的压力。所述方法还包括回收包含重量％比混合物中的水的重量％高的水的渗透物和包含重量％比混合物中的有机液体的重量％高的有机液体的渗余物。
本发明的实施方案包括一种使乙二醇和水的混合物脱水的方法。所述方法包括将混合物进给到膜。该混合物包含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体。所述方法还包括使膜中的混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件。工艺条件包括在85℃至160℃的范围内的温度和在3巴至8巴的范围内的压力。所述方法还包括回收包含重量％比混合物中的水的重量％高的水的渗透物和包含重量％比混合物中的有机液体的重量％高的有机液体的渗余物。
下面包括整个本说明书中使用的各种术语和表述的定义。
术语“约”或“大约”如本领域普通技术人员所理解的那样定义为接近于。在一个非限制性实施方案中，这些术语定义为在10％以内，优选地，在5％以内，更优选地，在1％以内，最优选地，在0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别是指组分的重量、体积或摩尔百分数，基于包含该组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数计。在一个非限制性实例中，100摩尔材料中的10摩尔组分为10摩尔％的组分。
术语“基本上”及其变体定义为包括偏差在10％以内、5％以内、1％以内或0.5％以内的范围。
当在权利要求书和/或说明书中使用时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体包括任何可测量的减小或完全抑制以取得期望的结果。
术语“有效的”，如在说明书和/或权利要求书中使用的该术语，是指足以实现期望的、期待的或预期的结果。
术语“渗透蒸发”，如在说明书和/或权利要求书中使用该术语，指的是通过混合物经膜的部分蒸发来分离液体混合物的过程。渗透蒸发结合了渗透和蒸发。
在权利要求书或说明书中，当与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，单数名词可指“一个”，但其也与“一个或多于一个”、“至少一个”和“一个或不止一个”的含义一致。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是容他性的或开放式的而不排除另外的、未记载的要素或方法步骤。
本发明的方法可包含在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等，基本上由其组成，或由其组成。
术语“主要”，如在说明书和/或权利要求书中使用的该术语，是指大于50重量％、50摩尔％和50体积％中的任一者。例如，“主要”可包括50.1重量％至100重量％和其间的所有值和范围、50.1摩尔％至100摩尔％和其间的所有值和范围、或50.1体积％至100体积％和其间的所有值和范围。
本发明的其他目的、特征和优点将从以下附图、具体实施方式和实施例变得明显。然而，应理解，附图、具体实施方式和实施例虽然指示了本发明的具体实施方案，但仅以示意的方式给出而非意在限制。另外，通过阅读该具体实施方式，预期在本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员将是明显的。在进一步的实施方案中，来自特定实施方案的特征可与来自其他实施方案的特征进行组合。例如，来自一个实施方案的特征可与来自任何其他实施方案的特征进行组合。在进一步的实施方案中，本文描述的特定实施方案可增加另外的特征。
附图说明
为了更全面的理解，现结合附图参考以下描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方案经由渗透蒸发的分离过程的示意图；和
图2示出了根据本发明的实施方案使有机液体和水的混合物脱水的方法的示意性流程图。
具体实施方式
目前，在纯化有机液体时使用蒸馏来分离有机液体和水。另外，也可在有限的规模上使用反渗透、超滤和/或纳滤来分离有机液体与水。然而，这些现有方法存在若干问题。由于水和有机液体之间形成共沸物，故有机液体和水的混合物的蒸馏通常消耗大量能量并需要多个串联的蒸馏塔。因此，在使用蒸馏来分离有机液体和水的混合物时，运行成本可能高。反渗透、超滤和/或纳滤比蒸馏需要较少的能量。然而，由于分离因子(SF)有限且需要大的膜表面，故在工业规模上使用这些方法具有挑战性。本发明提供了这些问题的解决方案。该解决方案以使有机液体和水的混合物脱水的方法为前提。所述方法涉及使用一层或多层膜经由渗透蒸发将水与有机液体分离。这种方法比蒸馏需要较少的能量。此外，使用这种方法的基建费用低于蒸馏，后者需要一系列蒸馏塔。另外，与常规的反渗透、超滤和/或纳滤相比，这种方法能够改善膜的分离效率并增大膜的每单位面积通量，从而实现商业化生产的可扩展性。本发明的这些及其他非限制性方面将在以下部分中进一步详细讨论。
A.用于经由渗透蒸发分离有机液体与水的膜模块
在本发明的实施方案中，用于分离有机液体和水的混合物的渗透蒸发系统可包括一个或多于一个膜模块。参照图1，示出了膜分离模块100的示意图，与用于分离有机液体和水的混合物的常规系统相比，该模块能够以降低的能量消耗和高的分离效率将有机液体与水分离。根据本发明的实施方案，膜分离模块100包含框架-板结构、管型模块、串并联网络结构、核-壳结构、中空纤维结构或其组合。
根据本发明的实施方案，膜分离模块100可包含框架101。在本发明的实施方案中，框架101适于容纳一个或多于一个膜102。根据本发明的实施方案，框架101还适于将有机液体和水的混合物流11接收于其中并自其释放渗透物流12和/或渗余物流13。在本发明的实施方案中，渗透物流12可在一个或多于一个膜102的下游释放。渗余物流13可在一个或多于一个膜102的上游释放。在本发明的实施方案中，渗透物流12主要包含水。渗余物流13可主要包含有机液体。根据本发明的实施方案，膜分离模块100还包含抵靠膜102设置的支撑件103。支撑件103可适于支撑膜102而使得膜102保持固定。在实施方案中，支撑件103设置在膜102的远离有机液体和水的混合物流11的一侧。支撑件103的非限制性实例可包括聚乙烯醇、聚砜、氧化硅、聚酰亚胺、沸石及其组合。
在本发明的实施方案中，膜102适于允许有机液体的蒸气通过并基本上阻止水通过。膜102可包括一个或多于一个平板膜、一个或多于一个中空纤维膜或其组合。根据本发明的实施方案，每个膜102的厚度为10nm至10mm及其间的所有范围和值，包括10nm至20nm、20nm至30nm、30nm至40nm、40nm至50nm、50nm至60nm、60nm至70nm、70nm至80nm、80nm至90nm、90nm至100nm、100nm至200nm、200nm至300nm、300nm至400nm、400nm至500nm、500nm至600nm、600nm至700nm、800nm至900nm、900nm至1000nm、1000nm至2000nm、2000nm至3000nm、3000nm至4000nm、4000nm至5000nm、5000nm至6000nm、6000nm至7000nm、7000nm至8000nm、8000nm至9000nm、9000nm至10μm、10μm至100μm、100μm至500μm、500μm至1mm、1mm至2mm、2mm至3mm、3mm至4mm、4mm至5mm、5mm至6mm、6mm至7mm、7mm至8mm、8mm至9mm、9mm至10mm的范围。每个膜102的孔隙尺寸可在0.01埃至10μm的范围内及其间的所有范围和值，包括0.01埃至0.1埃、0.1埃至1埃、1埃至1nm、1nm至10nm、10nm至20nm、20nm至40nm、40nm至60nm、60nm至80nm、80nm至100nm、100nm至200nm、200nm至400nm、400nm至600nm、600nm至800nm、800nm至1μm、1μm至2μm、2μm至3μm、3μm至4μm、4μm至5μm、5μm至6μm、6μm至7μm、7μm至8μm和9μm至10μm的范围。在本发明的实施方案中，膜102包括一个或多于一个有机聚合物膜、一个或多于一个陶瓷膜、一个或多于一个沸石膜、一个或多于一个混合膜或其组合。有机聚合物膜的非限制性实例包括壳聚糖膜、聚乙烯醇(PVA)膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜、聚丙烯酸膜、醋酸纤维素膜、聚嵌段醚酰胺膜、聚氨酯膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜及其组合。陶瓷膜的非限制性实例包括氧化硅膜、氧化铝膜、氧化锆膜及其组合。沸石膜的非限制性实例包括硅沸石-1膜、ZSM-5膜、沸石NaA膜、沸石-Y膜及其组合。混合膜可包括含有聚合物基体中的氧化硅的膜(例如，
(荷兰))、聚合物混合基质膜或其组合。膜102可包括来自
(比利时)的膜和/或来自Alfa
(美国)的膜。
根据本发明的实施方案，有机液体和水的混合物流11中的有机液体可包含一种或更多种具有一个或多于一个羟基基团的有机化学品。在本发明的实施方案中，有机液体包括乙醇、二醇、醛、有机氯化物、有机硫酸盐、双酚A(BPA)和苯酚混合物、乙酸和盐酸混合物、甲醇-甲苯混合物、甲苯、四氢呋喃(THF)、碳酸二甲酯和甲醇混合物、或其组合。在本发明的实施方案中，一个或多于一个膜分离模块100可形成用于有机液体和水的混合物的工业脱水过程中的分离单元。
B.使有机液体和水的混合物脱水的方法
已发现了使有机液体和水的混合物脱水的方法。所述方法可包括分离水与有机液体的渗透蒸发过程。在渗透蒸发过程中，膜的上游可与液体混合物进料接触。当施加轻微的真空或吹扫气体时，对膜表现出亲和力的组分(渗透物)可变成蒸气，该蒸气在渗透物侧上扩散/渗透通过膜。由于渗透物侧上低的蒸气(分)压，故渗透物组分可被转化为蒸发相。渗透物可再冷凝为液体。渗透蒸发基本上可由蒸发、任选地吸着和吸附、渗透和/或扩散、脱附和蒸发、然后再冷凝的步骤组成。
如图2中所示，本发明的实施方案包括对有机液体和水的混合物脱水的方法200。方法200可由如图1中所示和上文所述的分离模块100实施。根据本发明的实施方案，如框201中所示，方法200包括向分离模块100的膜102进给有机液体和水的混合物流11。在本发明的实施方案中，有机液体和水的混合物流11包含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体。如上所述，有机液体和水的混合物流11中的有机液体可包括乙醇、二醇、醛、有机氯化物、有机硫酸盐、双酚A(BPA)和苯酚混合物、乙酸和盐酸混合物、甲醇-甲苯混合物、甲苯、四氢呋喃(THF)、碳酸二甲酯和甲醇混合物、或其组合。膜102可包括一个或多于一个平板膜、一个或多于一个中空纤维膜或其组合。
在本发明的实施方案中，框201处的进给导致膜中的通量在10kg·m-2·hr-1至40kg·m-2·hr-1的范围内及其间的所有范围和值，包括10kg·m-2·hr-1至12kg·m-2·hr-1、12kg·m-2·hr-1至14kg·m-2·hr-1、14kg·m-2·hr-1至16kg·m-2·hr-1、16kg·m-2·hr-1至18kg·m-2·hr-1、18kg·m-2·hr-1至20kg·m-2·hr-1、20kg·m-2·hr-1至22kg·m-2·hr-1、22kg·m-2·hr-1至24kg·m-2·hr-1、24kg·m-2·hr-1至26kg·m-2·hr-1、26kg·m-2·hr-1至28kg·m-2·hr-1、28kg·m-2·hr-1至30kg·m-2·hr-1、30kg·m-2·hr-1至32kg·m-2·hr-1、32kg·m-2·hr-1至34kg·m-2·hr-1、34kg·m-2·hr-1至36kg·m-2·hr-1、36kg·m-2·hr-1至38kg·m-2·hr-1、和38kg·m-2·hr-1至40kg·m-2·hr-1的范围。在本发明的实施方案中，每个膜分离模块100包含1至500个膜102及其间的所有范围和值，包括1至5、5至10至15、15至20、20至25、25至30、30至35、35至40、40至45、45至50、55至60、60至65、65至70、70至75、75至80、80至85、85至90、90至95、95至100、100至150、150至200、200至250、250至300、300至350、350至400、400至450、和450至500。每个膜102与有机液体和水的混合物流11的接触表面可在0.001m2至1m2的范围内及其间的所有范围和值，包括0.001m2至0.005m2、0.005m2至0.01m2、0.01m2至0.05m2、0.05m2至0.1m2、0.1m2至0.2m2、0.2m2至0.3m2、0.3m2至0.4m2、0.4m2至0.5m2、0.5m2至0.6m2、0.6m2至0.7m2、0.7m2至0.8m2、0.8m2至0.9m2、0.9m2至1m2的范围。在本发明的实施方案中，在框201处，有机液体和水的混合物流11以80kg/hr至1200kg/hr每个膜模块100的流速及其间的所有范围和值流动，包括80kg/hr至90kg/hr、90kg/hr至100kg/hr、100kg/hr至150kg/hr、150kg/hr至200kg/hr、200kg/hr至250kg/hr、250kg/hr至300kg/hr、300kg/hr至350kg/hr、350kg/hr至400kg/hr、375kg/hr至400kg/hr、400kg/hr至450kg/hr、450kg/hr至500kg/hr、500kg/hr至550kg/hr、550kg/hr至600kg/hr、575kg/hr至600kg/hr、600kg/hr至650kg/hr、650kg/hr至700kg/hr、700kg/hr至750kg/hr、750kg/hr至800kg/hr、800kg/hr至850kg/hr、850kg/hr至900kg/hr、900kg/hr至950kg/hr、950kg/hr至1000kg/hr和1000kg/hr至1200kg/hr的范围。
根据本发明的实施方案，方法200还包括使膜102中的有机液体和水的混合物流11经受足以引起渗透蒸发的工艺条件，如框202中所示。在本发明的实施方案中，框202处的经受步骤还引起蒸气渗透。在本发明的实施方案中，工艺条件包括在85℃至160℃的范围内的温度及其间的所有范围和值，包括85℃至90℃、90℃至95℃、95℃至100℃、100℃至105℃、105℃至110℃、110℃至115℃、115℃至120℃、120℃至125℃、125℃至130℃、130℃至135℃、135℃至140℃、140℃至145℃、145℃至150℃、150℃至155℃和155℃至160℃的范围。
框202处的工艺条件可还包括在3巴至8巴的范围内的进料压力及其间的所有范围和值，包括3巴至3.5巴、3.5巴至4.0巴、4.0巴至4.5巴、4.5巴至5.0巴、5.0巴至5.5巴、5.5巴至6.0巴、6.0巴至6.5巴、6.5巴至7.0巴、7.0巴至7.5巴和7.5巴至8.0巴的范围。根据本发明的实施方案，框202处的工艺条件可包括膜102的渗透物侧上在20毫巴至250毫巴的范围内的真空及其间的所有范围和值，包括20毫巴至30毫巴、30毫巴至40毫巴、40毫巴至50毫巴、50毫巴至60毫巴、60毫巴至70毫巴、70毫巴至80毫巴、80毫巴至90毫巴、90毫巴至100毫巴、100毫巴至110毫巴、110毫巴至120毫巴、120毫巴至130毫巴、130毫巴至140毫巴、140毫巴至150毫巴、150毫巴至160毫巴、160毫巴至170毫巴、170毫巴至180毫巴、180毫巴至190毫巴、190毫巴至200毫巴、200毫巴至210毫巴、210毫巴至220毫巴、220毫巴至230毫巴、230毫巴至240毫巴、和240毫巴至250毫巴的范围。
在本发明的实施方案中，方法200可包括在框202处的经受步骤之前用浸泡液浸泡膜102。在实施方案中，浸泡液包含25重量％至30重量％的有机液体和水的混合物流11的有机组分及其间的所有范围和值，包括26重量％、27重量％、28重量％和29重量％。浸泡液可还包含70重量％至75重量％的水及其间的所有范围和值，包括71重量％、72重量％、73重量％和74重量％。浸泡液可还包含约50ppm的乙醛和/或约50ppm的乙酸。根据本发明的实施方案，膜102的浸泡在100℃至125℃的温度下进行，包括其间的所有范围和值，包括100℃至102℃、102℃至104℃、104℃至106℃、106℃至108℃、108℃至110℃、110℃至112℃、112℃至114℃、114℃至116℃、116℃至118℃、118℃至120℃、120℃至122℃、122℃至124℃、和124℃至125℃。膜的浸泡可进行3小时至3.5小时的持续时间，包括其间的所有范围和值，包括3.1小时、3.2小时、3.3小时和3.4小时。
根据本发明的实施方案，如框203中所示，方法200还包括回收比有机液体和水的混合物流11中的水的重量百分数(重量％)包含更高重量百分数(重量％)的水的渗透物流12的渗透物和比有机液体和水的混合物流11中的有机液体的重量百分数(重量％)包含更高重量百分数(重量％)的有机液体的渗余物流13的渗余物。在本发明的实施方案中，渗透物流12包含90重量％至99.9重量％的水，包括其间的所有范围和值，包括90重量％至90.5重量％、90.5重量％至91.0重量％、91.0重量％至91.5重量％、91.5重量％至92.0重量％、92.0重量％至92.5重量％、92.5重量％至93.0重量％、93.0重量％至93.5重量％、93.5重量％至94.0重量％、94.0重量％至94.5重量％、94.5重量％至95.0重量％、95.0重量％至95.5重量％、95.5重量％至96.0重量％、96.0重量％至96.5重量％、96.5重量％至97.0重量％、97.0重量％至97.5重量％、97.5重量％至98.0重量％、98.0重量％至98.5重量％、98.5重量％至99.0重量％、99.0重量％至99.5重量％、和99.5重量％至99.9重量％的范围。在实施方案中，渗透物流13包含20重量％至99重量％的有机液体，包括其间的所有范围和值，包括20重量％至25重量％、25重量％至30重量％、30重量％至35重量％、35重量％至40重量％、40重量％至45重量％、45重量％至50重量％、50重量％至55重量％、55重量％至60重量％、60重量％至65重量％、65重量％至70重量％、70重量％至75重量％、75重量％至80重量％、80重量％至85重量％、85重量％至90重量％、90重量％至95重量％、95重量％至99重量％的范围。在本发明的实施方案中，框203处的回收包括冷却、第二阶段膜回收、萃取、分隔壁蒸馏、反应蒸馏、电化学过程、结晶、吸附、汽提或其组合。
在本发明的实施方案中，分离模块100可用于蒸气渗透而不使膜中的液体蒸发。在不使膜中的液体蒸发的蒸气渗透过程中，进料流在与分离模块100的膜接触时呈蒸气形式。
虽然已参考图2的框描述了本发明的实施方案，但应理解，本发明的操作不限于图2中示意的特定的框和/或框的特定顺序。相应地，本发明的实施方案可以与图2不同的顺序使用各种框来提供如本文所述的功能性。
作为本发明的公开内容的一部分，包括了以下具体实施例。这些实施例仅出于示意的目的而不旨在限制本发明。本领域普通技术人员将容易地认识到可改变或修改参数而产生基本上相同的结果。在中试渗透蒸发装置中使用
膜进行单乙二醇和水的混合物脱水。该膜包含聚合物基体中的氧化硅、来自ECN的混合氧化硅
聚合物混合基质膜、PDMS和聚醚酰亚胺。可使用的其他材料包括PVA、壳聚糖、聚酰胺、聚酰亚胺、PAN、聚丙烯酸、醋酸纤维素、PDMS、聚嵌段醚酰胺、聚氨酯、陶瓷、氧化硅、氧化铝、氧化锆、亲水性沸石膜(沸石NaA、Y)或疏水性沸石膜(硅沸石-1、ZSM-5)。
实施例
实施例1
(在中试规模中分离单乙二醇的渗透蒸发实验)
在中试渗透蒸发装置中使用
膜进行单乙二醇和水的混合物脱水。中试装置中的每个模块包含10个膜管。每个膜管的外径为10.04mm，内径为6.5mm。每个膜管的壁厚为1.89mm。每个膜管的接触面积为约46.9cm2。该膜包含聚合物基体中的氧化硅、来自ECN的混合氧化硅
聚合物混合基质膜、PDMS或聚醚酰亚胺。单乙二醇的进料浓度在10重量％至80重量％的范围内。流速固定在100L/hr。进料温度在60℃至120℃的范围内。进料压力设置在1巴至5巴的范围内。膜的渗透物侧上的真空为约70毫巴。用于回收渗透物的冷却水在约5℃下。结果表明，渗透蒸发的优化条件包括120℃的进料温度、约5巴的进料压力、100L/hr的流速和12.5kg·m-2·hr-1的通量。还进行了进一步的测试，结果如表1中所示。
表1.单乙二醇和水的混合物脱水的结果
实施例2
(单乙二醇和水的混合物的脱水模拟)
在Aspen
平台中建立混合模型以模拟单乙二醇和水的混合物经由渗透蒸发的分离。该混合模型使用溶液-扩散模型和孔隙流模型的参数来计算渗透物通量。对膜相内组分的状态不做假定。
为了确定膜相中组分的状态，在模型中，假设膜中的组分以虚相(imaginaryphase)存在。当虚相的压力超过扩散组分的饱和压力时，其处于液态。当虚相的压力小于饱和压力时，虚相处于蒸气状态。当膜相为液体时，认为膜相中的通量和浓度遵循溶液-扩散模型。此外，在对应于液体段的膜相中，扩散率与浓度无关。而在蒸气段中，认为扩散率随浓度呈指数增长。表2中示出了对单乙二醇和水的混合物的脱水模拟结果。
表2.单乙二醇和水的混合物脱水的模拟结果
实施例3
(在中试规模中分离单乙二醇的渗透蒸发实验)
在中试渗透蒸发装置中使用
耐酸HybSi膜进行单乙二醇和水的混合物脱水。该中试装置中的每个模块包含8个以串联配置布置的膜管。每个膜管的外径为10.04mm，内径为6.5mm。每个膜管的壁厚为1.89mm。每个膜管的接触面积为约46.9cm2。膜与实施例1中相同。单乙二醇的进料浓度在4.2重量％至18.2重量％的范围内。流速分别为200L/hr、375L/hr、575L/hr和1200L/hr。进料温度在122℃至155℃的范围内。进料压力设置在2.5巴至6巴的范围内。膜的渗透物侧上的真空在50毫巴至300毫巴之间的范围内。用于回收渗透物的冷却水在约5℃下。结果表明了获得了改进，因为1)进料中二醇进料浓度降低和2)进料温度升高。分离可按比例放大并已证实可达到更大的流速。表中的所有数据结果都是对每个单管获得的分离提供的。下表3中提供了附加的数据。
表3.对单乙二醇和水的混合物脱水的结果
表4.实施例3的管尺寸
| 实验膜管的面积(单管) | mm | cm | |
| 外部方向 | 10.04 | 1.004 | 面积(每管)单位 |
| 内部方向 | 6.5 | 0.65 | 46.9cm<sup>2</sup> |
| 壁厚 | 1.89 | 0.189 | 0.004694m<sup>2</sup> |
| 高度 | 23 | 2.3 |
实施例4
根据实施例3进行另外的模拟。结果示于下表4中。
表5.对单乙二醇和水的混合物的脱水的模拟结果
在本发明的上下文中，公开了至少以下18个实施方案。实施方案1为一种对有机液体和水的混合物脱水的方法。所述方法包括将混合物进给到膜，其中所述混合物含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体。所述方法还包括使膜中的混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件，其中所述工艺条件包括在85℃至160℃范围内的温度。另外，所述方法包括回收包含重量％比混合物中的水的重量％高的水的渗透物和包含重量％比混合物中的有机液体的重量％高的有机液体的渗余物。实施方案2为实施方案1的方法，其中所述经受步骤中的工艺条件包括在3巴至8巴的范围内的进料压力。实施方案3为实施方案1或2的方法，其中所述经受步骤还引起蒸气渗透。实施方案4为实施方案1至3中任一项的方法，其中所述有机液体含有具有一个或多于一个羟基基团的有机化合物。实施方案5为实施方案4的方法，其中所述有机液体包含BPA-苯酚、THF-甲醇、乙酸-HCl、甲苯、DMC-甲醇、甲醇-甲苯、乙醇、二元醇、多元醇、三元醇或其组合。实施方案6为实施方案1至5中任一项的方法，其中所述膜包括平板膜和/或中空纤维膜。实施方案7为实施方案6的方法，其中所述平板膜包括适于进行纳滤、超滤、反渗透、渗透蒸发、蒸气渗透或其组合的膜。实施方案8为实施方案6或7中任一项的方法，其中所述平板膜选自聚砜上的聚磺酰胺、聚丙烯腈、聚二甲基硅氧烷及其组合。实施方案9为实施方案6至8中任一项的方法，其中所述平板膜配置为板-框架结构、串并联网络结构、核-壳结构或其组合。实施方案10为实施方案6至9中任一项的方法，其中所述中空纤维膜选自杂化二氧化硅膜、沸石膜、杂化陶瓷膜、有机聚合物膜及其组合。实施方案11为实施方案1至10中任一项的方法，其中所述工艺条件包括80kg/hr至1000kg/hr每个膜模块的混合物流速。实施方案12为实施方案1至11中任一项的方法，其中所述工艺条件包括膜的渗透物侧上在20毫巴至250毫巴的范围内的真空压力。实施方案13为实施方案1至12中任一项的方法，所述方法还包括在经受步骤之前用浸泡液体浸泡所述膜，所述浸泡液体包含25重量％至30重量％的所述混合物的有机组分、70重量％至75重量％的水、约50ppm的乙醛和约50ppm的乙酸。实施方案14为实施方案13的方法，其中所述膜的浸泡在100℃至125℃的温度下进行3小时至3.5小时。实施方案15为实施方案1至14中任一项的方法，其中所述膜的通量在10kg·m-2·hr-1至40kg·m-2·hr-1的范围内。实施方案16为实施方案1至15中任一项的方法，其中所述渗透物含有90.0重量％至99.9重量％的水。实施方案17为实施方案16中任一项的方法，其中所述渗余物含有20重量％至99重量％的有机液体。实施方案18为实施方案1至17中任一项的方法，其中所述膜的厚度在10nm至1mm的范围内。
虽然已详细描述了本申请的实施方案及其优点，但应理解，可在本文中作各种改变、替换和变更而不偏离实施方案的精神和范围，实施方案的精神和范围由附随的权利要求书限定。此外，本申请的范围不旨在局限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施方案。从上述公开内容，本领域普通技术人员将易于理解，可采用目前存在的或以后开发的执行与本文描述的相应实施方案基本上相同的功能或实现与本文描述的相应实施方案基本上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。相应地，附随的权利要求书旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在其范围内。
Claims (18)
1.一种使有机液体和水的混合物脱水的方法，所述方法包括：
将所述混合物进给到膜，其中混合物包含最少85重量％的水和最多15重量％的有机液体；
使膜中的混合物经受足以引起渗透蒸发的工艺条件，其中所述工艺条件包括85℃至160℃的温度；
回收包含重量％比混合物中的水的重量％高的水的渗透物，和包含重量％比混合物中的有机液体的重量％高的有机液体的渗余物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中经受步骤中的工艺条件包括3巴至8巴的进料压力。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中经受步骤还引起蒸气渗透。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中有机液体包括具有一个或多于一个羟基基团的有机化合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中有机液体包括BPA-苯酚、THF-甲醇、乙酸-HCl、甲苯、DMC-甲醇、甲醇-甲苯、乙醇、二元醇、多元醇、三元醇或其组合。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中膜包括平板膜和/或中空纤维膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其中平板膜包括适于进行纳滤、超滤、反渗透、渗透蒸发、蒸气渗透或其组合的膜。
8.根据权利要求6所述的方法，其中平板膜选自聚砜上的聚磺酰胺、聚丙烯腈、聚二甲基硅氧烷及其组合。
9.根据权利要求6所述的方法，其中平板膜配置为板-框架结构、串并联网络结构、核-壳结构或其组合。
10.根据权利要求6所述的方法，其中中空纤维膜选自杂化二氧化硅膜、沸石膜、杂化陶瓷膜、有机聚合物膜及其组合。
11.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中工艺条件包括每个膜模块80kg/hr至1000kg/hr的混合物流速。
12.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中工艺条件包括在膜的渗透物侧上20毫巴至250毫巴的真空压力。
13.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其还包括在经受步骤之前用浸泡液体浸泡膜，所述浸泡液体包含25重量％至30重量％的混合物的有机组分、70重量％-75重量％的水、约50ppm的乙醛和约50ppm的乙酸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中膜的浸泡在100℃至125℃的温度下进行3小时至3.5小时。
15.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中膜的通量是10kg·m-2·hr-1至40kg·m-2·hr-1。
16.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中渗透物包含90.0重量％至99.9重量％的水。
17.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中渗余物包含20重量％至99重量％的有机液体。
18.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中膜的厚度为10nm至1mm。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962790407P | 2019-01-09 | 2019-01-09 | |
| US62/790,407 | 2019-01-09 | ||
| PCT/IB2020/050152 WO2020144621A1 (en) | 2019-01-09 | 2020-01-09 | Dehydration of a mixture containing a diol with high water content using optimized pervaporation process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113543869A true CN113543869A (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=69191092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080019682.4A Pending CN113543869A (zh) | 2019-01-09 | 2020-01-09 | 使用优化的渗透蒸发法进行的具有高水含量的含二醇混合物的脱水 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220062824A1 (zh) |
| EP (1) | EP3908395A1 (zh) |
| CN (1) | CN113543869A (zh) |
| WO (1) | WO2020144621A1 (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5559254A (en) * | 1992-11-21 | 1996-09-24 | Basf Aktiengesellschaft | Separation of a mixture of methanol and tetrahydrofuran into its constituents |
| CN1644518A (zh) * | 2004-12-27 | 2005-07-27 | 天津大学 | 脱除水中苯的填充型渗透蒸发复合膜的制备方法 |
| CN1845781A (zh) * | 2003-08-28 | 2006-10-11 | Bp北美公司 | 利用膜分离法选择性分离流体化合物 |
| CN101060913A (zh) * | 2004-10-08 | 2007-10-24 | 提克纳有限公司 | 环状缩甲醛的制备和脱除水的方法 |
| CN102139188A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-08-03 | 常州大学 | 分子筛/有机复合渗透汽化分离膜的制备方法及其应用 |
| CN102186780A (zh) * | 2008-09-09 | 2011-09-14 | 艾尼股份公司 | 用于纯化来自费-托反应的含水物流的方法 |
| CN102701327A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 太原理工大学 | 亲水性Ge-ZSM-5分子筛膜在有机物/水体系分离中的应用 |
| CN103224456A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-31 | 江苏九天高科技股份有限公司 | 一种渗透汽化法精制乙腈的工艺及装置 |
| CN103649032A (zh) * | 2011-07-06 | 2014-03-19 | 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 | 通过渗透蒸发的方式制备或回收缩醛或缩酮的方法 |
| CN103894066A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-02 | 金发科技股份有限公司 | 一种用于纯化后处理母液的膜分离装置和方法 |
| 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 |
| CN104582819A (zh) * | 2012-08-15 | 2015-04-29 | 曼彻斯特大学 | 使用膜分离水 |
| CN104722208A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | Oci有限公司 | 利用乙二醇醚脱水用有机/无机复合膜的渗透蒸发系统 |
-
2020
- 2020-01-09 WO PCT/IB2020/050152 patent/WO2020144621A1/en active Application Filing
- 2020-01-09 CN CN202080019682.4A patent/CN113543869A/zh active Pending
- 2020-01-09 US US17/419,197 patent/US20220062824A1/en active Pending
- 2020-01-09 EP EP20701891.2A patent/EP3908395A1/en active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5559254A (en) * | 1992-11-21 | 1996-09-24 | Basf Aktiengesellschaft | Separation of a mixture of methanol and tetrahydrofuran into its constituents |
| CN1845781A (zh) * | 2003-08-28 | 2006-10-11 | Bp北美公司 | 利用膜分离法选择性分离流体化合物 |
| CN101060913A (zh) * | 2004-10-08 | 2007-10-24 | 提克纳有限公司 | 环状缩甲醛的制备和脱除水的方法 |
| CN1644518A (zh) * | 2004-12-27 | 2005-07-27 | 天津大学 | 脱除水中苯的填充型渗透蒸发复合膜的制备方法 |
| CN102186780A (zh) * | 2008-09-09 | 2011-09-14 | 艾尼股份公司 | 用于纯化来自费-托反应的含水物流的方法 |
| CN102139188A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-08-03 | 常州大学 | 分子筛/有机复合渗透汽化分离膜的制备方法及其应用 |
| CN103649032A (zh) * | 2011-07-06 | 2014-03-19 | 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 | 通过渗透蒸发的方式制备或回收缩醛或缩酮的方法 |
| CN102701327A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-03 | 太原理工大学 | 亲水性Ge-ZSM-5分子筛膜在有机物/水体系分离中的应用 |
| 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 |
| CN104582819A (zh) * | 2012-08-15 | 2015-04-29 | 曼彻斯特大学 | 使用膜分离水 |
| CN103224456A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-31 | 江苏九天高科技股份有限公司 | 一种渗透汽化法精制乙腈的工艺及装置 |
| CN104722208A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | Oci有限公司 | 利用乙二醇醚脱水用有机/无机复合膜的渗透蒸发系统 |
| CN103894066A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-02 | 金发科技股份有限公司 | 一种用于纯化后处理母液的膜分离装置和方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| M MARIN等: "Pervaporation process membrane conditioning and experimental mass transfer analysis", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》, vol. 74, no. 1, pages 105 - 114, XP000362036, DOI: 10.1016/0376-7388(92)87076-A * |
| STEFAN SOMMER, THOMAS MELIN: "Performance evaluation of microporous inorganic membranes in the dehydration of industrial solvents", 《CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING》, vol. 44, pages 3 - 4 * |
| STEFANSOMMER, THOMASMELIN: "Performance evaluation of microporous inorganic membranes in the dehydration of industrial solvents", 《CHEMICAL ENGINEERINGAND PROCESSING》, vol. 44, pages 1138 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220062824A1 (en) | 2022-03-03 |
| WO2020144621A1 (en) | 2020-07-16 |
| EP3908395A1 (en) | 2021-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5593629B2 (ja) | 醗酵アルコールの精製処理方法 | |
| WO2009123223A1 (ja) | 醗酵アルコールの精製処理方法 | |
| EP2331241B1 (en) | Pervaporation process for separating liquid mixtures | |
| EP2125167B1 (en) | Liquid-phase and vapor-phase dehydration of organic/water solutions | |
| US8496831B2 (en) | Dehydration processes using membranes with hydrophobic coating | |
| CA2698315A1 (en) | Liquid separation by membrane assisted vapor stripping process | |
| US8597518B2 (en) | Pervaporation composite membrane for aqueous solution separation and methods for using the same | |
| JP5369765B2 (ja) | 醗酵アルコールの精製処理方法 | |
| US20120190091A1 (en) | Liquid-phase and vapor-phase dehydration of organic / water solutions | |
| US11020685B2 (en) | Method for producing alcohol | |
| JP2007275690A (ja) | 有機液体水溶液からの有機液体分離回収方法 | |
| EP2998013B1 (en) | Method for condensing water-soluble organic matter and device for condensing water-soluble organic matter | |
| KR101104087B1 (ko) | ｔ-부탄올/물 혼합물로부터의 2-부탄올의 분리방법 | |
| RU2502681C2 (ru) | Способ очистки водного потока, поступающего из реакции фишера-тропша | |
| CN113543869A (zh) | 使用优化的渗透蒸发法进行的具有高水含量的含二醇混合物的脱水 | |
| GB2201413A (en) | Recovery of volatile organic compounds from a biomass | |
| Strathmann et al. | Gas separation and pervaporation: membrane and module development | |
| JPH06145083A (ja) | 無水エタノールの製造方法 | |
| JP2024065124A (ja) | 水溶性化合物の分離方法及び装置 |
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 |