CN1634820A

CN1634820A - 一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺及其产品

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Publication number: CN1634820A
Application number: CN 200410084448
Authority: CN
Inventors: 吴光; 陈翠仙; 李继定; 刘寿山
Original assignee: Shanghai Mega Vision Membrane Technology & Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Mega Vision Membrane Technology & Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: CN100408531C

Abstract

一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺及其产品，从叔丁醇稀水溶液中将叔丁醇与水的分离采用膜分离技术，其特征在于：分离工艺流程包括以下步骤，将叔丁醇稀水溶液在加热器中加热到60～105℃后进入真空罩内，真空罩内透水膜将膜分离器分隔为上游侧、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的绝压，叔丁醇稀水溶液经过膜分离器将叔丁醇和水分离，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，水经膜渗透在膜分离器下游侧汽相室，在真空低压下经汽化冷凝从叔丁醇中分离出来。本发明生产工艺简单，不列入任何复杂组合，能耗低、绿色环保、占地面积小、大大降低无水叔丁醇的生产成本。

Description

一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺及其产品

一、技术领域：

本发明涉及一种分离技术，特别是公开一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，提纯浓缩水的质量浓度为0.1％～20％的叔丁醇稀水溶液，生产无水叔丁醇。

二、背景技术：

作为一种新型石化产品，高浓度叔丁醇有很大的市场潜力和市场效益。高浓度叔丁醇产品可大量用于燃料油添加剂，以提高汽油的辛烷值。高浓度叔丁醇作为溶剂使用也相当广泛，可用作硝化纤维素和合成树脂的溶剂和稀释剂。叔丁醇的邻苯二甲酸酯、乙二酸酯、某些二羧酸酯及磷酸酯可用作聚氯乙烯及其共聚物的增塑剂。叔丁醇作为苯酚烷基化剂制得的叔丁基苯酚是合成塑料行业重要的抗氧剂和稳定剂，又是油溶性酚醛树脂的中间体。无水叔丁醇是两步气相直接氧化法生产甲基丙烯酸甲酯的原料，这一方法已成为目前生产有机玻璃的重要工艺路线。由叔丁醇制得的2，4-二氯苯氧代醋酸叔丁酯和2，4，5-三氯苯氧化乙酸叔丁酯是重要的除草剂，叔丁醇还用于其它除草剂合成。叔丁醇除用于制变性酒精外，还用于合成果子香精，合成农药，制叔丁胺等，也可用于制造高纯度异丁烯等。

目前，从叔丁醇稀水溶液中制取高浓度产品的方法有共沸精馏、萃取精馏、吸附等方法。但这些传统的生产方法存在着生产工艺复杂、能耗高的缺点，有的方法中还要引入含有杂质成份萃取剂等，影响产品质量。

三、发明内容：

本发明的目的是从叔丁醇稀水溶液中，通常称为叔丁醇原料(下同)，将叔丁醇与水进行分离，提供一种生产高浓度叔丁醇的新工艺，利用渗透汽化膜分离技术提纯、浓缩含水0.1％～20％(质量浓度，下同)的叔丁醇溶液，获得含水0.01～10％的高浓度叔丁醇，降低产品的生产成本，提高产品质量。

本发明工艺是这样实现的：一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，从叔丁醇稀水溶液中将叔丁醇与水的分离采用膜分离技术，其特征在于分离工艺流程包括以下步骤，将叔丁醇稀水溶液在加热器中加热到60～105℃后进入真空罩内，真空罩内透水膜将膜分离器分隔为上游侧、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的绝压，叔丁醇稀水溶液经过膜分离器将叔丁醇和水分离，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，水经膜渗透在膜分离器下游侧汽相室，在真空低压下经汽化冷凝从叔丁醇中分离出来。

其中渗透汽化膜采用透水膜。

叔丁醇原料中水含量从0.1％～20wt％。

产品水含量从0.01％～10wt％。

在加热步骤前，可以将叔丁醇原料进入换热器中，通过吸收产品物料的热量将原料预热。

所述透水膜选自聚乙烯醇/聚丙烯腈复合膜、壳聚糖/聚丙烯腈复合膜或NaA型分子筛膜。

渗透汽化技术用于液体混合物的分离，其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务。它特别适于蒸馏法难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离具有明显的技术上和经济上的优势；还可以同生物及化学反应耦合，将反应生成物不断脱除，使反应转化率明显提高。渗透汽化技术在石油化工、医药、食品、环保等工业领域中具有广阔的应用前景及市场，被专家们称之为二十一世纪最有前途的高技术之一。

本发明工艺与现有技术相比具有以下优点：

1.叔丁醇产品质量好，不含任何杂质组分，可作为药用或燃料油添加剂使用，拓宽了产品的使用范围。

2.更少的能量消耗，大大降低了生产成本。

3.产品损耗少，收率高。

4.工艺简单，占地面积小，便于放大与集成。

5.膜的选择范围广，具有优先透水性能的有机膜或无机膜均可使用，如目前已经商品化的PVA(聚乙烯醇)/PAN(聚丙烯腈)复合膜、CS(壳聚糖)/PAN复合膜、NaA型分子筛膜等。

四、附图说明：

附图是本发明工艺流程示意图。

图中：1、原料罐；2、泵；3、阀门；4、换热器；5、加热器；6、真空罩；7、膜分离器；8、冷凝系统；9、真空泵；10.、冷凝液储罐；11、产品罐。

五、具体实施方式：

本发明制备高浓度叔丁醇按以下步骤：

根据附图，将叔丁醇稀水溶液置于原料罐1中，水含量从0.1％～20wt％，温度范围为10～85℃。用泵2将原料抽出，经过阀门3，进入换热器4中，通过吸收产品物料的热量将原料预热到20～85℃，然后进入加热器5，通过蒸汽、电或热水等多种加热方式，将原料加热到60～105℃范围内一个特定的温度，维持0.1～1MPa的压力，进入真空罩6内。真空罩内，透水膜将膜分离器7分隔为上游测、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵9的抽吸保持1～50mmHg的绝压。在真空罩内渗透汽化膜分离器的液相室中，液相物料在膜的上游侧流过，透水膜对料液中的水分子有选择通过性，水分子溶解吸附于膜表面，在两侧蒸汽分压差的作用下优先扩散通过。随着液相物料在膜面沿流道的流动，原料中的水含量逐渐减小，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，产品水含量从0.01％～10wt％，温度范围为10～85℃。通过多个膜分离器的并联、串联组合及中间加热器的使用，可以达到不同的生产能力和不同的处理要求。膜分离器出口的液相产品物料可以先将原料预热再进入产品罐11中，也可以直接进入下一步的工艺。真空罩将通过高分子膜渗透到下游侧的组分收集起来，由于其蒸汽分压小于当前真空度下的饱和蒸汽压而在膜表面汽化，随后通过管路进入冷凝系统8，冷凝温度为-20～10℃，冷凝下来即得渗透液，水含量从0.1％～99.9wt％，进入冷凝液储罐10中，可用精馏法进行回收处理。

实施例1

将叔丁醇质量含量85％的稀水溶液置于10m³容积的原料罐中，原料温度为常温25℃。用额定流量0.6m³/h，扬程65m的离心泵将原料抽出，流量为300kg/h，进入换热器中，通过吸收产品物料的热量将原料预热到60℃，然后进入一个加热器，用105℃热水将原料加热到95℃，进入真空罩内，膜分离器入口压力0.3MPa。真空罩内，透水膜将膜分离器分隔为上游测、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵的抽吸保持30mmHg的绝压。在真空罩内渗透汽化膜分离器的液相室中，液相物料在膜的上游侧流过，透水膜对料液中的水分子有选择通过性，水分子溶解吸附于膜表面，在两侧蒸汽分压差的作用下优先扩散通过。随着液相物料在膜面沿流道的流动，原料中的水含量逐渐减小，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，产品流量251kg/h，水含量小于0.5％，温度80℃，压力0.1MPa，与原料换热后产品温度降为45℃。透过侧冷凝系统温度为-10℃，渗透液水含量大于90％，流量49kg/h，用精馏塔提浓后返回原料罐中。有效成分的一次回收率98％左右，二次回收率接近100％。

实施例2

将叔丁醇质量含量99％的稀水溶液置于10m³容积的原料罐中，原料温度为常温25℃。用额定流量0.6m³/h，扬程65m的离心泵将原料抽出，流量为300kg/h，进入换热器中，通过吸收产品物料的热量将原料预热到60℃，然后进入电加热器中，将原料加热到95℃，进入真空罩内，膜分离器入口压力0.3MPa。真空罩内，透水膜将膜分离器分隔为上游测、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵的抽吸保持10mmHg的绝压。在真空罩内渗透汽化膜分离器的液相室中，液相物料在膜的上游侧流过，透水膜对料液中的水分子有选择通过性，水分子溶解吸附于膜表面，在两侧蒸汽分压差的作用下优先扩散通过。随着液相物料在膜面沿流道的流动，原料中的水含量逐渐减小，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，产品流量296.3kg/h，水含量小于0.01％，温度90℃，压力0.1MPa，与原料换热后产品温度降为55℃。透过侧冷凝系统温度为-8℃，渗透液水含量大于80％，流量3.7kg/h，用精馏塔提浓后返回原料罐中。有效成分的一次回收率大于99.7％左右，二次回收率接近100％。

实施例3

将叔丁醇质量含量85％的稀水溶液置于10m³容积的原料罐中，原料温度为常温25℃。用额定流量0.6m³/h，扬程65m的离心泵将原料抽出，流量为300kg/h，进入换热器中，通过吸收产品物料的热量将原料预热到60℃，然后进入蒸汽换热器中，将原料加热到95℃，进入真空罩内，膜分离器入口压力0.4MPa。真空罩内，透水膜将膜分离器分隔为上游测、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵的抽吸保持10mmHg的绝压。在真空罩内渗透汽化膜分离器的液相室中，液相物料在膜的上游侧流过，透水膜对料液中的水分子有选择通过性，水分子溶解吸附于膜表面，在两侧蒸汽分压差的作用下优先扩散通过。随着液相物料在膜面沿流道的流动，原料中的水含量逐渐减小，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，产品流量247kg/h，水含量小于0.01％，温度85℃，压力0.1MPa，与原料换热后产品温度降为45℃。透过侧冷凝系统温度为-9℃，渗透液水含量大于85％，流量53kg/h，用精馏塔提浓后返回原料罐中。有效成分的一次回收率大于96.8％左右，二次回收率接近100％。

本发明渗透汽化法生产工艺简单，不引入任何杂质组分，产品质量高，能耗低，绿色环保，占地面积小，大大降低了高浓度叔丁醇的生产成本。

Claims

1.一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，从叔丁醇稀水溶液中将叔丁醇与水的分离采用膜分离技术，其特征在于：分离工艺流程包括以下步骤，将叔丁醇稀水溶液在加热器中加热到60～105℃后进入真空罩内，真空罩内透水膜将膜分离器分隔为上游侧、下游侧两个室，上游侧为液相室，下游侧为汽相室，汽相室与真空系统相连接，通过真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的绝压，叔丁醇稀水溶液经过膜分离器将叔丁醇和水分离，在膜分离器出口处得到高浓度叔丁醇产品，水经膜渗透在膜分离器下游侧汽相室，在真空低压下经汽化冷凝从叔丁醇中分离出来。

2.根据权利要求1所述的一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，其特征在于：所述的膜分离器中膜采用透水膜，透水膜在下列聚乙烯醇/聚丙烯腈复合膜、壳聚糖/聚丙烯腈复合膜和NaA型分子筛膜中选取一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，其特征在于：通过多个膜分离器的并联、串联组合达到不同的生产能力及不同的处理要求。

4.根据权利要求1所述的一种用渗透汽化法生产高浓度叔丁醇的新工艺，其特征在于：在加热步骤前，将叔丁醇稀水溶液进入换热器中，通过吸收产品物料的热量将原料预热。

5.一种由权利要求1或2或3或4中任意一项所获得的高浓度叔丁醇产品，其特征在于：高浓度叔丁醇产品水含量从0.01％～10wt％。