CN219596301U - 一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置，包括依次相互连接的原料罐、原料泵、加热器，致密渗透汽化透水膜组包括第一入口和第一渗余侧出口，第一入口与所述加热器连通；致密渗透汽化透甲醇膜组包括第二入口和第二渗余侧出口，第二入口和致密渗透汽化透水膜组的第一渗余侧出口连通；致密渗透汽化膜组包括第三入口和第三渗余侧出口，第三入口和致密渗透汽化透甲醇膜组的第二渗余侧出口连通，第三渗余侧出口用于连通储液罐。本实用新型可将工业级丙二醇甲醚的杂质进行去除，提高产品纯度高，所得丙二醇甲醚纯度为99.999％。

Description

一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种高纯化学试剂领域，特别涉及一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置。

背景技术

丙二醇甲醚是一种十分重要的中间体化合物。由于其既含有疏水功能团-醚键，能够溶解亲油化合物，又含有亲水基团-羟基，能够溶解水溶性物质，所以它作为一种通用溶剂被广泛应用于涂层材料、油漆、防冻剂、印刷、皮革染色、电子化学品等领域，高纯丙二醇甲醚常被用作光刻胶生产工艺中的剥离剂、光阻稀释剂、硅片清洗剂等，其杂质含量对半导体产品品质有着重要的影响。

工业化采用环氧丙烷法生产的丙二醇甲醚生产中，会产生两种同分异构体，分别为丙二醇甲醚和2-甲氧基-1-丙醇，另外还会产生水。水与丙二醇甲醚存在共沸现象，不能通过普通精馏手段分离。丙二醇甲醚和2-甲氧基-1-丙醇作为同分异构体分离，两者沸点相差1℃，通过精馏过程两者较难分离。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置，该装置可将工业级丙二醇甲醚的杂质进行去除，提高产品纯度高。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置，包括依次相互连接的原料罐、原料泵、加热器，所述制备装置还包括：

致密渗透汽化透水膜组，所述致密渗透汽化透水膜组可将粗制丙二醇甲醚溶液中的水去除并且包括第一入口和第一渗余侧出口，所述第一入口与所述加热器连通；

致密渗透汽化透甲醇膜组，所述致密渗透汽化透甲醇膜组可将粗制丙二醇甲醚溶液中的甲醇去除并且包括第二入口和第二渗余侧出口，所述第二入口和所述致密渗透汽化透水膜组的第一渗余侧出口连通；

致密渗透汽化膜组，所述致密渗透汽化膜组可将粗制丙二醇甲醚溶液中的2-甲氧基-1-丙醇去除得到高纯度丙二醇甲醚并且包括第三入口和第三渗余侧出口，所述第三入口和所述致密渗透汽化透甲醇膜组的第二渗余侧出口连通，所述第三渗余侧出口用于连通储液罐。

进一步的，所述致密渗透汽化透水膜组还包括第一渗透侧出口，所述第一渗透侧出口依次连通有第一级冷凝器和第一渗透液回收罐，所述第一渗透液回收罐用于回收丙二醇甲醚中的水。

进一步的，所述致密渗透汽化透甲醇膜组还包括第二渗透侧出口，所述第二渗透侧出口依次连通有第二级冷凝器和第二渗透液回收罐，所述第二渗透液回收罐可将丙二醇甲醚中甲醇回收。

进一步的，所述致密渗透汽化膜组还包括第三渗透侧出口，所述第三渗透侧出口依次连通有第三级冷凝器和第三渗透液回收罐，所述第三渗透液回收罐可将丙二醇甲醚中2-甲氧基-1-丙醇进行回收。

进一步的，所述高纯度丙二醇甲醚的制备装置还包括真空泵，所述第一级冷凝器、第二级冷凝器和第三级冷凝器均与所述真空泵连通。

进一步的，所述致密渗透汽化透甲醇膜组中的致密渗透汽化透甲醇膜包括第一层、第二层以及第三层，其中第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第一层选自氧化铝、刚玉、莫来石中的一种；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第二层选自氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第三层为以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷复合膜。

进一步的，所述致密渗透汽化透甲醇膜的第一层平均孔径为500～1000nm，第二层平均孔径为2～100nm，第三层的厚度为5～20μm。

进一步的，所述致密渗透汽化膜组中的致密渗透汽化膜的结构包括第一层、第二层及第三层，所述致密渗透汽化透膜的第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层；

所述致密渗透汽化膜的第一层选自氧化铝、刚玉、莫来石中的一种；

所述致密渗透汽化膜的第二层选自氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种；

所述致密渗透汽化膜的第三层为以UiO-66掺杂PDMS组成的致密膜。

进一步的，所述致密渗透汽化膜的第一层平均孔径为500～1000nm，第二层平均孔径为2～100nm，第三层的厚度为5～20μm。

进一步的，所述致密渗透汽化透水膜组中的致密渗透汽化透水膜厚度为5～20μm，所述致密渗透汽化透水膜选自分子筛膜、壳聚糖膜、二氧化硅膜、PVA膜中的一种或多种。

进一步的，所述致密渗透汽化透水膜还可选自对分子筛膜、壳聚糖膜、二氧化硅膜、PVA膜中纳米粒子掺杂或者对其进行改性使用。

进一步的，所述加热器加热温度为50～100℃，致密渗透汽化透水膜组、致密渗透汽化透甲醇膜组和致密渗透汽化膜组的操作温度为50～100℃。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的一级膜脱水、二级膜去除甲醇和三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇共用一套渗透汽化系统，通过不同功能膜的组合，同时实现除水和除有机杂质的两个目的，加热系统和真空系统共用，可有效降低设备投资，降低成本。

2、本实用新型采用了聚丙烯酸修饰聚碳硅烷的复合膜，对甲醇有优先选择性，聚碳硅烷的复合膜通过调控交联温度，可以得到不同孔径的膜结构，形成的微结构对甲醇具有优先选择性，比其他组分的渗透速率更快，通量更大，从而达到去除甲醇的目的。

3、本实用新型采用了UiO-66掺杂PDMS的分离膜，UiO-66具有规整的孔径为0.6nm的无机结构，稳定性好，对2-甲氧基-1-丙醇有优先选择性，通过优先吸附和孔径筛分效应，进行2-甲氧基-1-丙醇和丙二醇甲醚的分离。

4、本实用新型的二级膜去除甲醇和三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇采用陶瓷基膜，具有很好的耐溶剂性。

附图说明

图1为本实用新型高纯度丙二醇甲醚的制备装置示意图；

1、原料罐；2、原料泵；3、加热器；4、致密渗透汽化透水膜组；40、第一入口；42、第一级冷凝器；43、第一渗余侧；430、第一渗余侧出口；44、第一渗透侧；440、第一渗透侧出口；5、致密渗透汽化透甲醇膜组；50、第二入口；52、第二级冷凝器；53、第二渗余侧；530、第二渗余侧出口；54、第二渗透侧；540、第二渗透侧出口；6、致密渗透汽化膜组；60、第三入口；62、第三级冷凝器；63、第三渗余侧；630、第三渗余侧出口；64、第三渗透侧；640、第三渗透侧出口；7、第一渗透液回收罐；8、第二渗透液回收罐；9、第三渗透液回收罐；10、储液罐；11、真空泵。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本实用新型的技术内容。应理解，以下实施例用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下述示例具体的制备方法参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

如图1，一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置，主要包括依次相互连接的原料罐1、原料泵2、加热器3、致密渗透汽化透水膜组4、致密渗透汽化透甲醇膜组5、致密渗透汽化膜组6。

致密渗透汽化透水膜组4包括第一入口40和第一渗透侧出口440，第一入口40依次连通有加热器3、原料泵2和原料罐1，第一渗透侧出口440依次连通有第一级冷凝器42、第一渗透液回收罐7，第一渗透液回收罐7用于回收丙二醇甲醚中的水。

致密渗透汽化透甲醇膜组5包括第二入口50和第二渗透侧出口540，第二入口50和致密渗透汽化透水膜组4的第一渗余侧出口430连通，第二渗透侧出口540依次连通有第二级冷凝器62、第二渗透液回收罐8，第二渗透液回收罐8可将丙二醇甲醚中的甲醇回收，避免对环境造成危害。

致密渗透汽化膜组6包括第三入口60、第三渗余侧出口630和第三渗透侧出口640，第三入口60和致密渗透汽化透甲醇膜组5的第二渗余侧出口530连通，第三渗透侧出口640依次连通有第三级冷凝器62、第三渗透液回收罐9，第三渗透液回收罐9便于将丙二醇甲醚中的2-甲氧基-1-丙醇进行回收，第三渗余侧出口630用于连通储液罐10，用于储存所得到的高纯度丙二醇甲醚溶液。

高纯度丙二醇甲醚的制备装置还包括真空泵11，第一级冷凝器42、第二级冷凝器52和第三级冷凝器62均与真空泵11连通，本实施例第一级冷凝器42、第二级冷凝器52和第三级冷凝器62均共用一套真空系统提供动力，可有效降低设备投资，降低成本。

本实施例中的致密渗透汽化透水膜组4和原料罐1之间只设置一套加热器，致密渗透汽化透水膜组4、致密渗透汽化透甲醇膜组5和致密渗透汽化膜组6之间仅共用一套加热系统，有效降低设备投资，降低成本。

本实用新型的致密渗透汽化透水膜组4脱水、致密渗透汽化透甲醇膜组5去除甲醇和致密渗透汽化膜组6去除2-甲氧基-1-丙醇共用一套渗透汽化系统，通过不同功能膜的组合，同时实现除水和除有机杂质的两个目的，加热系统和真空系统共用，可有效降低设备投资，降低成本。

本实用新型，致密渗透汽化透甲醇膜组5中的致密渗透汽化透甲醇膜的结构为三层，致密渗透汽化透甲醇膜的第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层。

进一步的，致密渗透汽化透甲醇膜的第一层选自氧化铝、刚玉、莫来石中的一种。

进一步的，致密渗透汽化透甲醇膜的第二层选自氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种。

进一步的，致密渗透汽化透甲醇膜的第三层为以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷复合膜。

进一步的，致密渗透汽化透甲醇膜的第一层平均孔径为500～1000nm，第二层平均孔径为2～100nm，第三层的厚度为5～20μm。

本实用新型中致密渗透汽化膜组6中的致密渗透汽化膜的结构为三层，致密渗透汽化透膜的第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层。

进一步的，致密渗透汽化膜的第一层选自氧化铝、刚玉、莫来石中的一种。

进一步的，致密渗透汽化膜的第二层选自氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种。

进一步的，致密渗透汽化膜的第三层为以UiO-66掺杂PDMS组成的致密膜。

进一步的，致密渗透汽化膜的第一层平均孔径为500～1000nm，第二层平均孔径为2～100nm，第三层的厚度为5～20μm。

致密渗透汽化透水膜组4中的致密渗透汽化透水膜厚度为5～20μm，致密渗透汽化透水膜选自分子筛膜、壳聚糖膜、二氧化硅膜、PVA膜、改性膜中的一种或多种。

进一步的，致密渗透汽化透水膜还可选自对分子筛膜、壳聚糖膜、二氧化硅膜、PVA膜中纳米粒子掺杂或者对其进行改性使用。

进一步的，加热器加热温度为50～100℃。

本实用新型还提供上述高纯度丙二醇甲醚的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤S1：将粗制的丙二醇甲醚溶液送入原料罐1，再经加热器3加热备用；

一级膜脱水：将步骤S1所得加热后粗制的丙二醇甲醚溶液输送入致密渗透汽化透水膜组中进行渗透汽化，水有选择的透过致密渗透汽化透水膜成为渗透蒸汽并在第一渗透侧富集，第一渗透侧在1000～8000Pa下抽真空，所述第一渗透侧的渗透蒸汽经第一级冷凝器的冷凝温度-15～0℃下形成第一渗透液，第一渗透液90%～98%为水，致密渗透汽化透水膜的第一渗余侧得到第一渗余液，第一渗余液为含有甲醇及2-甲氧基-1-丙醇的丙二醇甲醚溶液。

二级膜去除甲醇：将步骤S2所得第一渗余液输送至致密渗透汽化透甲醇膜组中进行渗透汽化，甲醇有选择的透过致密渗透汽化透甲醇膜成为渗透蒸汽并在第二渗透侧富集，第二渗透侧在1000～8000Pa下抽真空，第二渗透侧的渗透蒸汽经第二级冷凝器的冷凝温度-15～0℃下形成第二渗透液，第一渗透液90%～98%为甲醇，致密渗透汽化透甲醇膜的第二渗余侧得到第二渗余液，第二渗余液为含有2-甲氧基-1-丙醇的丙二醇甲醚溶液。

步骤S4：三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇：将步骤S3所得的第二渗余液输送至致密渗透汽化膜组中进行渗透汽化，2-甲氧基-1-丙醇有选择的透过致密渗透汽化膜成为渗透蒸汽并在第三渗透侧富集，第三渗透侧在1000～8000Pa下抽真空，第三渗透侧的渗透蒸汽经第三级冷凝器的冷凝温度-15～0℃下形成第三渗透液，第一渗透液90%～98%为2-甲氧基-1-丙醇，致密渗透汽化膜的第三渗余侧得到第三渗余液，第三渗余液为高纯度丙二醇甲醚溶液。

步骤S3中致密渗透汽化透甲醇膜采用如下方法制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡30～60min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa下空气吹洗5～20min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.05～0.2m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂5～60s，然后在30～50℃下干燥2～4h；

步骤（3）涂膜：将分子量为4000的聚碳硅烷粉末溶解到对二甲苯中，配置成浓度为1～10%的涂膜液，再将涂膜液以0.05～0.2m/s的升降速度浸涂到步骤（2）所得到的膜表面上，浸涂5～60s得到复合膜前体；

步骤（4）固化：将步骤（3）的复合膜前体在150～300℃的空气流下固化2～5小时，然后在N₂气氛下于750℃加热0.5h，加热速率约20～50℃/min；

步骤（5）修饰：将聚丙烯酸粉末溶解在85～95℃热水中，配制成浓度为1～3%的聚丙烯酸溶液，再加入为聚丙烯酸质量的1～3%的正硅酸乙酯，搅拌2～6小时，然后以升降速度0.05～0.2m/s在步骤4的膜上浸涂5～60s，最后在100～150℃干燥2～4h，得致密渗透汽化透甲醇膜。

步骤S4中致密渗透汽化膜采用如下方法制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡30～60min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa空气吹洗5～20min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.05～0.2m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂5～60s，然后在30～50℃下干燥2～4h；

步骤（3）MOFs（UiO-66）制备：将ZrCl4溶解在一半量的DMF中，然后向其中加入乙酸溶液，超声处理10min，再将对苯二甲酸溶解在剩余的一半DMF中，然后将对苯二甲酸溶液倒入ZrCl4溶液中，并加水于室温下搅拌30min，待搅拌结束后将所得溶液转移到内衬四氟的不锈钢高压釜，在120°C的对流烘箱放置72h进行合成，合成结束后将悬浮液离心，最后用乙醇洗涤3～5次，并在25～50℃，10～30 kPa下真空干燥2～6h；

步骤（3）中ZrCl4：对苯二甲酸：水：乙酸：DMF的摩尔比为1:1:1:150:500。

步骤（4）涂膜液制备：取一定质量的羟基端聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与3～10倍PDMS重量的正庚烷混合，搅拌15min，使PDMS 充分溶解，然后加入3～20%PDMS重量的交联剂正硅酸乙酯（TEOS）搅拌10～20min，最后加入0.01～5%PDMS重量的催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌10～20min进行预交联，得聚合物溶液；再将质量分数为1～5wt%的MOF加入聚合物溶液中，在80°C连续超声1～4h直至MOF颗粒完全分散开，制得涂膜液；

步骤（5）涂膜：将步骤（4）所得涂膜液以0.05～0.2m/s的升降速度浸涂在步骤2得到的基膜上5～60s，并在室温下挥发4h，最后在80～100℃干燥2～4h，得致密渗透汽化膜。

本实用新型采用了聚丙烯酸修饰聚碳硅烷的复合膜，对甲醇有优先选择性，聚碳硅烷的复合膜通过调控交联温度，可以得到不同孔径的膜结构，形成的微结构对甲醇具有优先选择性，比其他组分的渗透速率更快，通量更大，从而达到去除甲醇的目的。

本实用新型采用了UiO-66掺杂PDMS的分离膜，UiO-66具有规整的孔径为0.6nm的无机结构，稳定性好，对2-甲氧基-1-丙醇有优先选择性，通过优先吸附和孔径筛分效应，进行2-甲氧基-1-丙醇和丙二醇甲醚的分离。

UiO-66别名MOFs为金属-有机骨架材料，作为一种相对新型的多孔材料，具有结构可裁剪性、多样性，具备有机高分子化合物和无机化合物的共同特性。

本实用新型的二级膜去除甲醇和三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇采用陶瓷基膜，具有很好的耐溶剂性。

下面结合具体的实施例，用于进一步说明和描述本实用新型的构思，但并不意味着本实用新型仅限于下列描述的具体方案。在实施例中取值为本实用新型所述范围的任一具体数值，均为可实施。

实施例1

步骤S1：将含有0.01wt% 水和0.01wt% 2-甲氧基-1-丙醇含量的粗制的丙二醇甲醚溶液以1000kg/h进入原料罐1中，在加热器3下加热60℃后备用；

步骤S2：一级膜脱水：将步骤S1所得加热后粗制的丙二醇甲醚溶液输送进入多巴胺修饰的PVA/PAN复合膜所形成的致密渗透汽化透水膜中进行渗透汽化，水有选择的致密渗透汽化透水膜成为渗透蒸汽并在第一渗透侧44富集，第一渗透侧44在2000 Pa下抽真空，第一渗透侧44的渗透蒸汽经第一级冷凝器42形成第一渗透液，第一渗余液流入第一渗透液回收罐7将丙二醇甲醚中的水去除，致密渗透汽化透水膜的第一渗余侧43得到第一渗余液；

步骤S3：

二级膜去除甲醇：将步骤S2所得第一渗余液输送至以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷膜且厚度为5μm和平均孔径为500nm的载体氧化铝与上层为氧化锆且平均孔径为2nm的管式无机膜所形成的的致密渗透汽化透甲醇膜中进行渗透汽化，甲醇有选择的透过致密渗透汽化透甲醇膜成为渗透蒸汽并在第二渗透侧54富集，第二渗透侧54在2000Pa下抽真空，第二渗透侧54的渗透蒸汽经第二级冷凝器形成第二渗透液，第二渗透液流入第二渗透液回收罐8，致密渗透汽化透甲醇膜的第二渗余侧53得到第二渗余液；

致密渗透汽化透甲醇膜的制备如下：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡30min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa下空气吹洗5min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.05m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂20s，然后在30℃下干燥2h；

步骤（3）涂膜：将分子量为4000的聚碳硅烷粉末溶解到对二甲苯中，配置成浓度为1%的涂膜液，再将涂膜液以0.05m/s的升降速度浸涂到步骤（2）所得到的膜表面上，浸涂20s得到复合膜前体；

步骤（4）固化：将步骤（3）的复合膜前体在150℃的空气流下固化2h，然后在N₂气氛下于750℃加热0.5h，加热速率约20℃/min；

步骤（5）修饰：将聚丙烯酸粉末溶解在85℃热水中，配制成浓度为1%的聚丙烯酸溶液，再加入为聚丙烯酸质量的1%的正硅酸乙酯，搅拌2h，然后以升降速度0.05m/s在步骤4的膜上浸涂20s，最后在100℃干燥2h，得致密渗透汽化透甲醇膜。

步骤S4：

三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇：将步骤S3所得的第二渗余液输送至以UiO-66掺杂PDMS膜且厚度为5μm和平均孔径为500nm的载体氧化铝与上层为氧化锆且平均孔径为2nm的管式无机膜所形成的致密渗透汽化膜中进行渗透汽化，2-甲氧基-1-丙醇有选择的透过致密渗透汽化膜成为渗透蒸汽并在第三渗透侧64富集，第三渗透侧64在2000Pa下抽真空，第三渗透侧64的渗透蒸汽经第三级冷凝器形成第三渗透液，第三渗透液流入第三渗透液回收罐9，致密渗透汽化膜的第三渗余侧63得到高纯度丙二醇甲醚溶液，丙二醇甲醚溶液流入储液罐10；

致密渗透汽化膜组6的第三渗余侧出口630的产品流量为900kg/h，产品的丙二醇甲醚中的水去除到20ppm，丙二醇甲醚的纯度达到99.99%。

致密渗透汽化膜的制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡30min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa空气吹洗5min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.05m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂20s，然后在30℃下干燥2h；

步骤（3）MOFs（UiO-66）制备：将1moL 的ZrCl4溶解在250moL的DMF中，然后向其中加入150moL的乙酸溶液，超声处理10min，再将1moL的对苯二甲酸溶解在剩余250moL的DMF中，然后将对苯二甲酸溶液倒入ZrCl4溶液中，并加1moL水于室温下搅拌30min，待搅拌结束后将所得溶液转移到内衬四氟的不锈钢高压釜，在120°C的对流烘箱放置72h进行合成，合成结束后将悬浮液离心，最后用乙醇洗涤3次，并在25℃，10～30 kPa下真空干燥2h；

步骤（4）涂膜液制备：取一定质量的羟基端聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与3倍PDMS重量的正庚烷混合，搅拌15min，使PDMS 充分溶解，然后加入3%PDMS重量的交联剂正硅酸乙酯（TEOS）搅拌10min，最后加入0.01%PDMS重量的催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌10～20min进行预交联，得聚合物溶液；再将质量分数为1wt%的MOFs加入聚合物溶液中，在80°C连续超声1h直至MOFs颗粒完全分散开，制得涂膜液；

步骤（5）涂膜：将步骤（4）所得涂膜液以0.05m/s的升降速度浸涂在步骤2得到的基膜上20s，并在室温下挥发4h，最后在80℃干燥2h，得致密渗透汽化膜。

实施例2

步骤S1：将含有30wt%水和20wt%2-甲氧基-1-丙醇含量的粗制丙二醇甲醚溶液以1000kg/h进入原料罐1中，在加热器3下加热100℃后备用；

步骤S2：一级膜脱水：将步骤S1所得加热后粗制的丙二醇甲醚溶液输送进入NaA分子筛/莫来石无机复合膜所形成的致密渗透汽化透水膜中进行渗透汽化，水有选择的透过致密渗透汽化透水膜成为渗透蒸汽并在第一渗透侧44富集，第一渗透侧44在8000 Pa下抽真空，第一渗透侧44的渗透蒸汽经第一级冷凝器42形成第一渗透液，第一渗余液流入第一渗透液回收罐7将丙二醇甲醚中的水去除，致密渗透汽化透水膜的第一渗余侧43得到第一渗余液；

步骤S3：

二级膜去除甲醇：将步骤S2所得第一渗余液输送至以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷膜且厚度为20μm和平均孔径为1000nm的载体刚玉与上层为氧化锆且平均孔径为100nm的管式无机膜所形成的的致密渗透汽化透甲醇膜中进行渗透汽化，甲醇有选择的透过致密渗透汽化透甲醇膜成为渗透蒸汽并在第二渗透侧54富集，第二渗透侧54在8000Pa下抽真空，第二渗透侧54的渗透蒸汽经第二级冷凝器形成第二渗透液，第二渗透液流入第二渗透液回收罐8，致密渗透汽化透甲醇膜的第二渗余侧53得到第二渗余液；

致密渗透汽化透甲醇膜的制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡45min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa下空气吹洗15min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.1m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂40s，然后在40℃下干燥3h；

步骤（3）涂膜：将分子量为4000的聚碳硅烷粉末溶解到对二甲苯中，配置成浓度为5%的涂膜液，再将涂膜液以0.1m/s的升降速度浸涂到步骤（2）所得到的膜表面上，浸涂40s得到复合膜前体；

步骤（4）固化：将步骤（3）的复合膜前体在210℃的空气流下固化4h，然后在N₂气氛下于750℃加热0.5h，加热速率约35℃/min；

步骤（5）修饰：将聚丙烯酸粉末溶解在90℃热水中，配制成浓度为2%的聚丙烯酸溶液，再加入为聚丙烯酸质量的2%的正硅酸乙酯，搅拌4h，然后以升降速度0.1m/s在步骤4的膜上浸涂40s，最后在120℃干燥3h，得致密渗透汽化透甲醇膜。

步骤S3：三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇：将步骤S3所得的第二渗余液输送至以UiO-66掺杂PDMS膜且厚度为20μm和平均孔径为1000nm的载体刚玉与上层为氧化锆且平均孔径为100nm的管式无机膜所形成的致密渗透汽化膜中进行渗透汽化，2-甲氧基-1-丙醇有选择的透过致密渗透汽化膜成为渗透蒸汽并在第三渗透侧64富集，第三渗透侧64在8000Pa下抽真空，第三渗透侧64的渗透蒸汽经第三级冷凝器形成第三渗透液，第三渗透液流入第三渗透液回收罐9，致密渗透汽化膜的第三渗余侧63得到高纯度丙二醇甲醚溶液，丙二醇甲醚溶液流入储液罐10；

致密渗透汽化膜的制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡40min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa空气吹洗15min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.1m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂40s，然后在40℃下干燥3h；

步骤（3）MOFs（UiO-66）制备：将2moL的ZrCl4溶解在500moL的DMF中，然后向其中加入300moL乙酸溶液，超声处理10min，再将2moL对苯二甲酸溶解在剩余500moLDMF中，然后将对苯二甲酸溶液倒入ZrCl4溶液中，并加2moL水于室温下搅拌30min，待搅拌结束后将所得溶液转移到内衬四氟的不锈钢高压釜，在120°C的对流烘箱放置72h进行合成，合成结束后将悬浮液离心，最后用乙醇洗涤4次，并在40℃，10～30 kPa下真空干燥4h；

步骤（4）涂膜液制备：取一定质量的羟基端聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与7倍PDMS重量的正庚烷混合，搅拌15min，使PDMS 充分溶解，然后加入10%PDMS重量的交联剂正硅酸乙酯（TEOS）搅拌15min，最后加入3%PDMS重量的催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌15min进行预交联，得聚合物溶液；再将质量分数为4wt%的MOFs加入聚合物溶液中，在80°C连续超声3h直至MOFs颗粒完全分散开，制得涂膜液；

步骤（5）涂膜：将步骤（4）所得涂膜液以0.1m/s的升降速度浸涂在步骤2得到的基膜上40s，并在室温下挥发4h，最后在90℃干燥3h，得致密渗透汽化膜。

致密渗透汽化膜组6的第三渗余侧出口630的产品流量为400kg/h，产品的丙二醇甲醚中的水去除到10ppm，丙二醇甲醚的纯度达到99.999%。

实施例3

步骤S1：将含有5wt% 水和5wt% 2-甲氧基-1-丙醇含量的粗制丙二醇甲醚溶液以1000kg/h进入原料罐1中，在加热器3下加热80℃后备用；

步骤S2：一级膜脱水：将步骤S1所得加热后粗制的丙二醇甲醚溶液输送进入NaA分子筛/莫来石无机复合膜所形成的致密渗透汽化透水膜中进行渗透汽化，水有选择的透过致密渗透汽化透水膜成为渗透蒸汽并在第一渗透侧44富集，第一渗透侧44在5000 Pa下抽真空，第一渗透侧44的渗透蒸汽经第一级冷凝器42形成第一渗透液，第一渗余液流入第一渗透液回收罐7将丙二醇甲醚中的水去除，致密渗透汽化透水膜的第一渗余侧43得到第一渗余液；

步骤S3：二级膜去除甲醇：将步骤S2所得第一渗余液输送至以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷膜且厚度为10μm和平均孔径为800nm的载体氧化铝与上层为氧化锆且平均孔径为50nm的管式无机膜所形成的的致密渗透汽化透甲醇膜中进行渗透汽化，甲醇有选择的透过致密渗透汽化透甲醇膜成为渗透蒸汽并在第二渗透侧54富集，第二渗透侧54在5000Pa下抽真空，第二渗透侧54的渗透蒸汽经第二级冷凝器形成第二渗透液，第二渗透液流入第二渗透液回收罐8，致密渗透汽化透甲醇膜的第二渗余侧53得到第二渗余液；

致密渗透汽化透甲醇膜的制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡60min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa下空气吹洗20min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.2m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂60s，然后在50℃下干燥4h；

步骤（3）涂膜：将分子量为4000的聚碳硅烷粉末溶解到对二甲苯中，配置成浓度为10%的涂膜液，再将涂膜液以0.2m/s的升降速度浸涂到步骤（2）所得到的膜表面上，浸涂60s得到复合膜前体；

步骤（4）固化：将步骤（3）的复合膜前体在300℃的空气流下固化5h，然后在N₂气氛下于750℃加热0.5h，加热速率约50℃/min；

步骤（5）修饰：将聚丙烯酸粉末溶解在95℃热水中，配制成浓度为3%的聚丙烯酸溶液，再加入为聚丙烯酸质量的3%的正硅酸乙酯，搅拌6小时，然后以升降速度0.2m/s在步骤4的膜上浸涂60s，最后在150℃干燥4h，得致密渗透汽化透甲醇膜。

步骤S4：三级膜去除2-甲氧基-1-丙醇：将步骤S3所得的第二渗余液输送至以UiO-66掺杂PDMS膜且厚度为10μm和平均孔径为800nm的载体氧化铝与上层为氧化锆且平均孔径为50nm的管式无机膜所形成的致密渗透汽化膜中进行渗透汽化，2-甲氧基-1-丙醇有选择的透过致密渗透汽化膜成为渗透蒸汽并在第三渗透侧64富集，第三渗透侧64在5000Pa下抽真空，第三渗透侧64的渗透蒸汽经第三级冷凝器形成第三渗透液，第三渗透液流入第三渗透液回收罐9，致密渗透汽化膜的第三渗余侧63得到高纯度丙二醇甲醚溶液，丙二醇甲醚溶液流入储液罐10；

致密渗透汽化膜的制备：

步骤（1）预堵孔：将管式无机膜在水中浸泡60min，待浸泡结束后，再将管式无机膜在0.1～0.2MPa空气吹洗20min备用；

步骤（2）过渡层制备：将预堵孔后的管式无机膜浸入水玻璃溶液中，以0.2m/s的升降速度对膜外表面进行浸涂60s，然后在50℃下干燥4h；

步骤（3）MOFs（UiO-66）制备：将4 moL的ZrCl4溶解在1000moL的DMF中，然后向其中加入600moL乙酸溶液，超声处理10min，再将4moL对苯二甲酸溶解在剩余1000moL的DMF中，然后将对苯二甲酸溶液倒入ZrCl4溶液中，并加4moL水于室温下搅拌30min，待搅拌结束后将所得溶液转移到内衬四氟的不锈钢高压釜，在120°C的对流烘箱放置72h进行合成，合成结束后将悬浮液离心，最后用乙醇洗涤5次，并在50℃，10～30 kPa下真空干燥6h；

步骤（4）涂膜液制备：取一定质量的羟基端聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚体与10倍PDMS重量的正庚烷混合，搅拌15min，使PDMS 充分溶解，然后加入20%PDMS重量的交联剂正硅酸乙酯（TEOS）搅拌20min，最后加入5%PDMS重量的催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌20min进行预交联，得聚合物溶液；再将质量分数为5wt%的MOFs加入聚合物溶液中，在80°C连续超声4h直至MOFs颗粒完全分散开，制得涂膜液；

步骤（5）涂膜：将步骤（4）所得涂膜液以0.2m/s的升降速度浸涂在步骤2得到的基膜上60s，并在室温下挥发4h，最后在100℃干燥4h，得致密渗透汽化膜。

致密渗透汽化膜组6的第三渗余侧出口630的产品流量为850kg/h，产品的丙二醇甲醚中的水去除到5ppm，丙二醇甲醚的纯度达到99.999%。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高纯度丙二醇甲醚的制备装置，包括依次相互连接的原料罐（1）、原料泵（2）、加热器（3）其特征在于，所述制备装置还包括：

致密渗透汽化透水膜组（4），所述致密渗透汽化透水膜组（4）可将粗制丙二醇甲醚溶液中的水去除并且包括第一入口（40）和第一渗余侧出口（430），所述第一入口（40）与所述加热器（3）连通；

致密渗透汽化透甲醇膜组（5），所述致密渗透汽化透甲醇膜组（5）可将粗制丙二醇甲醚溶液中的甲醇去除并且包括第二入口（50）和第二渗余侧出口（530），所述第二入口（50）和所述致密渗透汽化透水膜组（4）的第一渗余侧出口（430）连通；

致密渗透汽化膜组（6），所述致密渗透汽化膜组（6）可将粗制丙二醇甲醚溶液中的2-甲氧基-1-丙醇去除得到高纯度丙二醇甲醚并且包括第三入口（60）和第三渗余侧出口（630），所述第三入口（60）和所述致密渗透汽化透甲醇膜组（5）的第二渗余侧出口（530）连通，所述第三渗余侧出口（630）用于连通储液罐（10）。

2.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于：

所述致密渗透汽化透水膜组（4）还包括第一渗透侧出口（440），所述第一渗透侧出口（440）依次连通有第一级冷凝器（42）和第一渗透液回收罐（7），所述第一渗透液回收罐（7）用于回收丙二醇甲醚中的水。

3.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于：

所述致密渗透汽化透甲醇膜组（5）还包括第二渗透侧出口（540），所述第二渗透侧出口（540）依次连通有第二级冷凝器（52）和第二渗透液回收罐（8），所述第二渗透液回收罐（8）可将丙二醇甲醚中甲醇回收。

4.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于：

所述致密渗透汽化膜组（6）还包括第三渗透侧出口（640），所述第三渗透侧出口（640）依次连通有第三级冷凝器（62）和第三渗透液回收罐（9），所述第三渗透液回收罐（9）可将丙二醇甲醚中2-甲氧基-1-丙醇进行回收。

5.根据权利要求2所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于，所述高纯度丙二醇甲醚的制备装置还包括真空泵（11），所述第一级冷凝器（42）、第二级冷凝器（52）和第三级冷凝器（62）均与所述真空泵（11）连通。

6.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于，所述致密渗透汽化透甲醇膜组（5）中的致密渗透汽化透甲醇膜包括第一层、第二层以及第三层，其中第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层。

7.根据权利要求6所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于：

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第一层选自氧化铝、刚玉、莫来石中的一种；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第二层选自氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第三层为以聚丙烯酸修饰的聚碳硅烷复合膜；

所述致密渗透汽化透甲醇膜的第一层平均孔径为500～1000nm，第二层平均孔径为2～100nm，第三层的厚度为5～20μm。

8.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于，所述致密渗透汽化膜组（6）中的致密渗透汽化膜的结构包括第一层、第二层及第三层，所述致密渗透汽化膜的第一层和第二层均为非对称的管式无机膜、第三层为有效分离层。

9.根据权利要求1所述的高纯度丙二醇甲醚的制备装置，其特征在于，所述致密渗透汽化透水膜组（4）中的致密渗透汽化透水膜厚度为5～20μm，所述致密渗透汽化透水膜选自分子筛膜、壳聚糖膜、二氧化硅膜、PVA膜中的一种或多种。