專利名稱：一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離技術(shù)，特別是公開一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，提純濃縮水的質(zhì)量濃度為0.1％～20％的叔丁醇稀水溶液，生產(chǎn)無水叔丁醇。
背景技術(shù)：
作為一種新型石化產(chǎn)品，高濃度叔丁醇有很大的市場(chǎng)潛力和市場(chǎng)效益。高濃度叔丁醇產(chǎn)品可大量用于燃料油添加劑，以提高汽油的辛烷值。高濃度叔丁醇作為溶劑使用也相當(dāng)廣泛，可用作硝化纖維素和合成樹脂的溶劑和稀釋劑。叔丁醇的鄰苯二甲酸酯、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劑。叔丁醇作為苯酚烷基化劑制得的叔丁基苯酚是合成塑料行業(yè)重要的抗氧劑和穩(wěn)定劑，又是油溶性酚醛樹脂的中間體。無水叔丁醇是兩步氣相直接氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的原料，這一方法已成為目前生產(chǎn)有機(jī)玻璃的重要工藝路線。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劑，叔丁醇還用于其它除草劑合成。叔丁醇除用于制變性酒精外，還用于合成果子香精，合成農(nóng)藥，制叔丁胺等，也可用于制造高純度異丁烯等。
目前，從叔丁醇稀水溶液中制取高濃度產(chǎn)品的方法有共沸精餾、萃取精餾、吸附等方法。但這些傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法存在著生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能耗高的缺點(diǎn)，有的方法中還要引入含有雜質(zhì)成份萃取劑等，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是從叔丁醇稀水溶液中，通常稱為叔丁醇原料(下同)，將叔丁醇與水進(jìn)行分離，提供一種生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，利用滲透汽化膜分離技術(shù)提純、濃縮含水0.1％～20％(質(zhì)量濃度，下同)的叔丁醇溶液，獲得含水0.01～10％的高濃度叔丁醇，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明工藝是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，從叔丁醇稀水溶液中將叔丁醇與水的分離采用膜分離技術(shù)，其特征在于分離工藝流程包括以下步驟，將叔丁醇稀水溶液在加熱器中加熱到60～105℃后進(jìn)入真空罩內(nèi)，真空罩內(nèi)透水膜將膜分離器分隔為上游側(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的絕壓，叔丁醇稀水溶液經(jīng)過膜分離器將叔丁醇和水分離，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，水經(jīng)膜滲透在膜分離器下游側(cè)汽相室，在真空低壓下經(jīng)汽化冷凝從叔丁醇中分離出來。
其中滲透汽化膜采用透水膜。
叔丁醇原料中水含量從0.1％～20wt％。
產(chǎn)品水含量從0.01％～10wt％。
在加熱步驟前，可以將叔丁醇原料進(jìn)入換熱器中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱。
所述透水膜選自聚乙烯醇/聚丙烯腈復(fù)合膜、殼聚糖/聚丙烯腈復(fù)合膜或NaA型分子篩膜。
滲透汽化技術(shù)用于液體混合物的分離，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務(wù)。它特別適于蒸餾法難于分離或不能分離的近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物以及同分異構(gòu)體的分離；對(duì)有機(jī)溶劑及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機(jī)污染物的分離具有明顯的技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)；還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成物不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。滲透汽化技術(shù)在石油化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景及市場(chǎng)，被專家們稱之為二十一世紀(jì)最有前途的高技術(shù)之一。
本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.叔丁醇產(chǎn)品質(zhì)量好，不含任何雜質(zhì)組分，可作為藥用或燃料油添加劑使用，拓寬了產(chǎn)品的使用范圍。
2.更少的能量消耗，大大降低了生產(chǎn)成本。
3.產(chǎn)品損耗少，收率高。
4.工藝簡(jiǎn)單，占地面積小，便于放大與集成。
5.膜的選擇范圍廣，具有優(yōu)先透水性能的有機(jī)膜或無機(jī)膜均可使用，如目前已經(jīng)商品化的PVA(聚乙烯醇)/PAN(聚丙烯腈)復(fù)合膜、CS(殼聚糖)/PAN復(fù)合膜、NaA型分子篩膜等。
四
附圖 是本發(fā)明工藝流程示意圖。
圖中1、原料罐；2、泵；3、閥門；4、換熱器；5、加熱器；6、真空罩；7、膜分離器；8、冷凝系統(tǒng)；9、真空泵；10.、冷凝液儲(chǔ)罐；11、產(chǎn)品罐。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明制備高濃度叔丁醇按以下步驟根據(jù)附圖，將叔丁醇稀水溶液置于原料罐1中，水含量從0.1％～20wt％，溫度范圍為10～85℃。用泵2將原料抽出，經(jīng)過閥門3，進(jìn)入換熱器4中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱到20～85℃，然后進(jìn)入加熱器5，通過蒸汽、電或熱水等多種加熱方式，將原料加熱到60～105℃范圍內(nèi)一個(gè)特定的溫度，維持0.1～1MPa的壓力，進(jìn)入真空罩6內(nèi)。真空罩內(nèi)，透水膜將膜分離器7分隔為上游測(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵9的抽吸保持1～50mmHg的絕壓。在真空罩內(nèi)滲透汽化膜分離器的液相室中，液相物料在膜的上游側(cè)流過，透水膜對(duì)料液中的水分子有選擇通過性，水分子溶解吸附于膜表面，在兩側(cè)蒸汽分壓差的作用下優(yōu)先擴(kuò)散通過。隨著液相物料在膜面沿流道的流動(dòng)，原料中的水含量逐漸減小，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，產(chǎn)品水含量從0.01％～10wt％，溫度范圍為10～85℃。通過多個(gè)膜分離器的并聯(lián)、串聯(lián)組合及中間加熱器的使用，可以達(dá)到不同的生產(chǎn)能力和不同的處理要求。膜分離器出口的液相產(chǎn)品物料可以先將原料預(yù)熱再進(jìn)入產(chǎn)品罐11中，也可以直接進(jìn)入下一步的工藝。真空罩將通過高分子膜滲透到下游側(cè)的組分收集起來，由于其蒸汽分壓小于當(dāng)前真空度下的飽和蒸汽壓而在膜表面汽化，隨后通過管路進(jìn)入冷凝系統(tǒng)8，冷凝溫度為-20～10℃，冷凝下來即得滲透液，水含量從0.1％～99.9wt％，進(jìn)入冷凝液儲(chǔ)罐10中，可用精餾法進(jìn)行回收處理。
實(shí)施例1將叔丁醇質(zhì)量含量85％的稀水溶液置于10m3容積的原料罐中，原料溫度為常溫25℃。用額定流量0.6m3/h，揚(yáng)程65m的離心泵將原料抽出，流量為300kg/h，進(jìn)入換熱器中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱到60℃，然后進(jìn)入一個(gè)加熱器，用105℃熱水將原料加熱到95℃，進(jìn)入真空罩內(nèi)，膜分離器入口壓力0.3MPa。真空罩內(nèi)，透水膜將膜分離器分隔為上游測(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵的抽吸保持30mmHg的絕壓。在真空罩內(nèi)滲透汽化膜分離器的液相室中，液相物料在膜的上游側(cè)流過，透水膜對(duì)料液中的水分子有選擇通過性，水分子溶解吸附于膜表面，在兩側(cè)蒸汽分壓差的作用下優(yōu)先擴(kuò)散通過。隨著液相物料在膜面沿流道的流動(dòng)，原料中的水含量逐漸減小，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，產(chǎn)品流量251kg/h，水含量小于0.5％，溫度80℃，壓力0.1MPa，與原料換熱后產(chǎn)品溫度降為45℃。透過側(cè)冷凝系統(tǒng)溫度為-10℃，滲透液水含量大于90％，流量49kg/h，用精餾塔提濃后返回原料罐中。有效成分的一次回收率98％左右，二次回收率接近100％。
實(shí)施例2將叔丁醇質(zhì)量含量99％的稀水溶液置于10m3容積的原料罐中，原料溫度為常溫25℃。用額定流量0.6m3/h，揚(yáng)程65m的離心泵將原料抽出，流量為300kg/h，進(jìn)入換熱器中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱到60℃，然后進(jìn)入電加熱器中，將原料加熱到95℃，進(jìn)入真空罩內(nèi)，膜分離器入口壓力0.3MPa。真空罩內(nèi)，透水膜將膜分離器分隔為上游測(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵的抽吸保持10mmHg的絕壓。在真空罩內(nèi)滲透汽化膜分離器的液相室中，液相物料在膜的上游側(cè)流過，透水膜對(duì)料液中的水分子有選擇通過性，水分子溶解吸附于膜表面，在兩側(cè)蒸汽分壓差的作用下優(yōu)先擴(kuò)散通過。隨著液相物料在膜面沿流道的流動(dòng)，原料中的水含量逐漸減小，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，產(chǎn)品流量296.3kg/h，水含量小于0.01％，溫度90℃，壓力0.1MPa，與原料換熱后產(chǎn)品溫度降為55℃。透過側(cè)冷凝系統(tǒng)溫度為-8℃，滲透液水含量大于80％，流量3.7kg/h，用精餾塔提濃后返回原料罐中。有效成分的一次回收率大于99.7％左右，二次回收率接近100％。
實(shí)施例3將叔丁醇質(zhì)量含量85％的稀水溶液置于10m3容積的原料罐中，原料溫度為常溫25℃。用額定流量0.6m3/h，揚(yáng)程65m的離心泵將原料抽出，流量為300kg/h，進(jìn)入換熱器中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱到60℃，然后進(jìn)入蒸汽換熱器中，將原料加熱到95℃，進(jìn)入真空罩內(nèi)，膜分離器入口壓力0.4MPa。真空罩內(nèi)，透水膜將膜分離器分隔為上游測(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵的抽吸保持10mmHg的絕壓。在真空罩內(nèi)滲透汽化膜分離器的液相室中，液相物料在膜的上游側(cè)流過，透水膜對(duì)料液中的水分子有選擇通過性，水分子溶解吸附于膜表面，在兩側(cè)蒸汽分壓差的作用下優(yōu)先擴(kuò)散通過。隨著液相物料在膜面沿流道的流動(dòng)，原料中的水含量逐漸減小，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，產(chǎn)品流量247kg/h，水含量小于0.01％，溫度85℃，壓力0.1MPa，與原料換熱后產(chǎn)品溫度降為45℃。透過側(cè)冷凝系統(tǒng)溫度為-9℃，滲透液水含量大于85％，流量53kg/h，用精餾塔提濃后返回原料罐中。有效成分的一次回收率大于96.8％左右，二次回收率接近100％。
本發(fā)明滲透汽化法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不引入任何雜質(zhì)組分，產(chǎn)品質(zhì)量高，能耗低，綠色環(huán)保，占地面積小，大大降低了高濃度叔丁醇的生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，從叔丁醇稀水溶液中將叔丁醇與水的分離采用膜分離技術(shù)，其特征在于分離工藝流程包括以下步驟，將叔丁醇稀水溶液在加熱器中加熱到60～105℃后進(jìn)入真空罩內(nèi)，真空罩內(nèi)透水膜將膜分離器分隔為上游側(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的絕壓，叔丁醇稀水溶液經(jīng)過膜分離器將叔丁醇和水分離，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，水經(jīng)膜滲透在膜分離器下游側(cè)汽相室，在真空低壓下經(jīng)汽化冷凝從叔丁醇中分離出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，其特征在于所述的膜分離器中膜采用透水膜，透水膜在下列聚乙烯醇/聚丙烯腈復(fù)合膜、殼聚糖/聚丙烯腈復(fù)合膜和NaA型分子篩膜中選取一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，其特征在于通過多個(gè)膜分離器的并聯(lián)、串聯(lián)組合達(dá)到不同的生產(chǎn)能力及不同的處理要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝，其特征在于在加熱步驟前，將叔丁醇稀水溶液進(jìn)入換熱器中，通過吸收產(chǎn)品物料的熱量將原料預(yù)熱。
5.一種由權(quán)利要求1或2或3或4中任意一項(xiàng)所獲得的高濃度叔丁醇產(chǎn)品，其特征在于高濃度叔丁醇產(chǎn)品水含量從0.01％～10wt％。
全文摘要
一種用滲透汽化法生產(chǎn)高濃度叔丁醇的新工藝及其產(chǎn)品，從叔丁醇稀水溶液中將叔丁醇與水的分離采用膜分離技術(shù)，其特征在于分離工藝流程包括以下步驟，將叔丁醇稀水溶液在加熱器中加熱到60～105℃后進(jìn)入真空罩內(nèi)，真空罩內(nèi)透水膜將膜分離器分隔為上游側(cè)、下游側(cè)兩個(gè)室，上游側(cè)為液相室，下游側(cè)為汽相室，汽相室與真空系統(tǒng)相連接，通過真空泵抽吸使汽相室保持1～50mmHg的絕壓，叔丁醇稀水溶液經(jīng)過膜分離器將叔丁醇和水分離，在膜分離器出口處得到高濃度叔丁醇產(chǎn)品，水經(jīng)膜滲透在膜分離器下游側(cè)汽相室，在真空低壓下經(jīng)汽化冷凝從叔丁醇中分離出來。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不列入任何復(fù)雜組合，能耗低、綠色環(huán)保、占地面積小、大大降低無水叔丁醇的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C07C31/00GK1634820SQ200410084448
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者吳光, 陳翠仙, 李繼定, 劉壽山 申請(qǐng)人:上海藍(lán)景膜技術(shù)工程有限公司