[发明专利]一种用于分离甲醇/碳酸二甲酯共沸物的分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于甲醇分离技术范围，特别涉及一种用于分离甲醇/碳酸二甲酯共沸物的分离膜及其膜制备方法。

背景技术

碳酸二甲酯，分子式为CO(OCH₃)₂，简称DMC，其毒性值与无水乙醇相近，是具有环境友好特性的新型化工原料。DMC的工业应用已在国内外引起重视，并在近年来取得了迅猛的发展。DMC化学性质非常活泼，具备环境友好特性；是重要的有机合成中间体和起始原料；还是良好的溶剂及清洗剂，在涂料、医药、电池等领域有广泛应用。DMC作为汽油添加剂可提高汽油辛烷值，其具有三倍于甲基叔丁基醚(MTBE)的含氧量并且挥发性低、可生物降解。

目前，碳酸二甲酯的工业生产方法主要有甲醇氧化羰基化法、酯交换法等。但是无论采取何种方法，反应后得到的产物都是甲醇(以下记为MeOH)与DMC的混合物。常压下，MeOH和DMC形成二元共沸液[MeOH 70％(w)，DMC 30％(w)，共沸温度为64℃]。因此如何打破共沸平衡是纯化DMC的关键。常用的MeOH/DMC共沸液分离方法有：低温结晶法、萃取精馏法、烷烃共沸法和加压精馏法。上述几种分离方法都存在着较大的缺点和不足，例如：溶剂难于选取、操作难度大、安全性差等。相比之下，渗透汽化法能耗低、无污染、操作条件要求较低。美国的Texaco公司研究了用渗透汽化法分离MeOH/DMC的可能性。尽管用渗透汽化工艺可以较完全使MeOH和DMC分离，但由于共沸液中甲醇含量较高，这种工艺并不经济。用精馏与渗透汽化集成过程是较经济的工艺。根据Texaco公司研究显示，对于DMC年产量907吨的规模，这种集成工艺的总费用仅为恒沸精馏的40％。

渗透汽化(Pervaporation，简称PV)，又名渗透蒸发或全蒸发，是一种利用液体混合物中各组分在致密膜内溶解、扩散性能不同而使之分离的新型膜过程。因其具备分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低等优点，渗透汽化特别适用于蒸馏、萃取和吸收等传统方法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点有机混合物溶液的分离；并且对于脱除有机溶剂及混合溶剂中的微量水、分离含少量污染物的废水及回收水溶液中高价值有机组分具有明显的技术和经济优势。它目前处于开发期和发展期，国际学术界的专家们称之为21世纪最有前途的高技术之一。

渗透汽化过程的主要作用元件是膜，评价渗透汽化膜的性能主要有两个指标，即膜的渗透通量和选择性。

1)渗透通量，其定义式为：

J=MAt]]>

式中，M为渗透过膜的渗透液质量；A为膜面积，m²；t为操作时间，h；J为渗透通量，kg/(m²·h)或g/(m²·h)。

2)分离因子α，其定义式为：

α=YA/YBXA/XB]]>

式中，A表示优先透过组分；Y_A与Y_B分别为在渗透物中A与B两种组分的摩尔分数；X_A与X_B分别为料液中A与B两种组分的摩尔分数。

渗透通量和分离系数往往是相互矛盾的。分离系数高的膜，渗透通量一般较小。评价渗透汽化膜性能要综合考虑这两个因素的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于分离甲醇/碳酸二甲酯共沸物的分离膜及其制备方法，其特征在于，所述分离甲醇/碳酸二甲酯共沸液的分离膜为渗透汽化膜，由聚乙烯醇、聚丙烯酸和戊二醛组成，其中，聚乙烯醇与聚丙烯酸的共混质量比为95/5～85/15，聚乙烯醇与戊二醛的质量比为94/6～83/17。

所述制备渗透汽化膜的步骤如下：