[发明专利]一种用于渗透汽化分离苯和环己烷的复合膜及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于渗透汽化分离苯和环己烷的复合膜及其制备方法，属于渗透汽化膜分离技术领域。

背景技术：

苯和环己烷是重要的有机化工原料。其中环己烷是用来生产环己醇、环己酮、聚己内酞胺和聚己二酞己二胺等化工产品的重要原料，是纤维素醚、树脂、蜡、油脂、沥青和橡胶的优良溶剂。工业上生产环己烷的方法可分为两类：苯加氢法和石油烃馏分的分馏精制法。其中苯加氢法是环己烷的主要合成方法，目前世界上80％-85％的环己烷是通过苯加氢法生产的。而为获得纯的环己烷，必须进行反应产物环己烷与未反应的苯之间的分离。另外，环境问题日益突出，而油品中苯等芳香烃的含量与其燃烧后排放废气中的挥发性有机物及其毒性物质的含量有直接关系，油品中苯等芳香烃的脱除也将越来越受到关注。苯和环己烷均为非极性六元环状化合物，化学、物理性质非常接近，它们的沸点差只有0.6℃，属于近沸点物系，当环己烷的质量分数为45％时，苯和环己烷之间形成共沸物，沸点为77.5℃。普通精馏在技术上根本不可能用来分离苯/环己烷，目前用于分离苯/环己烷的主要方法是共沸精馏和萃取精馏，但是这两种技术存在着以下缺点：

(1)共沸精馏中需要添加共沸剂，与其中一组份形成共沸点，达到分离苯和环己烷的目的，所用的共沸剂多为丙酮。而且该技术只有当苯浓度＞90％时才有实用价值。

(2)萃取精馏在苯/环己烷的分离中应用较多，它是通过加入萃取剂改变苯和环己烷的相对挥发度来达到分离目的的，所用的萃取剂多为糠醛。若要使环己烷的纯度达到98.5％以上，则需要消耗大量能源。

两种精馏技术共同的缺点是：选择性受到气液平衡的严重制约，需要增加精馏塔进行挟带剂的分离，能耗大，操作费高，工艺复杂。

上述技术局限为研究开发渗透蒸发膜分离技术提供了有利契机。由于苯和环己烷的扩散性能差异很小，两者的分离只能借助溶解选择性。从分子结构看，苯具有在芳环上呈不定域分布的π轨道电子，在极性基团的诱导下会呈现出一定极性，并能与极性基团形成配位键；同时，苯分子呈平面结构，环己烷呈椅式结构，苯分子的溶解度参数的氢键分量要大于环己烷，苯在水中的溶解度要比环己烷高出一个数量级，这些性质构成了苯和环己烷渗透蒸发分离的主要基础。

膜分离技术是新型化工分离技术，渗透汽化是膜分离技术的一种。相对于传统的脱硫方法，该发明使用膜分离技术具有投资少、操作费用低、分离效率高、易于规模化、可扩充性好、便于控制等显著优点。渗透汽化的核心是膜材料的选择，选择原则一般是按照溶解度参数法。表1列出了苯和环己烷的物理性质和部分热力学性质，硅橡胶的溶解度参数为21.01J^1/2.cm^-3/2，与苯的比较接近。

表1苯和环己烷的物理性质和部分热力学性质