[发明专利]工业废弃氯碱膜用于甲醇和碳酸二甲酯混合物的分离

说明书

技术领域

本发明属于化学工程领域，一种工业废弃氯碱膜用于甲醇和碳酸二甲酯混合物的分离，具体地说，利用氯碱工业废弃的全氟离子膜用于甲醇和碳酸二甲酯混合物的分离。 

背景技术

氯碱离子膜，即氯碱工业中离子膜法制碱用的全氟离子膜，是离子膜法制碱工艺中最核心的材料。离子膜法制烧碱因其低能耗、烧碱质量高和无污染等优点而成为工业制烧碱的主要发展方向。由于离子膜法制碱工艺的广泛应用，以及离子膜使用寿命的限制，我国每年会有大量的废弃离子膜产生。这些离子膜为全氟结构，具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易处理。目前，对于氯碱行业废弃的离子膜通常是采用填埋或焚烧的方法。填埋导致土地浪费，且离子膜难降解，即使经过漫长时间降解后也会污染地下水质；而焚烧则会产生大量的氟化物和硫化物等有害气体，严重污染大气环境。因此，这两种方法都不是理想的处理方法，不符合环境保护要求。同时，不论是深埋还是焚烧，都造成了资源的浪费。专利“由废弃全氟离子膜制备全氟磺酸树脂溶液的方法（ZL 200510025801.4）”提供了一种利用废弃离子膜制备全氟磺酸溶液的方法，是将废弃离子膜再生后高温溶解回收其中的全氟磺酸树脂。本发明则将氯碱工业废弃离子膜经再生后用于甲醇/碳酸二甲酯混合物的分离，为氯碱工业废弃全氟离子膜的循环利用提供新的途径。这不仅有利于环境保护的要求，而且能够解决甲醇/碳酸二甲酯分离问题，符合目前国家大力倡导的循环经济发展模式。 

碳酸二甲酯(DMC)分子式为CO(OCH₃)₂，是一种无色透明液体，无毒，可燃，不溶于水，能与乙醇、乙醚等以任意比混溶。其分子结构中含有-CO、-COOCH₃、-CH₃等多种官能团，化学性质非常活泼，作为有机合成中间体 能与酚、醇、胺、肼、酯类化合物发生反应合成许多具有特殊性质的化合物，是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品。DMC的制备过程中,得到的粗产品通常为甲醇/DMC或水/甲醇/DMC等体系的混合物，由于甲醇（CH₃OH）和DMC会形成共沸物，通常采用萃取精馏、共沸精馏等特殊分离手段才能获得纯品DMC。渗透汽化（Pervaporation）是继微滤、超滤、电渗析、反渗透及气体分离等膜技术之后的一种新型膜分离技术。渗透汽化是它在液体混合物中组分蒸汽分压差的推动力下用于液体混合物分离的，利用组分在膜中溶解和扩散速度的不同实现混合物的分离过程。其突出优点是能耗低，且特别适于蒸馏法难以分离的共沸和近沸体系。本发明则将氯碱行业废弃的离子膜再生后，用于甲醇/碳酸二甲酯体系的渗透汽化分离过程，实现甲醇和碳酸二甲酯的分离。 

发明内容

本发明的目的在于，将氯碱工业废弃离子膜再生后用于甲醇和碳酸二甲酯混合物的分离。 

本发明主要包括如下步骤： 

（1）将工业废弃氯碱膜用去离子水中清洗后置于10～120℃无机强酸溶液中浸泡0.5～60小时； 

无机强酸包括盐酸、硫酸和硝酸，酸的浓度为1～5mol/L；浸泡温度为10～120℃，浸泡时间为0.5～60小时；优选的，浸泡温度为50～80℃； 

（2）将步骤（1）处理后获得的工业废弃氯碱膜用去离子水清洗2～5次，每次清洗时间为30～60min，清洗后烘干即得氢型再生全氟离子膜； 

（3）将步骤（2）制得的氢型再生全氟离子膜制成平板膜组件装入渗透汽化分离系统，用于甲醇和碳酸二甲酯混合物的分离过程，其中料液（即甲醇/碳酸二甲酯混合物）温度为5～60℃，优选为20～60℃；料液中甲醇的含量为0.5wt%～99wt%，优选为1wt%～70wt%；更优选为10wt%～70wt%； 

所述的渗透汽化系统结构包括置于水浴槽（2）中的料液罐（1）和平板膜组件（4），料液罐（1）和平板膜组件（4）之间以管道和循环泵（3）形成回路；平板膜组件（4）的渗滤侧连接冷阱和真空泵（6）； 

料液通过循环泵（3）输送至平板膜组件（4）并循环回到料液罐（1）内，平板膜组件（4）的渗滤侧利用真空泵（6）抽真空的方式提供负压，并在冷阱中收集渗透液。渗滤侧的真空度为-0.01～-0.1Mpa。 

上述步骤（1）的目的在于去除废弃离子膜表面及内部的污染物，包括铁、铝、钙、镁等金属离子所产生的氧化物、氢氧化物等污染物。溶液温度高时需要的时间少，溶液温度低时需要的时间长，以使用盐酸较佳，最佳浸泡温度为50～80℃；