[发明专利]一种双膜耦合技术分离丙二醇单甲醚水溶液的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种双膜耦合技术分离丙二醇单甲醚水溶液的工艺，具体的说是将渗透汽化技术引入生产流程，回收并浓缩水溶液中低质量分数的丙二醇单甲醚，以达到简化生产流程、节省设备投资、提高产品纯度和收率、保护环境不受污染的目的。

背景技术

丙二醇单甲醚在化学结构上具有醚键和羟基两个强溶解能力的基团，前者具有亲油性、可溶解憎水性化合物，后者具有亲水性，可溶解水溶性化合物，是一类性能优良的通用性溶剂，有“万能”溶剂之称，广泛应用于涂料、电子化学品、皮革加工、农药等领域。同时还用作化工原料中间体，其通用性强。例如丙二醇单甲醚大量用于合成丙二醇单甲醚醋酸酯。目前国内丙二醇单甲醚的市场需求量在600万吨，而我国的国产化率仅有35%，国内的丙二醇单甲醚市场仍有很大的缺口。随着我国涂料、电子化学品的迅速发展，丙二醇单甲醚的消费量增长较快，每年都需要大量进口。现在我国的丙二醇单甲醚行业仍显不足，装置规模小，产品质量差，原谅消耗高，因此今后要加快技术改进，提高产品质量，降低生产成本。

在现有的丙二醇单甲醚生产工艺中，主要为环氧丙烷醇解法，但其中会遇到丙二醇单甲醚-水的共沸体系，而这个共沸体系是含1%-18%丙二醇单甲醚的混合物。若采用加入共沸剂苯分离这个共沸体系，使该体系转变成苯-水共沸体系，利用常温下互溶度的差别，进行精馏-冷凝-脱水。但在这个过程中，共沸精馏所需要的共沸剂苯的用量很多，且需要不断地加入新鲜苯进入循环。虽然塔底可以得到高浓度的丙二醇单甲醚，但是对于这部分低质量分数的丙二醇单甲醚-水物料，使用共沸精馏分离耗能很大，经济性较差。因此要么低价出售，要么直接排放，前者获利较小，后者污染环境。

在能源日益紧张和环境保护要求愈发严格的当下，国家“十二五计划”中，渗透汽化技术已经成为国家的重点发展方向。膜分离技术是当代化工领域的高新技术。在解决人类面临的能源、资源、环境等重大问题的新技术方面，获得了极为迅速的发展。渗透汽化膜分离技术作为一种新型膜分离技术，用于液体混合物的分离，其突出的优点是能够以低的能耗，实现蒸馏、萃取、吸附等传统方法难于完成的分离任务。它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离;对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对废水中少量有机污染物的分离有明显的经济上和技术上的优势:还可以同生物及化学反应藕合，将反应生成物不断脱除，使反应转化率明显提高。我国在1984年前后开始对渗透汽化过程进行研究，主要工作集中在优先透水T型分子筛膜的研制与醇水溶液的脱水。近年来主要开展优先透有机物膜、水中有机物脱除、有机物-有机物分离以及渗透汽化与反应耦合的集中过程的研究。前人专利中局限于优先透有机物膜的改性，提高膜的分离能力，这在一定程度上对膜的表面性质提出了特殊的要求，局限性较大，增加了膜的制造成本，进而增加了设备成本。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种双膜耦合技术分离丙二醇单甲醚水溶液的工艺；利用新的渗透汽化技术耦合从而提高产品的收率和纯度，解决能耗高的问题。

本发明的技术方案为：一种双膜耦合技术分离丙二醇单甲醚水溶液的工艺，其具体步骤如下：将含1%～18%质量分数的丙二醇单甲醚混合物送入换热器进行加热，然后送入优先透有机物膜组件，浓缩丙二醇单甲醚混合物；控制优先透有机物膜组件下游侧浓缩后的出料液中丙二醇单甲醚质量分数在65%-86%之间，再将出料液送入换热器，加热后进入优先透水分子筛膜组件，最终浓缩得到质量分数达到99.0%-99.7%的丙二醇单甲醚溶液。

为了控制优先透有机物膜组件下游侧浓缩后的出料液中丙二醇单甲醚质量分数在65%-86%之间，上述的换热器和优先透有机物膜组件数量根据要求可设立为1-3组。

其中优先透有机物膜组件中使用的优先透有机物膜是一种复合膜，其顶层是致密的优先通过有机物的膜材料，优选膜材料是聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅丙炔、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、尼龙、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物、聚丁二烯、丙烯酸酯-丙烯酸共聚物或聚碳酸酯等，厚度在5μm-50μm之间，最好在5μm-10μm范围内；顶层下面为多孔支撑层，是一种多孔陶瓷微滤膜，其平均孔径0.1μm-10μm之间，最好在0.5μm-1μm范围内，支撑层厚度在50μm-500μm之间，最好在50μm-200μm范围内；优选是α-Al₂O₃陶瓷微滤膜；优先透有机物膜的结构形式有管式、平板式、卷式或中空纤维式。