[发明专利]苄基三甲基氢氧化铵的制备装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电渗析技术领域，特别涉及一种苄基三甲基氢氧化铵的制备装置及制备方法。

背景技术

苄基三甲基氢氧化铵(BTMAH)是一种有机碱，可用作相转移催化剂、分子筛合成的碱源、模板剂，主要用于石油工业脱杂剂、催化剂等领域。

现有的制备苄基三甲基氢氧化铵的方法主要有以下两种：

(1)氧化银法，以苄基三甲基卤代铵为原料与氧化银在溶剂中反应制备。由于氧化银比较贵，所以这种方法的制造成本太高；而且，反应得到的卤化银沉淀物中含有一定量的产品，产品转化率较低；此外，回收部分溶剂后，必须加水做成苄基三甲基氢氧化铵水溶液，不仅造成溶剂浪费，增加成本，而且会产生大量的含溶剂的废水，不利于环保。

(2)离子交换树脂法，以苄基三甲基卤代铵为原料通过与碱性树脂进行离子交换制备。由于树脂再生很频繁，每次再生会产生含卤离子的大量废水，很难处理，不利于环保；此外，碱性树脂必须用氢氧化钠再生，势必带入部分的碱金属离子，影响产品的品质。

因此，现有的制备苄基三甲基氢氧化铵的方法主要存在成本高、产品转化率低、对环境不友好以及生产出的产品品质不高的缺陷。

发明内容

基于以上问题，本发明提出了一种苄基三甲基氢氧化铵的制备装置及制备方法，实现苄基三甲基氢氧化铵高品质、低成本，高转化率、低污染的制备。

本发明提供的苄基三甲基氢氧化铵的制备装置，包括1个或多个依次串联或并联的双极膜电渗析组件；

所述双极膜电渗析组件包括位于两端的极液室，以及位于所述极液室中间的电渗析隔室；

位于两侧的所述极液室分别为阴极室和阳极室，所述阴极室和阳极室分别对应连接外接电源；

所述电渗析隔室包括1组或多组相互串联的膜单元；

所述膜单元为四隔室结构，包括依次排列的双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜，形成缓冲室、酸液室、料液室以及碱液室。

作为一种可实施方式，所述双极膜电渗析组件的数量为1至50个，单个所述电渗析隔室包括1至500组相互串联的膜单元。

作为一种可实施方式，所述双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜全部为均相膜。

作为一种可实施方式，本发明提供的苄基三甲基氢氧化铵的制备装置，还包括用于对所述酸液室中形成的氢卤酸溶液进行浓缩处理的膜蒸馏组件。

作为一种可实施方式，所述膜蒸馏组件的结构为平板式膜组件或中空纤维式膜组件。

作为一种可实施方式，所述膜蒸馏组件的材质为疏水性微孔膜、聚偏氟乙烯疏水性膜、聚丙烯疏水性膜、或经疏水性改性后的疏水性膜。

相应地，本发明还提供一种苄基三甲基氢氧化铵的制备方法，利用上述苄基三甲基氢氧化铵的制备装置制备苄基三甲基氢氧化铵，该方法包括以下步骤：

S100、将苄基三甲基铵卤代盐的水溶液通入所述料液室，向所述酸液室和碱液室分别通入去离子水，向所述极液室和缓冲室分别通入硫酸溶液；

S200、在所述阴极室和阳极室上施加直流电场，并控制所述电渗析膜组件中的温度保持在预设温度范围，进行双极膜电渗析工艺；

S300、待双极膜电渗析工艺结束后，从所述酸液室中回收氢卤酸，从所述碱液室中回收苄基三甲基氢氧化铵。

作为一种可实施方式，在所述双极膜电渗析工艺过程中，所施加的直流电场的电流密度为150A/m²至600A/m²，所述电渗析膜组件中的温度保持在20℃至35℃，所述缓冲室、酸液室、料液室以及碱液室中的液体流速为200L/h至2000L/h。

作为一种可实施方式，向所述极液室与缓冲室分别通入的硫酸溶液的质量分数为1％至3％。

作为一种可实施方式，从所述碱液室中回收到的苄基三甲基氢氧化铵溶液的质量分数为10％至20％，回收率大于95％，溶液中的杂质卤素离子浓度低于70ppm。

作为一种可实施方式，在步骤S300之后，还包括以下步骤：

对从所述酸液室中回收到的氢卤酸溶液进行膜蒸馏处理，直至浓缩至质量分数为15％至20％时，收集浓缩液，回用于苄基三甲基氢氧化铵生产。

作为一种可实施方式，所述对从所述酸液室中回收到的氢卤酸溶液进行膜蒸馏处理，包括以下步骤：

将回收到的氢卤酸溶液加热至30℃至80℃；

待温度稳定后，将加热后的氢卤酸溶液输入疏水性质的膜蒸馏组件的原料侧，进行浓缩处理，使料液经不断循环浓缩至质量分数为15％至20％。