專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專(zhuān)利涉及催化與滲透汽化雙功能中空纖維復(fù)合膜、滲透汽化膜分離技術(shù)和反應(yīng)精餾領(lǐng)域，尤其涉及一種催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合過(guò)程設(shè)備。
背景技術(shù)：
乙酸乙酯是一種毒性很小的優(yōu)良溶劑，在涂料、醫(yī)藥、染料、香料、合成橡膠、膠粘劑等工業(yè)中有廣泛的用途。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，國(guó)家對(duì)健康、安全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格，用無(wú)毒的酯類(lèi)產(chǎn)品作為溶劑取代揮發(fā)性有機(jī)物(苯、甲苯)等原料是一種趨勢(shì)。 因此，酯類(lèi)溶劑將迎來(lái)一個(gè)非常廣闊的市場(chǎng)。以濃硫酸(或其他無(wú)機(jī)強(qiáng)酸)為催化劑的液相反應(yīng)已延用多年，其帶來(lái)乙醇脫水、 磺化、氧化等副反應(yīng)，故有醚、硫酸酯、不飽和化合物、羰基化合物等副產(chǎn)物生成，致使產(chǎn)品精制和原料回收困難，后處理工序繁瑣，產(chǎn)品成本高，另外存在設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等問(wèn)題。新型中空纖維膜規(guī)整填料的精餾過(guò)程因其性能與效率的提高可以使能耗大量降低，并且容易放大，是一種潛力巨大的分離技術(shù)。美國(guó)Cussler教授實(shí)驗(yàn)室2003年^iang 和Cussler將7μπι厚聚二甲基硅氧烷(PDMS)致密皮層的聚醚砜(PES)中空纖維膜直接作為精餾塔的新型規(guī)整填料，提出了一種新的中空纖維膜規(guī)整填料研究思路，并研究了異丙醇-水的精溜分離性能[Zhang G, Cussler E L. Hollow fibers as structured distillation packing[J], J Membr Sci,2003,215 (1-2) :185-193] ；2005 年 Chung 等以孔徑0.08 μ m PES中空纖維膜、3 μ m厚聚酰胺(PA)致密皮層的PES中空纖維膜、3 μ m 厚PDMS致密皮層的PES中空纖維膜和孔徑0.03μπι聚丙烯(PP)中空纖維膜作為規(guī)整填料，討論了四種中空纖維膜對(duì)甲醇-乙醇精餾分離性能的影響[Chung J B, DeRoche r J P, Cussler E L. Distillation with nanoporous or coated hollow fibers[J]. J Membr Sci, 2005, 257 (1-2) :3-10] ；2006 年 Yang 等采用孔徑 0. 1-20 μ m PP 中空纖維膜、孔徑0.05-0. 5 μ m聚砜(PSF)中空纖維膜和孔徑0. 04 μ m PP中空纖維膜，研究了中空纖維膜規(guī)整填料的丙烯-丙烷精餾性能(傳質(zhì)單元高度-HTU、傳質(zhì)單元數(shù)-NTU、等板高度-HETP 等)[Yang DaliiBarbero Robert SiDevlin David J, CusslerE Let al· Hollow fibers as structured packing for olefin/paraffin separations[J]. JMembr Sci, 2006,279 :61-69] ο此外，2007年Smng等將5 μ m厚PDMS致密皮層的PES中空纖維膜作為精餾塔的規(guī)整填料，研究了甲醇-水的精餾分離性能[Zhmg G, Lin L, Meng Q， et al. Distillation of methanol-water solution in hollow fibers[J]. Sep&Purif Techn,2007,56(2) :143-149] ；2008 年 Koonaphapdeelert 等采用自制的陶瓷中空纖維膜作為規(guī)整填料，研究了三種陶瓷中空纖維膜規(guī)整填料的苯-甲苯精餾分離性能，其傳質(zhì)單兀高度(HTU)小于 9cm[Zhang G, LinL, Meng Q, et al. Separation of alcohol-water solutions by distillation through hollow fibers[J]. Ind Eng Chem Res,2007, 46(23). :7820-7825] ；2008年張國(guó)亮等以異丙醇/水體系為研究對(duì)象，采用有擋板的5 μ m 厚PDMS致密皮層的中空纖維膜作為精餾規(guī)整填料，進(jìn)行了精餾分離過(guò)程和現(xiàn)象的研究，有擋板膜接觸器的性能和分離效率較無(wú)擋板時(shí)更優(yōu)，其最小HTU值可達(dá)5. 4cm[張國(guó)亮，孫海敏，陳銀飛，何晉浙.精餾分離中的新型中空纖維膜結(jié)構(gòu)填料及其傳遞現(xiàn)象[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，2008，22 (2) =223-228]。這些中空纖維膜規(guī)整填料精餾的研究主要在中空纖維膜組件殼程側(cè)是蒸汽，而管程(即中空纖維膜內(nèi))側(cè)是液體。高分子催化膜及膜反應(yīng)器在很多工業(yè)領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景，如催化加氫、催化脫氫、催化氧化、催化酯化及由CO2和CH3OH直接催化合成碳酸二甲酯等[1、王建宇，徐又一，朱寶庫(kù).高分子催化膜及膜反應(yīng)器研究進(jìn)展[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2007，27 (6) :82-88 ； 2、許振良，馬曉華，魏永明，程亮.一種具有強(qiáng)酸催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的制備方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010224185. 6Q010. 09. 16) ；3、Xiao-Hua Ma, Zhen-Liang Xu, YangLiu, De Sun, Preparation and characterization of PFSA-PVA-Si02/PVA/ PANdifunctional hollow fiber composite membranes[J], J. Membr. Sci. ,2010,360 315-322]。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種催化與滲透汽化膜組件及其精餾耦合過(guò)程設(shè)備，通過(guò)將催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜作為規(guī)整填料，制備催化與滲透汽化膜組件，再將其組裝成反應(yīng)精餾塔，與滲透汽化膜分離技術(shù)相耦合，在反應(yīng)精餾的同時(shí)，去除酯化反應(yīng)產(chǎn)生的水。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，包括催化與滲透汽化膜組件、膜組件抽真空接頭、冷凝器、再沸器、回流比調(diào)節(jié)器、真空泵和膜組件卡箍；其特征在于， 所述催化與滲透汽化膜組件作為精餾塔填料及其精餾耦合過(guò)程設(shè)備。所述的催化與滲透汽化膜組件內(nèi)裝填催化與滲透汽化雙功能中空纖維復(fù)合膜，膜組件的兩端用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜之間的空隙，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的殼層構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件的殼層，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的管層構(gòu)成滲透汽化膜組件的管層。所述的催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合過(guò)程設(shè)備，可以將幾個(gè)滲透汽化膜組件通過(guò)膜組件卡箍和膜組件抽真空接頭組裝在一起，構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備。所述的催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其混合進(jìn)料口在精餾塔設(shè)備最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的下端。所述的催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合設(shè)備，其再沸器產(chǎn)生的上升蒸汽進(jìn)入催化與滲透汽化膜組件的殼層，沿著催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜上升到與之相連的上面的一個(gè)催化與滲透汽化膜組件，最后進(jìn)入冷凝器冷凝后，再由回流比調(diào)節(jié)器分流，一部分作為塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出，一部分回流至最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的上端的殼層，上升蒸汽和下降回流液都走殼層。所述的催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合設(shè)備，通過(guò)膜組件抽真空接頭，用真空泵抽真空，由催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜滲透汽化分離酯化反應(yīng)所生成的水，透過(guò)催化與滲透汽化膜組件的管層的水蒸氣由真空泵抽出。[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果是該催化與滲透汽化膜組件及其精餾耦合過(guò)程設(shè)備，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，維護(hù)方便，使用效果好，大大的促進(jìn)反應(yīng)，提高產(chǎn)率，縮短反應(yīng)時(shí)間，簡(jiǎn)化后處理工序，節(jié)約成本，節(jié)能環(huán)保，提高了酯化反應(yīng)過(guò)程和后續(xù)分離的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是催化與滲透汽化膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是催化與滲透汽化膜組件抽真空接頭示意圖；圖4是密封頭。附圖中的標(biāo)號(hào)為1、催化與滲透汽化膜組件；1. 1、催化與滲透汽化雙功能中空纖維復(fù)合膜；2、膜組件抽真空接頭；3、密封頭；4、冷凝器；5、再沸器；5. 2、塔底產(chǎn)品出口 ；6、 混合進(jìn)料口 ；7、氣液混合物通道；8、回流比調(diào)節(jié)器；8. 1、塔頂產(chǎn)品出口 ；9、滲透汽化透過(guò)側(cè)蒸汽；10、真空泵；11、膜組件卡箍。
具體實(shí)施方式以下提供本實(shí)用新型一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1請(qǐng)參見(jiàn)附圖1-4，本實(shí)用新型的催化與滲透汽化膜組件及其精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其主要包括催化與滲透汽化膜組件(1)、膜組件抽真空接頭( 、冷凝器(4)、再沸器(5)、回流比調(diào)節(jié)器(8)、真空泵(10)和中纖維膜組件卡箍(11)。其特征在于，所述催化與滲透汽化膜組件(1)作為精餾塔填料及其精餾耦合過(guò)程。催化與滲透汽化膜組件(1)內(nèi)裝填催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜(1. 1)作為規(guī)整填料，膜組件的兩端用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜之間的空隙，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的殼層構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件的殼層，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的管層構(gòu)成滲透汽化膜組件的管層；在催化與滲透汽化精餾耦合過(guò)程設(shè)備的兩端設(shè)有密封頭(3)?？梢詫?-4個(gè)催化與滲透汽化膜組件(1)通過(guò)膜組件卡箍(11)和膜組件抽真空接頭( 組裝在一起，構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備?；旌线M(jìn)料口(6)在精餾塔設(shè)備最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的下端；兩個(gè)催化與滲透汽化膜組件(1)之間設(shè)有氣液混合物通道(7)。再沸器(5)的上升蒸汽進(jìn)入催化與滲透汽化膜組件(1)的殼層，沿著催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜上升到與之相連的上面的一個(gè)催化與滲透汽化膜組件，最后進(jìn)入冷凝器(4)冷凝后，再由回流比調(diào)節(jié)器(8)分流，一部分作為塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出，一部分回流至最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的上端的殼層，上升蒸汽和下降回流液都走殼層。通過(guò)膜組件的抽真空接頭O)，使用真空泵(10)抽真空，通過(guò)催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜滲透汽化分離反應(yīng)所生成的水，從催化與滲透汽化膜組件的管層由真空泵 (10)抽出。[0029]所述的催化與滲透汽化膜組件及其精餾耦合設(shè)備，其膜組件包括催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜(1.1)。乙醇與乙酸由計(jì)量泵進(jìn)入催化與滲透汽化精餾塔最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的下端口，乙醇和乙酸在催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜表面進(jìn)行酯化反應(yīng)，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的外表面有催化劑，具有催化酯化反應(yīng)的功能。塔中的上升蒸汽和下降回流冷凝液均走催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備的殼層，在催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備的塔頂設(shè)有出料口(8. 1)，以及塔底設(shè)有出料口(5. 2)，可根據(jù)需要適當(dāng)出料，塔頂有回流比調(diào)節(jié)器(8)，可調(diào)節(jié)回流比。在催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備的膜組件抽真空接頭處，用真空泵抽真空，酯化反應(yīng)生成的水，在蒸汽壓差的推動(dòng)力作用下，通過(guò)催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜滲透汽化脫水，后面由冷阱收集。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，包含催化與滲透汽化膜組件、膜組件抽真空接頭、冷凝器、再沸器、回流比調(diào)節(jié)器、真空泵和膜組件卡箍；其特征在于， 所述催化與滲透汽化膜組件作為精餾塔填料及其精餾耦合過(guò)程設(shè)備；將滲透汽化膜組件通過(guò)膜組件卡箍和膜組件抽真空接頭組裝在一起，構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其特征在于，所述的催化與滲透汽化膜組件內(nèi)裝填催化與滲透汽化雙功能中空纖維復(fù)合膜，膜組件的兩端用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜之間的空隙，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的殼層構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件的殼層，催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜的管層構(gòu)成滲透汽化膜組件的管層。
3.如權(quán)利要求1所述的一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其特征在于，所述的混合進(jìn)料口在精餾塔設(shè)備最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的下端。
4.如權(quán)利要求1所述的一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其特征在于，所述的再沸器產(chǎn)生的上升蒸汽進(jìn)入催化與滲透汽化膜組件的殼層，沿著催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜上升到與之相連的上面的一個(gè)催化與滲透汽化膜組件，最后進(jìn)入冷凝器冷凝后，再由回流比調(diào)節(jié)器分流，一部分作為塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出，一部分回流至最上面一個(gè)催化與滲透汽化膜組件的上端的殼層，上升蒸汽和下降回流液都走殼層。
5.如權(quán)利要求1所述的一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，其特征在于，所述的催化與滲透汽化膜組件作為精餾耦合設(shè)備，通過(guò)膜組件抽真空接頭，用真空泵抽真空，由催化與滲透汽化雙功能中空纖維膜滲透汽化分離酯化反應(yīng)所生成的水，透過(guò)催化與滲透汽化膜組件的管層的水蒸氣由真空泵抽出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種含有催化與滲透汽化膜組件的精餾耦合過(guò)程設(shè)備，包含催化與滲透汽化膜組件、膜組件抽真空接頭、冷凝器、再沸器、回流比調(diào)節(jié)器、真空泵和膜組件卡箍；所述催化與滲透汽化膜組件作為精餾塔填料及其精餾耦合過(guò)程；將滲透汽化膜組件通過(guò)膜組件卡箍和膜組件抽真空接頭組裝在一起，構(gòu)成催化與滲透汽化膜組件精餾耦合設(shè)備。本實(shí)用新型的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，維護(hù)方便，使用效果好，大大的促進(jìn)反應(yīng)，提高產(chǎn)率，縮短反應(yīng)時(shí)間，簡(jiǎn)化后處理工序，節(jié)約成本，節(jié)能環(huán)保，提高了酯化反應(yīng)過(guò)程和后續(xù)分離的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C07C69/14GK202289520SQ201120398568
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者程亮, 許振良, 馬曉華, 魏永明 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)