本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種脫除乙炔中微量水分的膜分離方法。
背景技術(shù):
電石法生產(chǎn)的乙炔經(jīng)過預(yù)處理后仍會含有較多的水分,過量的水分對后續(xù)反應(yīng)的催化劑以及反應(yīng)的選擇性都有相當大的危害,所以必須進行一定程度的脫濕。一般要求把精乙炔的含水量由1%干燥至0.4%以下。工業(yè)上常用的氣體除濕方法有冷凍法和干燥劑法。冷凍法除濕不能達到非常低的露點,干燥劑法能使空氣露點達到-40℃以下,但脫濕能力有限,且操作比較累贅,維護費用高。膜分離法是根據(jù)混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率不同,從而達到分離目的,具有能耗低、清潔無污染、連續(xù)操作的優(yōu)勢。對于含水量1%左右的濕氣采用膜法脫除微量水分的方法是非常合適的。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于針對pva生產(chǎn)過程的乙炔經(jīng)過預(yù)處理后仍含有1%左右的水蒸氣的特點,提供一種脫除乙炔中微量水分的膜分離方法,該方法具有低能耗、環(huán)保、可連續(xù)操作等優(yōu)點。
一種脫除乙炔中微量水分的膜分離方法,采用膜分離器進行。膜分離器使用的膜組件是由聚砜中空纖維膜與硅橡膠復(fù)合組成,制備步驟如下:先采用干/濕法紡織聚砜非對稱中空纖維膜,然后硅橡膠真空涂層彌補缺陷,制得中空纖維復(fù)合膜;然后以24根中空纖維復(fù)合膜為一束,兩端采用液氮浸泡保證斷口平整,裝入由有機玻璃制成的膜分離器中,兩端用環(huán)氧樹脂粘接密封。
膜分離器的尺寸為直徑16×400mm,總膜面積為135cm2。
中空纖維復(fù)合膜絲的外徑為400~600μm,內(nèi)徑200~300μm,長度為0.5~5m。
原料氣走中空纖維復(fù)合膜的絲內(nèi),滲透氣走中空纖維復(fù)合膜的絲外。
中空纖維復(fù)合膜組件原料氣壓力為0.1~0.2mpa,滲透側(cè)壓力范圍為5~50kpa,滲透側(cè)壓力通過抽真空實現(xiàn);操作溫度范圍為10~50℃,原料氣處理量范圍1~10ml/s。
聚砜中空纖維膜復(fù)合膜制備方法:將聚砜于100℃干燥10小時以上;在nmr(n-甲基吡咯烷酮)中放置5a型分子篩進行脫水處理,并過濾備用。將15g干燥后的聚砜放置在30mlnmp溶劑中,靜止溶脹6小時后加熱攪拌直至形成透明清澈的均相鑄膜液。鑄膜液通過噴絲板形成紡絲細流,經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中,通過溶劑nmr和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成聚砜中空纖維膜。然后硅橡膠真空涂層彌補缺陷,制得聚砜中空纖維膜與硅橡膠質(zhì)量比為50:1的聚砜中空纖維復(fù)合膜。
在膜面積一定,原料氣處理量一定的前提下,膜組件內(nèi)徑增大,中空纖維絲內(nèi)徑過小或過大,絲過短或過長都會使分離效果降低,因此要盡量減小膜組件內(nèi)徑,合理選擇絲內(nèi)徑和絲長。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過膜分離技術(shù)脫除pva生產(chǎn)過程的乙炔中的水分并回收乙炔,該技術(shù)具有操作方便、無腐蝕問題、操作費用低等優(yōu)點。將含有1%水分的乙炔經(jīng)過自制的聚砜與硅橡膠復(fù)合組成的中空纖維膜分離器分離,經(jīng)膜分離器后乙炔中的水分含量由1%降至0.4%以下,乙炔單程回收率在95%以上。
附圖說明
圖1為本發(fā)明膜法乙炔脫濕工藝流程圖;
圖中:1-乙炔鋼瓶;2-穩(wěn)壓器;3-水罐;4-混合罐;5-過濾器;6-壓力傳感器;7-溫度控制器;8-微量水份分析儀;9-膜組件;10、12-皂膜流量計;11-緩沖罐。
具體實施方式
為進一步公開而不是限制本發(fā)明,以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明所涉及的工藝流程:
1)來自鋼瓶1的乙炔經(jīng)過穩(wěn)壓閥2分成兩路,一路經(jīng)過水罐3增濕后通到混合罐4,另一路直接通到混合罐,混合均勻形成原料氣,通過調(diào)節(jié)兩路氣流量來調(diào)節(jié)原料氣含水量;
2)原料氣經(jīng)過過濾器5,質(zhì)量流量計6進入膜組件9進行分離;
3)膜的滲透側(cè)采用真空泵抽真空,保持所需的真空度;
4)原料氣采用微量水份分析儀8分析含水量。
本發(fā)明的工藝條件為,原料氣中水分含量為1%,操作溫度為10~50℃,原料氣處理量為1~10ml/s,中空纖維復(fù)合膜組件原料氣壓力為0.1~0.2mpa,滲透側(cè)壓力范圍為5~50kpa。
聚砜中空纖維膜復(fù)合膜制備方法:將聚砜于100℃干燥10小時以上;在nmr(n-甲基吡咯烷酮)中放置5a型分子篩進行脫水處理,并過濾備用。將15g干燥后的聚砜放置在30mlnmp溶劑中,靜止溶脹6小時后加熱攪拌直至形成透明清澈的均相鑄膜液。鑄膜液通過噴絲板形成紡絲細流,經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中,通過溶劑nmr和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成聚砜中空纖維膜。然后硅橡膠真空涂層彌補缺陷,制得聚砜中空纖維膜與硅橡膠質(zhì)量比為50:1的聚砜中空纖維復(fù)合膜。
實施例1
原料氣中水分含量為1%,原料氣處理量為2.4ml/s,操作溫度為30℃,中空纖維復(fù)合膜組件原料氣壓力為0.188mpa,滲透側(cè)壓力為5kpa,逆流操作的條件下,此時經(jīng)膜分離器后原料氣水分含量由1%降至0.32%,乙炔回收率為96.5%,原料氣脫水率為69.3%,水蒸汽/乙炔分離系數(shù)為30.0。
實施例2
原料氣中水分含量為1%,原料氣處理量為2.4ml/s,操作溫度為30℃,中空纖維復(fù)合膜組件原料氣壓力為0.188mpa,滲透側(cè)壓力為8kpa,逆流操作的條件下,此時經(jīng)膜分離器后原料氣水分含量由1%降至0.39%,乙炔回收率為96.7%,原料氣脫水率為62.6%,水蒸汽/乙炔分離系數(shù)為28.5。
實施例3
原料氣中水分含量為1%,原料氣處理量為0.8ml/s,操作溫度為30℃,中空纖維復(fù)合膜組件原料氣壓力為0.188mpa,滲透側(cè)壓力為5kpa,逆流操作的條件下,此時經(jīng)膜分離器后原料氣水分含量由1%降至0.28%,乙炔回收率為95.4%,原料氣脫水率為73.0%,水蒸汽/乙炔分離系數(shù)為24.8。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾,皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。