隨著無機沸石膜制備技術(shù)的不斷進步,采用無機沸石膜進行有機溶劑脫水的技術(shù)得到了市場的認可,在精細化工、醫(yī)藥化工以及石油化工等行業(yè)得到了越來越多的工業(yè)化應(yīng)用。
沸石膜脫水原理:圓柱形陶瓷支撐管的外表面有一層沸石膜涂層,沸石是一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽材料,沸石膜通過其“分子篩”功能選擇性地讓水分子通過。為了使含水有機溶劑脫水,在膜管外部(殼程)進料,水分子從分子篩膜層外部向內(nèi)部滲透(管程),由兩側(cè)的壓力差驅(qū)動脫水。
沸石膜脫水系統(tǒng)有兩種脫水方式:VP(蒸汽滲透)和PV(滲透汽化)。這兩種方式共同點是進料側(cè)加壓和滲透側(cè)抽真空,二者主要區(qū)別在于進料相態(tài)是氣相還是液相。應(yīng)該注意的是,無論選擇VP還是PV脫水方式,滲透側(cè)始終是氣相。
對于沸石膜溶劑脫水過程,膜通量和分離效率是兩個最關(guān)鍵的性能參數(shù),這兩個性能參數(shù)與操作條件有很大關(guān)聯(lián),原料和產(chǎn)品的含水率越低,則膜通量和分離效率越低。
對于高含水率溶劑的沸石膜脫水過程來說,如要求產(chǎn)品含水率較低時(例如≤0.1wt%),一般采用多級沸石膜串聯(lián)脫水,溶劑和水的分離效率會隨著級數(shù)的增加逐級降低,滲透汽中的溶劑含量會逐級升高。現(xiàn)有沸石膜溶劑脫水的裝備大多數(shù)采用一級滲透液回收系統(tǒng),產(chǎn)品含水率能夠達到目標值,但是卻忽略了溶劑的收率,使得溶劑和水的總體分離效率較低,降低了沸石膜脫水的經(jīng)濟效益。
為此,我公司申請了本實用新型專利《一種高效分離含水溶劑中水的沸石膜脫水裝置》,該裝置包括兩級沸石膜組件,每一級沸石膜組件內(nèi)均設(shè)有一個或多個相互串聯(lián)的沸石膜單元,每一級沸石膜組件還包括含水溶劑進口、滲透汽出口和溶劑出口;沸石膜的滲透側(cè)設(shè)置了兩級滲透液分級回收系統(tǒng),分別用于一級沸石膜組件和二級沸石膜組件,并將溶劑含量較低的滲透液用作為出料排放到體系外以降低體系內(nèi)的整體水含量,而溶劑含量高的滲透液則循環(huán)至進料端與原料混合后再次進入沸石膜組件,大幅降低了處理過程的溶劑損耗。