用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备

399 编辑：中冶有色技术网来源：中建安装集团有限公司

2023-12-08 10:24:46

权利要求书： 1.一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，包括：

预处理精馏塔；所述预处理精馏塔上设置有环氧丙烷废液进口、预提浓丙二醇单甲醚混合物出口和底部物料出口；所述底部物料出口与塔底再沸器相连接，所述塔底再沸器的气相出口与预处理精馏塔相连接，所述塔底再沸器的液相出口通过采出泵与冷却器相连接进入底部水采出管线；

双膜渗透蒸发脱水系统；所述双膜渗透蒸发脱水系统包括优先透有机物膜组件和若干组优先透水分子筛膜组件；所述预提浓丙二醇单甲醚混合物出口通过第一换热器与所述优先透有机物膜组件相连接，所述优先透有机物膜组件通过第二换热器与所述优先透水分子筛膜组件相连接；所述优先透水分子筛膜组件的气相出口分别与成品罐和压缩机相连接，所述压缩机与所述预处理精馏塔相连接。

2.如权利要求1所述的用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，所述预处理精馏塔的理论板数为65～95，所述环氧丙烷废液进口置于所述预处理精馏塔的第15～45块理论板处。

3.如权利要求1或2所述的用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，所述优先透有机物膜组件采用复合膜制成，所述复合膜的顶层采用聚二甲基硅氧烷制成。

4.如权利要求1或2所述的用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，所述优先透水分子筛膜组件采用复合膜制成，所述复合膜的顶层采用Na型分子筛膜制成。

5.如权利要求1或2所述的用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，所述优先透水分子筛膜组件设置为1～3组，相邻所述优先透水分子筛膜组件之间串联连接。

6.如权利要求1或2所述的用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，其特征在于，所述优先透有机物膜组件和优先透水分子筛膜组件的废液出口均与废水罐相连接。

说明书：一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备技术领域[0001] 本实用新型涉及回收丙二醇单甲醚技术领域，具体是一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，更具体是用于环氧丙烷工艺废水中高效回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备。背景技术[0002] 环氧丙烷是国家重点鼓励发展的高端化工原料，采用丙烯直接氧化法生产环氧丙烷，因原子利用率高、工艺流程短，且符合绿色化学、清洁生产要求，成为新一代环氧丙烷的生产工艺。直接氧化法生产环氧丙烷过程中，产品中除了环氧丙烷外，还富含丙二醇单甲醚等副产品。传统的焚烧和生化处理，成本高昂、资源浪费严重，而且加剧了企业的CO2排放压力；将废水中高附加值化学品进行资源化利用，可显著提升HPPO工艺的经济效益。[0003] 在环氧丙烷分离纯化过程中，废水中的甲醇等物质很容易脱除回收，而丙二醇单甲醚由于和水会产生共沸，且恒沸点的温度与水的沸点温度相近，使用常规的精馏方法（共沸精馏、苯萃取精馏）存在工艺流程长、蒸汽用量大、能耗高、操作复杂且丙二醇单甲醚的回收率较低等问题。此外，丙二醇单甲醚是一种优良溶剂，广泛应用于涂料、印染、电子化工等行业。因此开发一种新型、高效的丙二醇单甲醚的回收技术，具有重要的社会经济效益。发明内容[0004] 针对上述现有技术，本实用新型提出一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备。[0005] 本实用新型提供的一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，包括：[0006] 预处理精馏塔；所述预处理精馏塔上设置有环氧丙烷废液进口、预提浓丙二醇单甲醚混合物出口和底部物料出口；所述底部物料出口与塔底再沸器相连接，所述塔底再沸器的气相出口与预处理精馏塔相连接，所述塔底再沸器的液相出口通过采出泵与冷却器相连接进入底部水采出管线；[0007] 双膜渗透蒸发脱水系统；所述双膜渗透蒸发脱水系统包括优先透有机物膜组件和若干组优先透水分子筛膜组件；所述预提浓丙二醇单甲醚混合物出口通过第一换热器与所述优先透有机物膜组件相连接，所述优先透有机物膜组件通过第二换热器与所述优先透水分子筛膜组件相连接；所述优先透水分子筛膜组件的气相出口分别与成品罐和压缩机相连接，所述压缩机与所述预处理精馏塔相连接。[0008] 通过以上设计，将预提浓丙二醇单甲醚混合物送入第一换热器进行加热，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含量；再将出料液送入第二换热器，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工艺要求的丙二醇单甲醚产品。[0009] 此外，将双膜渗透蒸发脱水系统的最后一级膜组件产生的气相的一部分通过管路输送到压缩机，经过压缩机压缩升温后作为热源输送到所述预处理精馏塔，在预处理精馏塔中热交换后回收。[0010] 优选地，所述预处理精馏塔的理论板数为65～95，所述环氧丙烷废液进口置于所述预处理精馏塔的第15～45块理论板处。[0011] 优选地，所述优先透有机物膜组件采用复合膜制成，所述复合膜的顶层是致密的优先通过有机物的膜材料，优先采用聚二甲基硅氧烷制成。[0012] 优选地，所述优先透水分子筛膜组件采用复合膜制成，所述复合膜的顶层是致密的亲水性膜材料，优先采用Na型分子筛膜制成。[0013] 优选地，所述优先透水分子筛膜组件设置为1～3组，相邻所述优先透水分子筛膜组件之间串联连接。[0014] 优选地，所述优先透有机物膜组件和优先透水分子筛膜组件的废液出口均与废水罐相连接。[0015] 进一步优选地，待处理的环氧丙烷废液中丙二醇单甲醚含量为1～18%。[0016] 优选地，所述预处理精馏塔的塔顶温度为90～110℃，塔釜温度为105～118℃，质量回流比为3～7。[0017] 优选地，经第一换热器进行加热后送入优先透有机物膜组件内料液的温度为10～60℃，优选15～25℃；渗透压侧压力为0.1～40kPa，优选0.3～10kPa。

[0018] 优选地，经第二换热器进行加热后送入优先透水分子筛膜组件内料液的温度为80～140℃，优选100～125℃；渗透压侧压力为0.1～40kPa，优选0.3～10kPa。[0019] 优选地，所述压缩机的进口压力为常压～0.05MPa，出口侧压力为0.25～0.45MPa；所述压缩机的进口温度为75～90℃，出口温度为118～130℃。

[0020] 相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：[0021] 1、本实用新型通过对低浓度丙二醇单甲醚混合液进出预处理精馏和双膜渗透蒸发脱水处理后，丙二醇单甲醚含量可达到99.3～99.9%，实现了丙二醇单甲醚高效高纯度回收。[0022] 2、本实用新型中由于引入膜分离技术使有机溶剂脱水过程中无需添加第三组分，省去了第三组分的添加对环境造成的污染及第三组分的再处理费用，降低了能耗，提高了产品质量。[0023] 3、本实用新型引入蒸汽再压缩技术，进一步大幅度降低新鲜蒸汽消耗，提高了系统内能量利用率，从而真正实现丙二醇单甲醚回收过程中的低能耗运行。[0024] 4、本实用新型具有安全、高效、易操作等优点，对环境保护具有积极意义，还可用于其他种类低浓度有机溶剂回收。附图说明[0025] 图1为本实用新型实施例的结构示意图。[0026] 图中：1、预处理精馏塔；2、塔底再沸器；3、采出泵；4、冷却器；5、第一换热器；6、优先透有机物膜组件；7、第二换热器；8、第一优先透水分子筛膜组件；9、第三换热器；10、第二优先透水分子筛膜组件；11、废水罐；12、成品储罐；13、压缩机。具体实施方式[0027] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。[0028] 实施例1[0029] 一种用于回收丙二醇单甲醚的膜塔耦合设备，如图1所示，包括预处理精馏塔1和双膜渗透蒸发脱水系统。[0030] 其中，预处理精馏塔1上设置有环氧丙烷废液进口、预提浓丙二醇单甲醚混合物出口和底部物料出口；所述底部物料出口与塔底再沸器2相连接，塔底再沸器2的气相出口与预处理精馏塔1相连接，塔底再沸器2的液相出口通过采出泵3与冷却器4相连接进入底部水采出管线。[0031] 所述双膜渗透蒸发脱水系统包括优先透有机物膜组件6和两组优先透水分子筛膜组件，分别为第一优先透水分子筛膜组件8和第二优先透水分子筛膜组件10，第一优先透水分子筛膜组件8通过第三换热器9与第二优先透水分子筛膜组件10相连接；所述预提浓丙二醇单甲醚混合物出口通过第一换热器5与优先透有机物膜组件6相连接，优先透有机物膜组件6通过第二换热器7与第一优先透水分子筛膜组件8相连接，第二优先透水分子筛膜组件10的气相出口分别与成品罐12和压缩机13相连接，压缩机13与预处理精馏塔1相连接。优先透有机物膜组件6、第一优先透水分子筛膜组件8和第二优先透水分子筛膜组件10的废液出口均与废水罐11相连接。

[0032] 其中，预处理精馏塔1的理论板数为75，所述环氧丙烷废液进口置于预处理精馏塔1的第27块理论板处。优先透有机物膜组件1采用复合膜制成，所述复合膜的顶层是致密的优先通过有机物的膜材料，采用聚二甲基硅氧烷制成。第一优先透水分子筛膜组件8和第二优先透水分子筛膜组件10均采用复合膜制成，所述复合膜的顶层是致密的亲水性膜材料，采用Na型分子筛膜制成。

[0033] 如此，将预提浓丙二醇单甲醚混合物送入第一换热器5进行加热，然后送入优先透有机物膜组件6，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含量；再将出料液送入第二换热器7，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工艺要求的丙二醇单甲醚产品。[0034] 此外，将第二优先透水分子筛膜组件10产生的气相的一部分通过管路输送到压缩机13，经过压缩机13压缩升温后作为热源输送到预处理精馏塔1，在预处理精馏塔1中热交换后回收。[0035] 本实施例中预处理精馏塔1的预提浓丙二醇单甲醚混合物出口的塔顶物料中丙二醇单甲醚质量分数可达到32～45%，优先透有机物膜组件6的出料液中丙二醇单甲醚质量分数可达到65～86%，最终浓缩得到的丙二醇单甲醚的质量分数可达到99.3～99.9%。[0036] 实施例2[0037] 在实施例1得到的膜塔耦合设备的基础上，输送质量分数为1.73%的丙二醇单甲醚水溶液至预处理精馏塔1中，将预处理精馏塔1的参数设置为：塔顶温度100℃，塔釜温度110℃，质量回流比5，最终，预处理精馏塔1的塔顶物料的质量分数为33.1%。[0038] 所述塔顶物料通过第一换热器5加热后进入优先透有机物膜组件6中，透过侧压力2

为1kPa，温度为30℃，通量为1.2kg/（mh），膜透过侧的料液经优先透有机物膜组件6分离最终丙二醇单甲醚质量分数达67.2%，优先透有机物膜组件6中脱丙二醇单甲醚后的料液由管线输入废水罐11。

[0039] 较低浓度的丙二醇单甲醚再经过第二换热器7加热后依次经过第一优先透水分子筛膜组件8、第二优先透水分子筛膜组件10进行浓缩成高浓度，控制第一优先透水分子筛膜2

组件8的透过侧压力为1kPa，温度为125℃，通量为1.8kg/（m h）；控制第二优先透水分子筛

2

膜组件10的透过侧压力为1.5kPa，温度为125℃，通量为2.1kg/（mh）；最终得到99.7%（wt%）的丙二醇单甲醚溶液，第一优先透水分子筛膜组件8和第二优先透水分子筛膜组件10中脱丙二醇单甲醚后的料液均由组件下侧经管线进入废水罐11。

[0040] 最终物料的一部分进入压缩机13，压缩机13的进口压力为常压，出口侧压力为0.3MPa，进口温度为80℃，出口温度为120℃，实现能耗降低15%。

[0041] 以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型的专利保护范围之内。