一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的方法技术

本发明专利技术提供一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的新方法，其特征在于甲醇与碳酸二甲酯的混合溶液在分子筛膜的上游侧循环供给，分子筛膜的下游侧与真空系统相连。由于分子筛膜对甲醇具有非常高的渗透选择性，混合溶液中的甲醇优先渗透通过分子筛膜，并在膜的下游侧汽化脱附，经真空系统冷凝回收。混合溶液经多次循环后即可达到甲醇与碳酸二甲酯的完全分离。与传统的精馏法相比较，该方法具有能耗低、无污染、装置紧凑、分离效率高等优点，对于碳酸二甲酯的工业化生产以及由碳酸二甲酯制备其它有机化工原料都具有非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的新方法，属于碳酸二甲酯的分离

技术介绍
碳酸二甲醋(dimethyl carbonate,简称DMC)是近十年来国内外化工界广泛关注的一种 新型绿色化工产品，可利用它来进行羰基化、羰基甲氧基化和甲基化反应，可取代广泛使 用的剧毒性光气、氯甲酸甲醇以及硫酸二甲醋，被称为"21世纪有机合成领域的新基块"。 它在农药、医药、高分子合成、燃料添加剂及溶剂中均有广泛用途。早期的碳酸二甲酯 (DMC)主要是通过光气路线合成，由于原料气剧毒和氯离子的腐蚀性，限制了DMC的 大规模生产和应用。目前碳酸二甲酯的工业生产方法主要采用液相甲醇氧化羰基化法、气 相甲醇氧化羰化法和酯交换法等。但无论采用何种方法，最初所得到的粗产品均为 DMC-MeOH的混合物。由于甲醇和碳酸二甲酯形成二元共沸混合物，普通的分离方法难 以达到分离产品的要求，而DMC的分离直接影响着整个工厂的经济效益，因此对DMC — MeOH共沸物分离方法的研究尤为重要。已报道的分离DMC-MeOH 二元共沸混合物的方 法有低温结晶法、膜分离法、共沸精馏法、加压精馏法和萃取精馏法等。目前国外生产厂 家主要是通过萃取精馏或加压精馏分离DMC—MeOH共沸物。精馏方法用于共沸混合物的 分离，具有能耗高、操作单元多、萃取剂和共沸剂的加入容易造成产品质量降低和环境污染等诸多问题。渗透汽化(Pervaporation，简称PV)是一种新型膜分离技术，它是一种高效率、低能耗、 投资少的新工艺。其分离原理不受热力学平衡的限制，主要取决于膜与渗透物组分之间的 相互作用，特别适合于蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构 体的分离。与传统的精馏法分离相比较，渗透汽化膜分离法可以节能1/2 1/3，操作费用是 传统精馏法工艺的50%，而且可以避免产品和环境污染，对有机溶剂脱水、水中脱除有机 物和有机混合物的分离具有明显的经济上、环保上和技术上的优势。在石油化工、医药、 食品、环保、精细化学品等工业领域具有广阔的应用前景和市场潜力，被公认为二十一世 纪最有前途的高新技术之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的新方法，与传统的精 馏法相比较，该方法具有能耗低、无污染、装置紧凑、分离效率高等优点。本专利技术提供一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的新方法，其特征在于甲醇与碳酸 二甲酯的混合溶液在分子筛膜的上游侧循环供给，分子筛膜的下游侧与真空系统相连。由 于分子筛膜对甲醇具有非常高的渗透选择性，混合溶液中的甲醇优先渗透通过分子筛膜， 并在膜的下游侧汽化脱附，经真空系统冷凝回收。混合溶液经多次循环后即可达到甲醇与 碳酸二甲酯的完全分离。本专利技术提供的分离方法中所说分子筛膜可以是所有对甲醇具有优先透过选择性的分子 筛膜，如NaY、 NaX、 T型、Mordenite、 ZSM—5型、和Beta型等，NaY为Y型含Na分子 筛膜，NaX为X型含Na分子筛膜、Mordenite为丝光沸石。本专利技术提供的分离方法中所说的分子筛膜可以是管状，也可以是平板状。本专利技术提供的分离方法中所说的NaY分子筛膜可以通过如下方法制备-(1) 将铝酸钠、氢氧化钠溶于去离子水中得到铝的前体溶液；(2) 将水玻璃溶液与去离子水混合得到硅的前体溶液；(3) 激烈搅拌下，将铝的前体溶液滴加到硅的前体溶液中，得到NaY分子筛的前体 溶胶，各组分的摩尔组成为Na20: A1203: Si。2: H20=22: 1: 25: 990，将该前体溶胶在室温下陈化处理12小时；(4) 将预涂附NaY分子筛种结晶的多孔a-八1203膜管垂直固定于合成反应釜中，膜管 的两端用PTFE带密封，以防止分子筛在膜管内的生长。将(3)所得的分子筛 前体溶胶倒入反应釜中，密封后在100。C鼓风干燥箱中晶化处理5小时。将得 到的分子筛膜管取出后，用蒸馏水充分冲洗至中性，在60 °C干燥过夜即得倒 NaY分子筛膜。本专利技术提供的分离方法中所说的甲醇和碳酸二甲酯混合溶液中甲醇的含量可以为1% —95%wt。本专利技术提供的分离方法中所说的甲醇和碳酸二甲酯混合液的温度可以为25—75°<:。 本专利技术提供的分离方法中所说的分子筛膜下游侧的真空度可以为200—400Pa。 本专利技术提供的甲醇与碳酸二甲酯的分离方法与传统的蒸馏/精馏方法相比较，其突出的 特征在于分离不受汽一液平衡的限制，可以实现甲醇与碳酸二甲酯的完全分离。对于碳酸 二甲酯的工业生产以及由碳酸二甲酯制备其它有机化工原料如碳酸二苯酯等都具有非常重要的意义。 附图说明图l是本专利技术提供的甲醇与碳酸二甲酯渗透汽化分离装置的示意图 图2是不同温度下甲醇与碳酸二甲酯(50%/50%)混合物的渗透汽化分离结果 具体实施例方式以下通过实施例对本专利技术的甲醇与碳酸二甲酯的分离方法进行详细说明 实施例l NaY分子筛膜的制备将38.01克氢氧化钠和8.54克NaA102溶于236.9克去离子水中，得到溶液A;将188.55 克水玻璃(Si02含量27.3。/。)与245.7克去离子水混合，得到溶液B。在激烈搅拌下将溶液 A滴加倒溶液B中，得到NaY分子筛的前体溶胶。继续激烈搅拌2小时后，在室温下陈化 12小时。将预涂附有NaY分子筛晶种的oc-Al203膜管(外径13mm，壁厚2mm,长度35cm， 平均孔径1.0pm，孔隙率38%)两端用PTFE带密封后垂直固定在合成反应釜中，将分子 筛前体溶胶转移到反应釜中，在预加热到100°<:的鼓风干燥箱中晶化处理5小时。反应结 束后，将分子筛膜管取出，用去离子水充分洗涤至中性，最后在60。C干燥即得倒NaY分 子筛膜。实施例2 甲醇与碳酸二甲酯的渗透汽化分离图一是本专利技术中的甲醇与碳酸二甲酯分离的渗透汽化分离装置示意图。NaY分子筛膜管 置于不锈钢的组件中， 一端与一小段聚四氟乙烯棒相连，另一端与真空系统相连，两端分 别用硅橡胶管和热塑管依次密封，组件的外部包裹加热带。在恒温槽中加热到50°C的原料 液通过液体泵在组件中循环供给，渗透蒸汽用液N2冷凝回收，两个冷阱切换使用以保证连 续测量。冷凝收集的渗透液用电子天平称重，原料液和渗透液的浓度分别用气相色谱定量 检测。分离性能主要通过渗透通量Q (kg/mth)和分离系数a来表示，其中渗透通量Q表 示通过膜的渗透量的大小，计算方法为单位时间内渗透侧冷凝收集到的渗透物的质量/ (单 位时间x膜面积)。分离系数表示甲醇与碳酸二甲酯的分离效率的高低，计算方法为a-(YCH30H/YDMC) / (XCH30H/XDMC)，其中Y和X分别表示渗透物和原料液中甲醇与碳酸二 甲酯的质量浓度。用实施例1所得的NaY分子筛膜分离不同浓度的甲醇与碳酸二甲酯混合 溶液，分离结果如表l所示。不同温度下甲醇与碳酸二甲酯(50/50wt%)混合溶液分离结 果见图二。可以看出，通过NaY分子筛膜渗透汽化过程，可以很好的实现甲醇与碳酸二甲 酯共沸混合物的分离。表一、不同浓度甲醇与碳酸二甲酯混合溶液的渗透汽化分离结果<table>table see original document page 6</column><本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的方法，其特征在于甲醇与碳酸二甲酯的混合溶液在分子筛膜的上游侧循环供给，分子筛膜的下游侧与真空系统相连；由于分子筛膜对甲醇具有非常高的渗透选择性，混合溶液中的甲醇优先渗透通过分子筛膜，并在膜的下游侧汽化脱附，经真空系统冷凝回收；混合溶液经多次循环后即可很快达到甲醇与碳酸二甲酯的完全分离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张小明，雷骞，吕高孟，索继栓，
申请(专利权)人：中国科学院成都有机化学有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]