一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法技术

本发明专利技术涉及一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，该方法可以减少水蒸气和循环冷却水的消耗，将通过膜渗透单元后的膜成品作为热源，通过热泵升温升压直接或间接的对待分离的有机溶剂母液加热蒸发，膜成品自身被冷凝，回收了气态膜成品的汽化潜热；并进一步利用膜成品液态后的余热预热母液，充分利用不同操作级数之间的操作温度，实现节水，节能；可有效实现连续化操作及生产。连续化操作及生产。连续化操作及生产。

【技术实现步骤摘要】
一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法


[0001]本专利技术涉及膜分离应用
，特别是一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法。

技术介绍

[0002]现有的，各种有机溶剂随着工业的快速发展得到广泛使用，包括醇类、酯类、酮类、醚类、芳香族化合物等化学溶剂。有机溶剂脱水是有机溶剂生产和使用过程中一个重要环节。传统分离采用方法主要有一般化学方法、吸附法、精馏法。大多数有机溶剂和水形成共沸物或近沸物，采用普通精馏技术难以将水脱除。
[0003]渗透汽化(pervaporation简称PV)是一种利用液体中两种组分在膜中的溶解度与扩散系数的差别通过渗透与蒸发将两种组分进行分离的过程。蒸汽渗透(vaporpermeat ion简称VP)过程起源于渗透汽化技术，是一种介于渗透汽化和气体膜分离间的技术，其原理也是依靠膜两侧压力差为推动力，利用混合物组分在膜上面的溶解(吸附)扩散速率的不同来实现组分的分离。不同的是渗透汽化是液体混合物进料，液体在渗透过程中发生相变，渗透侧物料以气相出料。因此，渗透汽化过程需要消耗截留侧液体的显热来提供相变所需要的热量。相比于渗透汽化，蒸汽渗透过程没有相变，则不需要考虑由于相变带来的能耗问题。
[0004]蒸汽渗透膜特别适用于共沸/近沸有机溶剂脱水。但由于有机溶剂母液为液体时，需要将母液加热汽化，母液的加热采用饱和水蒸气，需要消耗大量的饱和水蒸气，此外经过膜脱水后的有机溶剂膜成品依然为气态，还需用循环冷却水冷凝成液态后储存。加热与冷凝成本，给企业带来经济压力，尤其在节能减排的大背景下，亟需有一种减少饱和水蒸气和循环冷却水消耗的蒸汽渗透脱水的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种减少水蒸气和循环冷却水消耗的有机溶剂脱水的方法。
[0006]为实现本专利技术的目的，解决的技术解决方案如下：一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将待分离的有机溶剂母液经预热，蒸发，汽化后进入膜渗透单元脱水；
[0008]S2、得到的截留侧汽化的膜成品作为热源，对待分离的有机溶剂母液进行蒸发和预热，膜成品由气态变为液态后出料。
[0009]进一步的，S1中，所述待分离的有机溶剂母液经预热，蒸发后还包括过热后进入膜渗透单元脱水。
[0010]进一步的，S2中，所述膜成品作为热源是经过热泵将汽化的膜成品送入母液蒸发器中，作为热源对待分离的有机溶剂母液加热；之后，膜成品送入母液预热器中，作为热源对待分离的有机溶剂母液预热,出料。
[0011]进一步的，S2中所述膜成品作为热源是膜成品送入水蒸发器中，作为热源对循环水加热变成水蒸气，膜成品出料；所述水蒸气经过热泵送入母液蒸发器中作为热源，对待分离的有机溶剂母液加热；之后再进入母液预热器中，作为热源预热待分离的有机溶剂母液，水蒸气变为循环水；最后，循环水再次入水蒸发器中被膜成品加热，如此循环反复。
[0012]进一步的，所述待分离的有机溶剂母液含水量为30wt％～1wt％。
[0013]进一步的，S1中，所述待分离的有机溶剂母液以0.2～0.4MPa的压力和110～150℃的温度输送至膜渗透单元。
[0014]进一步的，所述膜成品经过热泵后的温度高于待分离的有机溶剂母液经预热的温度，温差≥10℃。优选的，温差范围10～20℃。
[0015]进一步的，所述水蒸气经过热泵后的温度高于待分离的有机溶剂母液经预热的温度，温差≥10℃。优选的，温差范围10～20℃。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：将通过膜渗透单元后的膜成品作为热源，通过热泵升温升压直接或间接的对待分离的有机溶剂母液加热蒸发，膜成品自身被冷凝，回收了气态膜成品的汽化潜热；并进一步利用膜成品液态后的余热预热母液，充分利用不同操作级数之间的操作温度，实现节水，节能；可有效实现连续化操作及生产。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例1脱水方法工艺流程图。
[0018]图2是本专利技术实施例2脱水方法工艺流程图。
[0019]图3是本专利技术对比例的脱水方法工艺流程图。
[0020]其中，1为母液泵；2为母液预热器；3为母液蒸发器；4为母液蒸发过热器；5为膜渗透单元；6为水蒸发器；7为热泵；8为水罐；9为水泵；10为冷凝器。
具体实施方式
[0021]以下结合附图，详细说明本专利技术的实施方式。
[0022]本专利技术提供一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，包括如下步骤：S1、将待分离的有机溶剂母液经预热，蒸发，汽化后进入膜渗透单元脱水；S2、得到的截留侧汽化的膜成品作为热源，对待分离的有机溶剂母液进行蒸发和预热，膜成品由气态变为液态后出料。
[0023]汽化的膜成品作为热源可以通过两种方式对待分离的有机溶剂母液进行加热蒸发，以达到有效利用自身热能，减少能耗的目的：通过热泵将汽化的膜成品送入母液蒸发器3中对待分离的有机溶剂母液加热蒸发，之后，送入母液预热器2中，作为热源又对待分离的有机溶剂母液预热,出料。或者将S2中汽化的膜成品通过水蒸发器6加热水变成水蒸气；通过热泵将所述水蒸气送入母液蒸发器对待分离的有机溶剂母液加热蒸发，水蒸气变为热水，热水再通过管道对待分离的有机溶剂母液在母液预热器内预加热，收集之后再次进入水蒸发器内被被截留侧汽化的膜成品加热成水蒸气，如此循环反复。
[0024]其中，由于上述有机溶剂脱水方法采用的是蒸汽渗透原理进行有机溶剂脱水，因此有机溶剂母液中水含量为30wt％～1wt％，有机溶剂可以选自但不限于醇类，醛类，醚类，酯类，呋喃等。作为具体实施例，有机溶剂可以选自乙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯。
[0025]膜渗透单元5可以由1～200个膜组件串联、并联或混联方式组合构成，以达到不同
的处理要求和生产能力，膜组件可以可具体举例但不限于板式、管式、中空纤维式或螺旋板式分子筛膜组件，优选管式分子筛膜组件。膜渗透单元5中采用的分离膜是指对水有选择透过性的壳聚糖膜、PVA膜、PVDF膜、海藻酸钠膜及分子筛膜等中的一种，优选的可选用分子筛膜。适用的分子筛类型包括LTA，SOD，FAU，MOR，FER，MFI，PHI，BEA，CHA，ERI，及其混晶分子筛膜，优选NaA型分子筛膜。
[0026]将上述本专利技术所述的有机溶剂脱水方法运用于装置中，本专利技术的方法进一步表述为如下步骤：
[0027]将待分离的有机溶剂母液流入母液预热器2、母液蒸发器3，变成待分离汽态的有机溶剂进入膜渗透单元5脱水，截留侧的得到汽化膜成品，进入水蒸发器6作为热源；最后，膜成品以液态形式出料；
[0028]循环水经水泵9送入水蒸发器6内，被气态的膜成品加热汽化，经热泵7升压升温后送入母液蒸发器加热汽化待分离的有机溶剂母液，循环水被冷凝变为液态；之后进入母液预热器预热待分离的有机溶剂母液，最后返回到水罐8，如此循环反复。
[0029]或者，待分离的有机溶剂母液流经母液预热器2、母液蒸发器3、变成待分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将待分离的有机溶剂母液经预热，蒸发，汽化后进入膜渗透单元脱水；S2、得到的截留侧汽化的膜成品作为热源，对待分离的有机溶剂母液进行蒸发和预热，膜成品由气态变为液态后出料。2.根据权利要求1所述的一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，其特征在于：S1中，所述待分离的有机溶剂母液经预热，蒸发后还包括过热后进入膜渗透单元脱水。3.根据权利要求2所述的一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，其特征在于:S2中，所述膜成品作为热源，是经过热泵将汽化的膜成品送入母液蒸发器中对待分离的有机溶剂母液加热；之后，膜成品送入母液预热器中对待分离的有机溶剂母液预热,出料。4.根据权利要求2所述的一种节能型耦合热泵的有机溶剂脱水方法，其特征在于:S2中所述膜成品作为热源，是膜成品送入水蒸发器中，对循环水加热变成水蒸气，膜成品出料；所述水蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑舟，王灿灿，庆珺，丁宏权，庆天，
申请(专利权)人：江苏峰科达技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：