脱水系统技术方案

本发明专利技术设计了一种脱水系统，所述系统通过在设备工作的同时允许更换水分离膜单元来保持具有使用水分离膜的所述脱水系统的设备的利用率。所述脱水系统包括至少两个平行于待处理流体流动方向布置的使用中的水分离膜单元；这样配置所述脱水系统使得相对于所述至少两个水分离膜单元能够平行于所述待处理流体流动方向安装至少一个备用水分离膜单元，所述水分离膜单元具有用于所述待取出产物流体的监测装置；以及所述脱水系统通过根据由所述监测装置监测的所述产物流体的性质来运行所述备用水分离膜单元来保持所述产物流体的性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用水分离膜的脱水系统，更具体地，本专利技术涉及用于适当处理水分 离膜在对具有与水共沸组成的水和乙醇或丙醇的混合物进行脱水时的劣化而设计的脱水 系统，下文中把所述混合物称之为待处理流体。
技术介绍
乙醇作为代替石油的替代能源已经引起了关注，预计2010年的市场规模为 55, 000, OOOkL0然而，为了使用乙醇作为燃料，在对从诸如玉米的生物质来源得到的粗产物 进行蒸馏和提纯之后，必须将乙醇脱水至至少99. 5重量％。为了脱水，通常是通过在蒸馏塔中对乙醇的稀水溶液进行蒸馏，从而将所述溶液 浓缩至接近乙醇/水体系的共沸点，然后对其进行脱水。有一种添加共沸剂并通过共沸蒸馏来进行脱水的脱水技术。然而，这种技术有一 些缺点，例如因为需要进行三元体系的共沸蒸馏和回收共沸剂的步骤而需要大量的热能。另外，还有一种脱水技术，其中将多个分子筛容器平行布置，并以批式方式在它们 之间设置开关以进行脱水。然而，这种方法也存在分子筛容器的再生所需要的高能量消耗 的问题。因此，已经考虑使用不存在上述缺点的元件如水分离膜(日本专利申请待审公布 58-21629 号)。然而，如果采用使用包括水分离膜的水分离膜单元的全蒸发(PV)，则所述水分离 膜单元通常的使用寿命为约2年，且需要一年一次地更换所有水分离膜。所述水分离膜单 元存在的问题是，因为在更换期间会造成设备不可避免的停工期，所以降低了使用所述单 元的设备的利用率。考虑上述情况完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种脱水系统，设计所述脱水 系统通过在设备运行的同时允许更换水分离膜单元来保持安装有使用水分离膜的脱水系 统的设备的利用率。
技术实现思路
为了实现所述目的，本专利技术提供一种从待处理流体中分离水的脱水系统，其中所 述脱水系统包括至少两个平行于待处理流体流动方向布置的使用中的水分离膜单元；配置 所述脱水系统使得相对于所述至少两个水分离膜单元，能够平行于待处理流体流动方向安 装至少一个备用水分离膜单元；所述脱水系统包括用于待取出产物流体的监测装置；以及 所述脱水系统通过根据由所述监测装置监测的产物流体的性质来运行所述至少一个备用 水分离膜单元而保持产物流体的性质。在本专利技术的脱水系统中，待处理流体通常为有机水溶液。其有机组分优选为一种 选自如下的有机组分醇类如乙醇、丙醇、异丙醇和二醇；羧酸类如乙酸；醚类如二甲醚和 二乙醚；醛类如乙醛；酮类如丙酮和甲乙酮；以及酯类如乙酸乙酯。本专利技术脱水系统的一个实施方案包括监测整个脱水系统待取出产物流体的有机 组分浓度的光密度计，作为用于产物流体的监测装置。本专利技术脱水系统的另一个实施方案包括监测各个水分离膜单元待取出产物流体 的有机组分浓度的光密度计，作为用于产物流体的监测装置，其中在各个水分离膜单元上 安装所述光密度计。本专利技术脱水系统的还一个实施方案包括监测各个水分离膜单元待取出产物流体 的温度的温度计，作为用于产物流体的监测装置。本专利技术提供一种脱水系统，设计所述脱水系统通过在设备运行的同时允许更换水 分离膜单元来保持安装有使用水分离膜的脱水系统的设备的利用率。附图说明图1为显示根据本专利技术的脱水系统实施方案的示意图。附图标记说明1 5:水分离膜单元6:进口流量计7:出口流量计8:出口光密度计9、10、11、12和13 个体光密度计具体实施例方式将通过参考其实施方案详细描述本专利技术的脱水系统。图1为本专利技术脱水系统的实施方案。根据本实施方案的脱水系统假定用于脱水的 待处理流体为粗乙醇。假定该粗乙醇为乙醇浓度为94. 5重量％ 94. 8重量％ (包含两个 端值)的水溶液。换言之，认为含乙醇作为有机组分的粗乙醇为待处理流体。最终的产物 流体，即产物乙醇(无水乙醇)具有的乙醇浓度为99. 5重量％ 99. 8重量％ (包含两个 端值)O根据本实施方案的脱水系统100主要由水分离膜单元1 5、进口流量计6、出口 流量计7、出口光密度计8以及个体光密度计9 13组成。所述脱水系统还具有用于水分 离膜单元1 5的进口阀14 18以及出口阀19 23。水分离膜单元1 5为用于把粗乙醇分离成无水乙醇和水的单元。作为水分离膜 单元组成部分的水分离膜优选是孔径为10埃以下的二氧化硅或沸石无机水分离膜。所述 水分离膜还可以为碳膜。另外，根据日本专利2808479号的无机水分离膜也是适用的。这种无机水分离膜 为通过在无机多孔物体的孔内负载由含乙氧基或甲氧基的烷氧基硅烷水解得到的二氧化 硅凝胶而得到的耐酸性复合材料分离膜，通过包括下列步骤1 11的制造方法能够制造所 述复合材料分离膜。下述多孔基体通常为陶瓷基体如氧化铝、二氧化硅、氧化锆或二二氧化钛，优选为 具有多个在纵向上具有圆形横截面的内部管道的圆柱形基体。在下列步骤1 11中，形成 无机水分离膜以覆盖这些内部管道的每一个的内壁。这就是短语“在无机多孔物体的孔内负载由含乙氧基或甲氧基的烷氧基硅烷水解得到的二氧化硅凝胶”的含义。除了所述无机水分离膜之外，还能够使用有机膜如聚乙烯醇膜、聚酰亚胺膜以及 聚酰胺膜作为水分离膜。这些有机膜还会随时间而变化且适用于本专利技术。步骤1 在通过变换作为二氧化硅溶胶原料的烷氧基硅烷、水和酸催化剂的混合 比而制备多种二氧化硅溶胶的制备条件中，把待负载二氧化硅溶胶的原料混合比分成两种 类型一种是用于二氧化硅溶胶1的，另一种是用于二氧化硅溶胶2的。步骤2 水的重量对作为二氧化硅溶胶1的原料的一种的烷氧基硅烷的重量之比 为0. 5 2. 0 (包含两个端值)，而作为反应催化剂的酸催化剂的重量对烷氧基硅烷的重量 之比为0. 01 0. 1 (包含两个端值)。步骤3 水的重量对作为二氧化硅溶胶2的原料的一种的烷氧基硅烷的重量之比 为2. 0 50 (包含两个端值)，而作为反应催化剂的酸催化剂的重量对烷氧基硅烷的重量之 比为0. 01 0. 5 (包含两个端值)。步骤4 尽管二氧化硅溶胶1的原料保持为沸腾状态，但是把在开始沸腾之后约 25,20以及15分钟时的溶液分别定义为I-A溶液、I-B溶液以及1_C溶液。步骤5 对所述二氧化过溶胶2的原料进行搅拌并在室温下混合30 90分钟以 制造二氧化硅溶胶2。步骤6 在把所述二氧化硅溶胶I-A溶液负载在多孔基体表面上之后，将所述多孔 基体在设定为约200°C的电炉中燃烧5 15分钟(包含两个端值)，再在约300°C下燃烧 5 15分钟(包含两个端值)，然后在约400°C下燃烧5 15分钟(包含两个端值)，最后 在约500°C下燃烧5 15分钟(包含两个端值)。步骤7 在其上已经负载了二氧化硅溶胶I-A溶液的多孔基体表面上进一步负载 二氧化硅溶胶I-A溶液之后，重复上面步骤6的操作两次或三次。步骤8 接下来，在其上已经负载了二氧化硅溶胶I-A溶液的多孔基体表面上进一 步负载二氧化硅溶胶I-B溶液之后，进行与上面步骤6和7中相同的加工。步骤9 接下来，在其上已经负载了二氧化硅溶胶I-B溶液的多孔基体表面上进一 步负载二氧化硅溶胶I-C溶液之后，进行与上面步骤6和7中相同的加工。步骤10 接下来，在其上已经负载了二氧化硅溶胶1-A、1-B和I-C溶液的多孔基 体表面上进一步负载二氧化硅溶胶2溶液之后，将所述多孔基体在设定为约200°C的电炉 中燃烧5 15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从待处理流体中分离水的脱水系统，其包括：平行于所述待处理流体的流动方向布置的使用中的至少两个水分离膜单元；相对于所述至少两个水分离膜单元的平行于所述待处理流体的流动方向安装的至少一个备用水分离膜单元；以及用于待取出产物流体的监测装置；其中所述脱水系统根据由所述监测装置监测的所述产物流体的性质来运行所述备用水分离膜单元，从而保持所述产物流体的性质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大空弘幸，清木义夫，行本敦弘，田中幸男，荻野信二，平山晴章，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP