用膜分离不同极性有机液体制造技术

一种从不同极性流体的混合物中分离至少一种极性较低流体的方法，包括使至少一种低极性或非极性聚合物膜与该流体混合物在一定条件下接触，从而使至少一种极性较低流体选择性渗透通过所述膜，其中所述膜中与碳原子化学键合的杂原子同碳原子数之比小于约０．２，优选小于约０．０５。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机液体的分离。更具体而言，本专利技术涉及一种利用低极性或非极性膜基于有机液体的极性来分离有机液体的方法。
技术介绍
通过各种技术包括吸附或蒸馏来分离液体混合物是众所周知的。但是这些传统技术通常需要高的投资。例如，通过蒸馏分离液体需要昂贵的蒸馏塔、加热器、热交换器及大量的辅助设备如泵、收集容器、真空发生装置等。蒸馏操作通常还会有与加热、冷却和材料输送有关的高的操作费用。此外，为完成分离，被分离的材料的特性将使设备或处理超出简单蒸馏所需的设备或处理。例如，当被分离的混合物形成共沸物，该分离将需要一系列步骤(如用两个或多个塔)或需要向该分离体系添加其它材料。吸附体系也存在与蒸馏类似的问题。因此，能够分离蒸馏或吸附体系难以分离或分离成本昂贵的混合物是有利的。用膜技术分离蒸馏或吸附难以分离的混合物是本领域公知的，其包括使用多孔和无孔膜。依据溶解和扩散机理利用通过膜的速率不同，用无孔膜分离互溶液体的混合物。已经提出了利用膜通过渗透蒸发、蒸发渗透或渗透提取(perstraction)来分离有机物混合物或水/有机物混合物的许多方法。虽然这些技术中的每一种均依赖于溶解和扩散机理来通过膜，但操作参数却相当不同。在渗透蒸发的情况下，要分离的液体被进料至膜的一侧，同时降低压力或使载气经过膜的另一侧以使要分离的材料以气体的形式渗透通过膜。蒸发渗透的不同之处在于混合物的蒸汽被进料至膜的一侧，并通过冷却并冷凝渗透出来的蒸汽来回收渗透通过膜的材料。渗透提取与渗透蒸发的不同之处在于要分离的材料以液体渗透通过膜并且载体物流也是液体。应用这类膜分离方法的实例包括使用具有活性阴离子基团的聚合物膜分离有机物/水混合物、用醋酸纤维素酯膜或聚乙烯醇膜分离乙醇/水混合物、用聚丙烯腈共聚物膜分离有机物/水混合物或有机物混合物以及用交联聚乙烯醇膜分离有机物混合物。Pasternak等人的US 4,798,674描述了用交联聚乙烯醇膜和膜形式的高分子量离子交换树脂经渗透蒸发来浓缩含有C1-C3醇和含氧有机物的带电溶液，所述含氧有机物选自有机醚、醛、酮和酯。醇渗透通过该膜的速度高于含氧化合物，因此使该含氧化合物得到浓缩。本专利技术的专利技术人意外发现可用低极性或非极性无孔膜将极性相对于不同极性液体混合物降低的液体从该混合物中选择性分离。专利技术概述本专利技术是一种从不同极性流体的混合物中分离至少一种极性较低流体的方法。从不同极性流体的混合物中分离至少一种极性较低流体的方法，包括使至少一种低极性或非极性聚合物膜与包括不同极性流体的混合物在一定条件下接触，从而使至少一种极性较低流体选择性渗透通过该膜，其中所述膜中与碳原子化学键合的杂原子与碳原子数之比为小于约0.2，优选小于约0.05。优选地，该方法包括洗脱所述至少一种渗透通过该膜的极性较低流体的步骤。该洗脱步骤包括使溶剂流体经过与所述混合物在一定条件下接触的膜的一侧的相反侧，以此将极性较低流体从该膜带走。该混合物通常包括不同极性的流体，如碳酸二甲酯、乙二醇和甲醇，并且其中极性较低流体包括碳酸二甲酯。此外，当氢是极性较低流体时，用本专利技术的方法也是可行的。本专利技术还包括使用与化学反应器成一体的这种膜，其中包括不同极性流体的混合物经碳酸亚乙酯和甲醇反应形成。任选地，两个或更多个低极性或非极性聚合物膜与混合物顺序接触，其中渗透自一个膜的液体与下一个相邻的膜接触，并以此类推。所述膜相对于与每个膜接触的可选择性渗透的一种流体或多种流体优选具有不同的流通量(flux rates)和不同的选择性。该膜可进一步包括多孔载体层，并通常是一种包括多个聚合物层的复合膜。本专利技术还包括制备碳酸二烷基酯的方法，其包括以下步骤(a)使链烷醇与碳酸亚烷基酯反应，由此形成包括碳酸二烷基酯、链烷醇和碳酸亚烷基酯及任选的亚烷基二醇的产物混合物；及(b)通过使至少一种低极性或非极性聚合物膜与该产物混合物在产生包括碳酸二烷基酯、优选为碳酸二甲酯的渗透液的条件下接触，将至少一部分碳酸二烷基酯从该产物混合物中分离出来。本专利技术的其它目的、优点及新的特征将在说明书及以下实施例中描述，并且对于本领域技术人员来说，通过考察以下内容或实施本专利技术，一些内容是明显的。本专利技术的目的和优点可依据所附的权利要求中具体指出的方案及组合来实现和达到。优选实施方案的详细描述在本文及权利要求中所用的术语“极性较低”，当涉及流体时(如液体和/或气体)，其指与流体混合物中至少一种其它极性较高的流体相比极性相对较低的流体。例如假设一种流体混合物含有流体1、流体2、流体3和流体4，并且连续排列的各流体的极性均高于其前面的流体(即针对极性流体1＜流体2＜流体3＜流体4)。则流体1至流体3中的各流体均可以作为极性较低流体，因为在这四种流体混合物中至少一种流体4的极性高于流体1至流体3各流体。本专利技术是一种基于有机流体的相对极性来分离有机流体(如液体和/或气体)混合物的方法。更具体地说，是一种用低极性或非极性的无孔聚合物膜从不同极性液体的混合物中选择性分离极性相对较低的一种液体或多种液体的方法。因此本专利技术的方法适合于例如以下分离任务，即从醇中去除碳酸二烷基酯、从二醇中去除碳酸二烷基酯、从醇/水混合物或二醇/水混合物中去除碳酸二烷基酯、从吡啶中去除烷基吡啶、及从含有原料酸及醇的反应混合物中去除酯。本专利技术的方法还适用于从气体混合物中分离氢，例如，从含氢、一氧化碳、二氧化碳及甲烷的合成气中分离氢。能够用于本专利技术的膜包括由低极性或非极性聚合物材料制成的膜。这些膜优选是无孔聚合物膜(即无孔指的是不允许大尺寸颗粒通过)。该聚合物膜可以是合成膜或是由天然存在的聚合物材料如天然胶乳制成的。对于给定的低极性或非极性膜对本专利技术的适用性可通过竞争扩散试验来确定，其中使极性类和非极性类的混合物扩散通过该膜。在下面的实施例1中描述了一种这类试验。相对扩散系数(即非极性类的扩散系数除以极性类的扩散系数)大于1是所需的，大于3是优选的。用于本专利技术的膜是由在三叶胶树(Hevea brasilensis)中发现的天然胶乳制成的低极性或非极性胶乳基膜。天然三叶胶乳已被描述为含分散在含水乳清相中的橡胶和非橡胶颗粒的细胞质体系。通常，三叶天然橡胶含有约93-95wt％顺式-1-4聚异戊二烯。所述非橡胶部分由水(0.30-1.0wt％)、丙酮提取物(1.5-4.5wt％)、蛋白质(2.0-3.0wt％)和灰分(0.2-0.5wt％)组成。该天然橡胶中的双键发生常见的化学反应如加成、取代和环氧化。因此天然橡胶能够被加工或改性以改变它的物理性质。例如，天然橡胶能够被氯化以提高其抗化学侵蚀性，能够与过酸反应以提供环氧化天然橡胶，该环氧化天然橡胶具有提高的耐油性及降低的透气性，或能够被硫化(或交联)以提高更大温度范围内的强度。该膜还可以是合成的低极性或非极性胶乳膜。该膜还可以是合成的低极性或非极性聚合物基膜，例如，聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物或氯丁橡胶。该合成的低极性或非极性聚合物膜还可以由两种或更多种聚合物的混合物组成。该聚合物膜的分子结构将决定它的相对极性。通常，大多数未取代的脂族烃或硅氧烷聚合物和/或弹性体具有相对低的极性或是非极性的，并且将适用于本专利技术，前提条件是它们还表现出所需要的物理特性。对于碳基非极性聚合物膜，膜中与碳原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从不同极性流体的混合物中分离至少一种极性较低流体的方法，包括：使至少一种低极性或非极性聚合物膜与所述包含不同极性流体的混合物在一定条件下接触，从而使所述至少一种极性较低流体选择性渗透通过所述膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JS布沙南，LJ奥特曼，JW迪尔，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]