在石油化工、精细化工、医药化工和日用食品工业等众多领域中,无水级有机溶剂发挥着不可或缺的作用。而有机溶剂无论是在生产过程,像发酵法制备乙醇、丙烯氧化水解法制备异丙醇等,还是回收循环利用过程,如医药行业萃取用乙醇、金属焊接与清洗用异丙醇和丙酮等,都需要进行脱水处理。传统的蒸馏热法和分子筛吸附法已在行业中应用许久,但各自存在着一些明显的缺点。
蒸馏热法是利用分子间挥发度的不同,通过汽化与冷凝交替进行实现分离,其过程能耗极高。而分子筛吸附则是利用吸附性质的差别进行间歇操作,也存在一定局限性。在这样的背景下,膜分离技术应运而生,尤其是渗透汽化/蒸汽渗透技术,正在逐渐成为新一代节能环保的分离技术,有取代传统精馏等分离过程的趋势。
渗透汽化膜分离技术具有独特的原理,它利用各组分在膜中的溶解性、扩散性不同,导致其在膜中的溶解速度、扩散速度不同,通过膜的难易程度不同。一般通过抽真空或载气吹扫的方式,将扩散过膜的易渗透组分转移,使膜两侧保持较高的蒸汽分压差,以此作为动力让易渗透组分透过膜,从而实现分离。该技术有液态进料和气态进料两种应用模式,目前常见的是液态进料模式。


在材质方面,渗透汽化膜主要分为无机膜、有机膜和复合膜三类。其中,无机膜在适用范围、选择性、通量、适应pH范围、耐腐蚀程度及寿命等关键参数上都远优于渗透汽化有机膜,属于换代技术。例如在异丙醇脱水案例中,原工艺采用加碱吸水法与蒸馏法组合,运行成本大于1200元/吨;而采用渗透汽化无机膜法,运行成本小于400元/吨,优势十分明显。
而且,渗透汽化膜技术具有节能、减排以及产品收率高、劳动强度低等优势。与精馏技术、加盐萃取蒸馏、分子筛技术等相比,它无相变或相变潜热很少,能量消耗显著降低;仅产生少量的渗透液,只需简单蒸馏后返回装置,几乎无污染;流程简单,产品收率比普通精馏、萃取及共沸精馏高2 - 10个百分点,装置占地少,自动化程度高,操作简便。
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