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1、渗透汽化膜技术渗透汽化膜技术在工业溶媒回收循环使用中的应用在工业溶媒回收循环使用中的应用2011年年09月月15日日 一、引言一、引言 二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状 三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜技术三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜技术 四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术 报告提纲报告提纲一、引言一、引言一、引言一、引言 19171917年年, , 渗透汽化概念出现，渗透汽化概念出现，KoberKober首次提出，描述水通过火棉首次提出，描述水通过火棉胶的情形。胶的情形。(P.A.Kober, J. Amer.
2、 Chem. Soc., 39:944, 1917) 19601960年年，渗透汽化专利出现，渗透汽化专利出现，Binning (R.C. Binning, US Patent, 2923749, 1960) 19651965年年，渗透汽化膜分离机理，渗透汽化膜分离机理， Lonsdals (H.K. Lonsdals, V. Merten et. Al., J. Appl. Polym. Sci., 9:1341, 1965) 上世纪上世纪7070年代末年代末8080年代初，年代初，19841984年年德国德国GFTGFT公司首次建成了公司首次建成了400400吨吨/ /年年无水乙醇渗透汽化
3、膜工业装置。无水乙醇渗透汽化膜工业装置。 渗透汽化膜分渗透汽化膜分离原理示意图离原理示意图膜膜液相液相渗透相渗透相 ( (汽相汽相) )料液料液出料出料冷凝器冷凝器真空系统真空系统冷凝物冷凝物FeedliquidDissolutionDiffusionPermeatevaporEvaporation一、引言一、引言渗透汽化膜分离技术的突出优点：渗透汽化膜分离技术的突出优点：* * 典型的节能技术典型的节能技术（低能耗，一般比恒沸精馏节能（低能耗，一般比恒沸精馏节能1/2 1/2 3/43/4）* * 典型的清洁生产技术典型的清洁生产技术（过程不引入其它组成，产品和环境不会受到污染）（过程不引入
4、其它组成，产品和环境不会受到污染）* * 典型的典型的便于放大、耦合和集成技术便于放大、耦合和集成技术它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物的分离，对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对点混合物的分离，对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对废水中少量有机物的回收，对有机物废水中少量有机物的回收，对有机物/ /有机物分离和与反应耦合、有机物分离和与反应耦合、将反应生成物不断脱除等具有明显的经济上和技术上的优势。将反应生成物不断脱除等具有明显的经济上和技术上的优势。 一、引言一、引言Comparisonofenergycos
5、ts(inkWh)forthedehydrationof100kgofisopropanol(startingfromtheazeotrope:isopropanol88wt.%)bydifferentseparationprocessesaUtilitiesAzeotropicdistillationAdsorptionPervaporationEvaporationenergy173.33.9Condensationenergy17Coolingwater3.33.9Pumps,etc.22244Totalcost362912U.Sander,P.Soukup,Designandopera
6、tionofapervaporationplantforethanoldehydration,J.Membr.Sci.36(1988)463,(contributionofthecompanyLURGI).Costcomparisonforthedehydrationofethanol(94wt.%)byazeotropicdistillationandpervaporation.CostsestimatedinDeutschMarkpertonneofproducedanhydrousethanol(99.8wt.%)UtilitiesAzeotropicdistillation(entra
7、iner=cyclohexane)PervaporationLowpressuresteam50756.25Coolingwater7.52Electricpower2.255.70Entrainer2.44.5Membranes816Totalcost62892230J.Bergdorf,Casestudyofsolventdehydrationinhybridprocesseswithandwithoutpervaporation,in:R.Bakish(Ed.),ProceedingsoftheFifthInternationalConferenceonPervaporationProc
8、essesintheChemicalIndustry,1115March1991,BakishMaterialsCorporation,Heidelberg,Germany,pp.362382(contributionoftheGermancompanyBMVT).Stefan Sommer，Thomas Melin，Design and Optimization of Hybrid Separation Processes for the Dehydration of 2-Propanol and Other Organics，Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 5
9、248-5259 ThedehydrationofanIPA/waterstreamof1875kg/hfrom80wt%upto99.9wt%productpuritywithasolventrecoveryof99.98%,2004 回收溶媒可直接使用回收溶媒可直接使用 提高产品收率提高产品收率 提高产品质量提高产品质量 除明显的节能、环保等特点外，应用于制药除明显的节能、环保等特点外，应用于制药行业还有其独特的一点行业还有其独特的一点二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状国外：国外： 19841984年，年，德国德国GFT公司率先公司率先 在巴在巴西建成了日产西建成
10、了日产13001300升无水乙醇工厂，升无水乙醇工厂，标志着渗透汽化膜技术真正意义上实标志着渗透汽化膜技术真正意义上实现了工业化应用。现了工业化应用。 渗透汽化工业应用情况由于商业机密，很难获得精确数字。渗透汽化工业应用情况由于商业机密，很难获得精确数字。GFTGFT公司（现属于瑞士公司（现属于瑞士Sulzer ChemtechSulzer Chemtech公司）公司）19841984年至年至19961996年年间，做了间，做了6363个工业应用项目，其中乙醇脱水个工业应用项目，其中乙醇脱水2222个、异丙醇脱水个、异丙醇脱水1616个、其它有机溶剂脱水个、其它有机溶剂脱水1616个、酯化反应
11、脱水个、酯化反应脱水4 4个、醚化反应个、醚化反应脱水脱水4 4个、三乙胺脱水个、三乙胺脱水1 1个，从废水中回收四氟乙烯个，从废水中回收四氟乙烯1 1个。按年个。按年增增1515保守估算，至保守估算，至20092009年底，该公司约有年底，该公司约有320320多套渗透汽化多套渗透汽化工业装置在运行。工业装置在运行。 二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状国内：国内： 清华大学、浙江大学、复旦大学、中科院化学所、长春应清华大学、浙江大学、复旦大学、中科院化学所、长春应化所等化所等（有机膜）（有机膜）。南京工业大
12、学、大连理工大学等。南京工业大学、大连理工大学等（无机无机膜）膜） 清华大学和中石化燕化公司，清华大学和中石化燕化公司，19991999年年，渗透汽化苯脱水工，渗透汽化苯脱水工业中试；业中试；20002000年，渗透汽化碳六油脱水中试。年，渗透汽化碳六油脱水中试。 苯：苯：600ppm 600ppm 脱水至脱水至 30ppm30ppm以下以下碳六油：碳六油： 200ppm 200ppm 脱水至脱水至 5ppm 5ppm 以下以下二、渗透汽化膜分离技术应用现状二、渗透汽化膜分离技术应用现状 清华大学通过清华大学通过“九五九五”国家重点科技攻关国家重点科技攻关“渗透渗透汽化透水膜及其过程关键技术开
13、发汽化透水膜及其过程关键技术开发”项目的研发、国项目的研发、国家家863863项目和国家项目和国家973973项目的研发，项目的研发，20022002年年，以清华大，以清华大学渗透汽化膜技术为依托，组建了北京蓝景膜技术工学渗透汽化膜技术为依托，组建了北京蓝景膜技术工程公司，主要从事渗透汽化膜技术工业应用开发。程公司，主要从事渗透汽化膜技术工业应用开发。20062006年年初，又组建了山东蓝景膜技术工程公司。初，又组建了山东蓝景膜技术工程公司。600mm流涎机流涎机600mm涂膜机涂膜机600mm水洗、酸、碱处理流水线水洗、酸、碱处理流水线 600mm热处理流水线热处理流水线600mm热定型流水
14、线热定型流水线 1.1.广州天赐异丙醇脱水装置（广州天赐异丙醇脱水装置（8000t/a8000t/a）20032003年年2.2.山东淄博叔山东淄博叔丁醇脱水装置丁醇脱水装置（2500t/a2500t/a）20042004年年3.3.四川泸州异丙醇脱水装置四川泸州异丙醇脱水装置（2500t/a2500t/a）20042004年年4.4.哈药集团乙醇脱水装置，哈药集团乙醇脱水装置，3000t/a3000t/a20052005年年5. 5. 山东淄博海正化工公司叔丁醇脱水装置，山东淄博海正化工公司叔丁醇脱水装置，2500t/a2500t/a20052005年年6.6.渗透汽化膜法溶剂脱水小型装置渗
15、透汽化膜法溶剂脱水小型装置（小于（小于500500公斤公斤/ /天天）20052005年年20052005年年7.7.东药集团脑复康公司东药集团脑复康公司异丙醇脱水装置异丙醇脱水装置（300t/a300t/a）20062006年年8.8.东药集团东瑞公司乙醇脱水装置，东药集团东瑞公司乙醇脱水装置，5000t/a5000t/a9.9.东药集团张士公司乙醇脱水装置，东药集团张士公司乙醇脱水装置，5000t/a5000t/a20072007年年最近建成运行的渗透汽化膜分离工业装置：最近建成运行的渗透汽化膜分离工业装置：(a)(a)常州高博常州高博能源材料有限公司异丙醇脱水，（能源材料有限公司异丙醇脱
16、水，（b b）淄博诺奥化工有限）淄博诺奥化工有限公司正丙醇脱水；（公司正丙醇脱水；（c c）深圳宽宝环保设备有限公司异丙）深圳宽宝环保设备有限公司异丙醇脱水。醇脱水。acb序号客户名称序号客户名称1广州天赐高新材料股份有限公司15山东鲁抗立科药物化学有限公司2四川北方硝化棉有限责任公司16杭州赛诺索欧电池有限公司3哈药集团制药总厂17黑龙江泰纳科技发展有限公司4东北制药总厂脑复康公司18淄博海正化工有限公司5沈阳东瑞科技有限公司19丽珠集团利民制药6浙江思贤制药有限公司20浙江昂利康制药有限公司7东北制药总厂张士制药21浙江医药股份有限公司维生素厂8深圳宽宝环保设备有限公司22深圳绿绿达环保有
17、限公司9山东瑞阳制药有限公司23山东宏瑞超高温纤维科技有限公司10淄博诺奥化工有限公司24浙江新华制药有限公司11常州高博能源材料有限公司25广东恒晨环保科技有限公司12湖南海纳百川生物工程有限公司26苏州三威燃料化学有限公司13苏州东瑞化工有限公司27广西百色14天津信汇制药股份有限公司28安徽皖北制药渗透汽化膜法溶剂脱水工业项目（至渗透汽化膜法溶剂脱水工业项目（至20092009年）年）三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术技术 乙醇与水在常压下，在乙醇质量浓度为乙醇与水在常压下，在乙醇质量浓度为95.6%95.6%时，与时，与水发生共沸。
18、制取含醇水发生共沸。制取含醇99.8%(wt)99.8%(wt)以上的无水乙醇，需要以上的无水乙醇，需要采用萃取精馏、恒沸精馏或加盐精馏，这些方法过程复杂、采用萃取精馏、恒沸精馏或加盐精馏，这些方法过程复杂、能耗高、污染严重，应用渗透汽化膜法回收乙醇溶剂具有能耗高、污染严重，应用渗透汽化膜法回收乙醇溶剂具有传统的蒸馏法无可比拟的优越性。传统的蒸馏法无可比拟的优越性。1 1、乙醇溶剂脱水回收、乙醇溶剂脱水回收2 2、醇类、酮类、醚类溶剂脱水回收醇类、酮类、醚类溶剂脱水回收 醇类包括异丙醇、正丁醇、低碳混合醇等；酮类包醇类包括异丙醇、正丁醇、低碳混合醇等；酮类包括丙酮、丁酮、戊酮等；醚类包括乙醚、
19、乙烯基甲醚、括丙酮、丁酮、戊酮等；醚类包括乙醚、乙烯基甲醚、二甲醚等。醇类、酮类、醚类与水很容易形成恒沸体系。二甲醚等。醇类、酮类、醚类与水很容易形成恒沸体系。三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术技术3 3、有机溶剂微量水脱除、有机溶剂微量水脱除 芳香族化合物：苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等中微芳香族化合物：苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等中微量水脱除。量水脱除。1000ppm 1000ppm 脱水至脱水至50ppm50ppm以下以下 己烷、环己烷、溶剂中微量水脱除。己烷、环己烷、溶剂中微量水脱除。300ppm 300ppm 脱水脱水至至10ppm10
20、ppm以下以下 其它有机溶剂脱除其它有机溶剂脱除 。 三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术技术* * 从制药废水中脱有机物从制药废水中脱有机物 从废水中脱除己烷、环己烷、氯甲烷、氯仿、氯乙烯、从废水中脱除己烷、环己烷、氯甲烷、氯仿、氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等的苯、甲苯、二甲苯、乙苯等的分离因子已达到分离因子已达到20020010001000，脱除醇、酮、酯、醛的分离因子已达到脱除醇、酮、酯、醛的分离因子已达到2020200200，用于处理，用于处理含酚废水，可以使含含酚废水，可以使含3wt%3wt%的苯酚水溶液中的酚含量下降至的苯酚水溶液中的酚含量下降至0.17wt%0.17wt%左右。左右。四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术* * 同分异构体的分离同分异构体的分离* * 旋光异构体的分离旋光异构体的分离四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术渗透汽化膜技术可应用体系示意图渗透汽化膜技术可应用体系示意图The end!谢谢各位谢谢各位! !
