基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置及工艺的制作方法

1.本发明涉及分子筛脱水技术领域，尤其涉及一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置及工艺。


背景技术：

2.有机溶剂脱水是有机溶剂生产和使用过程中的一个重要环节。近年来，随着工业的快速发展，国内外市场对有机溶剂的需求与日俱增。大多数有机溶剂与水容易形成共沸物或近沸物，传统有机溶剂脱水技术有如共沸精馏、萃取精馏或吸附等方法，这些方法普遍存在能耗高、工艺流程复杂、效益低下等缺点。
3.但是单独使用分子筛膜脱水技术，脱水效率有限，无法达到市场要求的高纯度脱水；而单独使用分子筛吸附器脱水，虽然脱水效率可以实现，但是装置是大型的装置，因此需要宽阔的设置空间，并且初始成本、运行成本都高，这成为了问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置及工艺，旨在解决现有技术中溶剂脱水装置需要宽阔的设置空间，并且初始成本、运行成本高的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置，包括原料加工组件，还包括脱水组件和排废组件，所述原料加工组件通过分子筛膜和真空系统对原料进行脱水，并将获得的溶剂送入所述脱水组件，所述脱水组件完成再次脱水后将废水和废气传输至所述排废组件；
6.所述脱水组件包括输送泵、第一分子筛吸附器和第二分子筛吸附器，所述第一分子筛吸附器和所述第二分子筛吸附器均通过第一阀门单元与所述输送泵的一端管道连接，所述输送泵的另一端与所述原料加工组件管道连接，所述第一分子筛吸附器和所述第二分子筛吸附器均通过第二阀门单元与氮气管道连通，所述排废组件与所述第一阀门单元连通，所述第二阀门单元与储罐区连通。
7.其中，所述原料加工组件包括原料罐、原料泵、预热器、蒸发器、过热器和串联膜，所述原料泵、所述预热器、所述蒸发器、所述过热器和所述串联膜依次与所述原料罐管道连接，所述串联膜的一端和所述真空系统连通。
8.其中，所述原料加工组件还包括成品冷凝器、成品罐和成品泵，所述成品冷凝器通过所述预热器与所述串联膜的输出端管道连接，所述成品罐的两端分别与所述成品冷凝器和所述成品泵管道连接，所述成品泵与所述脱水组件管道连接。
9.其中，所述真空系统包括冷凝器、真空机组和尾气冷凝器，所述冷凝器、所述真空机组、所述尾气冷凝器依次与所述串联膜的一端管道连接。
10.其中，所述真空系统还包括渗透液罐和渗透液泵，所述渗透液罐和所述渗透液泵依次与所述冷凝器管道连接。
11.本发明还提供一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水工艺，采用上述所述的基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置，包括如下步骤：
12.待加工的溶剂通过所述原料泵，经流量控制先后进入所述预热器、所述蒸发器、所述过热器，控制出口为110℃～130℃的溶剂蒸汽，依次进入一组所述串联膜；
13.溶剂蒸汽流经膜表面时，水分被膜选择性吸附，在膜两侧蒸汽分压差推动下渗透到膜管内侧并被真空系统不断抽走，溶剂中的水分被脱出，最后一级膜组件出口为含水0.1wt.％的合格的溶剂蒸汽；
14.合格的溶剂蒸汽经所述成品冷凝器冷凝为常温后外送至所述成品罐，并用所述成品泵准备输送到分子筛吸附器系统进行提纯处理；
15.来自分子筛膜处理的原料液(含水≤0.1wt.％)经过所述输送泵进入所述第一分子筛吸附器进行吸附操作，吸附水分后的原料液流出，并进入储存系统，同时对所述第二分子筛吸附器进行氮气再生操作，采用经过电加热的220℃高温热氮气再生处理；
16.所述第一分子筛吸附器和所述第二分子筛吸附器循环使用，完成分子筛脱水。
17.本发明的一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置及工艺，所述第一分子筛吸附器进行吸附操作时，吸附水分后的原料液流出，并进入储存系统，同时对所述第二分子筛吸附器进行氮气再生操作，采用经过电加热的220℃高温热氮气再生处理；所述第一分子筛吸附器和所述第二分子筛吸附器循环使用，完成分子筛脱水；将分子筛膜脱水技术和分子筛吸附器脱水技术进行耦合，既可以实现市场需求的高纯度脱水，又能实现低能耗的经济性要求。
附图说明
18.图1是本发明提供的基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置的整体结构示意图。
19.图2是本发明提供的原料加工组件的结构示意图。
20.图3是本发明提供的真空系统的结构示意图。
21.图4是本发明提供的脱水组件的结构示意图。
22.图5是本发明提供的基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水工艺的步骤流程图。
23.1-原料加工组件、2-脱水组件、3-排废组件、4-真空系统、5-输送泵、6-第一分子筛吸附器、7-第二分子筛吸附器、8-第一阀门单元、9-第二阀门单元、10-原料罐、11-原料泵、12-预热器、13-蒸发器、14-过热器、15-串联膜、16-成品冷凝器、17-成品罐、18-成品泵、19-冷凝器、20-真空机组、21-尾气冷凝器、22-渗透液罐、23-渗透液泵、24-尾冷液罐、25-尾冷液泵。
具体实施方式
24.请参阅图1至图4，本发明提供一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置，包括原料加工组件1、脱水组件2和排废组件3，所述原料加工组件1通过分子筛膜和真空系统4对原料进行脱水，并将获得的溶剂送入所述脱水组件2，所述脱水组件2完成再次脱水后将废水和废气传输至所述排废组件3；
25.所述脱水组件2包括输送泵5、第一分子筛吸附器6和第二分子筛吸附器7，所述第一分子筛吸附器6和所述第二分子筛吸附器7均通过第一阀门单元8与所述输送泵5的一端管道连接，所述输送泵5的另一端与所述原料加工组件1管道连接，所述第一分子筛吸附器6和所述第二分子筛吸附器7均通过第二阀门单元9与氮气管道连通，所述排废组件3与所述第一阀门单元8连通，所述第二阀门单元9与储罐区连通。
26.所述第一分子筛吸附器6进行吸附操作时，吸附水分后的原料液流出，并进入储存系统，同时对所述第二分子筛吸附器7进行氮气再生操作，采用经过电加热的220℃高温热氮气再生处理；所述第一分子筛吸附器6和所述第二分子筛吸附器7循环使用，完成分子筛脱水；将分子筛膜脱水技术和分子筛吸附器脱水技术进行耦合，既可以实现市场需求的高纯度脱水，又能实现低能耗的经济性要求。
27.所述原料加工组件1包括原料罐10、原料泵11、预热器12、蒸发器13、过热器14和串联膜15，所述原料泵11、所述预热器12、所述蒸发器13、所述过热器14和所述串联膜15依次与所述原料罐10管道连接，所述串联膜15的一端和所述真空系统4连通；所述原料加工组件1还包括成品冷凝器16、成品罐17和成品泵18，所述成品冷凝器16通过所述预热器12与所述串联膜15的输出端管道连接，所述成品罐17的两端分别与所述成品冷凝器16和所述成品泵18管道连接，所述成品泵18与所述脱水组件2管道连接；所述真空系统4包括冷凝器19、真空机组20和尾气冷凝器21，所述冷凝器19、所述真空机组20、所述尾气冷凝器21依次与所述串联膜15的一端管道连接。
28.待加工的溶剂通过所述原料泵11，经流量控制先后进入所述预热器12、所述蒸发器13、所述过热器14，控制出口为110℃～130℃的溶剂蒸汽，依次进入一组所述串联膜15；溶剂蒸汽流经膜表面时，水分被膜选择性吸附，在膜两侧蒸汽分压差推动下渗透到膜管内侧并被真空系统4不断抽走，溶剂中的水分被脱出，最后一级膜组件出口为含水0.1wt.％的合格的溶剂蒸汽；合格的溶剂蒸汽经所述成品冷凝器16冷凝为常温后外送至所述成品罐17，并用所述成品泵18准备输送到分子筛吸附器系统进行提纯处理。
29.所述真空系统4还包括渗透液罐22和渗透液泵23，所述渗透液罐22和所述渗透液泵23依次与所述冷凝器19管道连接；所述真空系统4还包括尾冷液罐24和尾冷液泵25，所述尾气冷凝器21和所述尾冷液罐24依次与所述尾气冷凝器21连通。
30.脱出的水分被真空系统4抽出，经所述冷凝器19和所述尾气冷凝器21冷凝后进入所述渗透液罐22和所述尾冷液罐24，当冷凝收集至一定量后由渗透液泵23和尾冷液泵25自动送至系统前端循环处理(或废水处理系统)。排出的不凝气采用水吸收处理至废水系统。
31.脱出的水分被真空系统4抽出，经所述冷凝器19和所述尾气冷凝器21冷凝后进入所述渗透液罐22和所述尾冷液罐24，当冷凝收集至一定量后由渗透液泵23和尾冷液泵25自动送至系统前端循环处理(或废水处理系统)。排出的不凝气采用水吸收处理至废水系统。
32.请参阅图5，本发明还提供一种基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水工艺，采用上述所述的基于分子筛膜与分子筛吸附耦合的溶剂脱水装置，包括如下步骤：
33.s1：待加工的溶剂通过所述原料泵11，经流量控制先后进入所述预热器12、所述蒸发器13、所述过热器14，控制出口为110℃～130℃的溶剂蒸汽，依次进入一组所述串联膜15；
34.s2：溶剂蒸汽流经膜表面时，水分被膜选择性吸附，在膜两侧蒸汽分压差推动下渗
透到膜管内侧并被真空系统4不断抽走，溶剂中的水分被脱出，最后一级膜组件出口为含水0.1wt.％的合格的溶剂蒸汽；
35.s3：合格的溶剂蒸汽经所述成品冷凝器16冷凝为常温后外送至所述成品罐17，并用所述成品泵18准备输送到分子筛吸附器系统进行提纯处理；
36.s4：来自分子筛膜处理的原料液(含水≤0.1wt.％)经过所述输送泵5进入所述第一分子筛吸附器6进行吸附操作，吸附水分后的原料液流出，并进入储存系统，同时对所述第二分子筛吸附器7进行氮气再生操作，采用经过电加热的220℃高温热氮气再生处理；
37.s5：所述第一分子筛吸附器6和所述第二分子筛吸附器7循环使用，完成分子筛脱水。
38.在本实施方式中，所述第一分子筛吸附器6进行吸附操作(吸附过程时间12h)，吸附水分后的原料液流出，并进入储存系统，同时对所述第二分子筛吸附器7进行氮气再生操作，采用经过电加热的220℃高温热氮气再生处理(再生过程时间12h)；所述第一分子筛吸附器6和所述第二分子筛吸附器7循环使用，完成分子筛脱水；将分子筛膜脱水技术和分子筛吸附器脱水技术进行耦合，既可以实现市场需求的高纯度脱水，又能实现低能耗的经济性要求。