四氢呋喃是一种重要的有机化工及精细化工原料,对许多有机和无机物有良好的溶解性,能溶解除聚乙烯、聚丙烯及氟树脂以外的化合物,广泛用作反应性溶剂,有“万能溶剂”之称。
一、应用背景:
工业生产中,四氢呋喃作为溶剂使用时经常会带入水等杂质,使四氢呋喃因含有杂质而不能重复使用,直接废弃,既浪费,又污染环境,不符合节能减排的发展要求。近年来,随着国内外对高纯度四氢呋喃市场需求的日益扩大,四氢呋喃进一步地脱水、纯化也越来越被关注。
二、传统工艺:
目前四氢呋喃主要有以下几种回收工艺 :
(1)常压精馏 :在常压下精馏分离得到四氢呋喃与水的共沸物,此共沸物仍含有一定量的水分,由于其中水分是以共沸物形式存在,通过常规蒸馏手段或分馏手段已无法使四氢呋喃与共沸物中水分开,因而不能满足某些极低水分要求,且此过程能耗和成本较高。
(2)萃取精馏 :在精馏过程中加入第三组分的萃取剂,改变组分间的相对挥发度来实现原共沸物的分离,但萃取精馏过程中萃取剂的用量较大,能源消耗和设备投资也较大,且第三组分有可能带入四氢呋喃产品中。
(3)变压精馏 :变压精馏不需要引入第三组分,通过共沸组成随压强的改变,在不同压强下分离共沸物。但变压精馏设备复杂,需要较多的理论塔板,能耗较高。
三、渗透汽化法回收四氢呋喃:
将粗四氢呋喃加入蒸馏釜,加酸或加碱调pH至中性,再加还原剂去除粗四氢呋喃中的过氧化物,加热蒸馏,蒸出的含水四氢呋喃冷凝收集于储罐,盐、重有机物和部分水由釜底排出,含水四氢呋喃由加压泵输送至预热器,在预热器与高纯度四氢呋喃蒸汽换热后进入蒸发器,从蒸发器蒸出的含水四氢呋喃进入渗透汽化膜分离器,渗透汽化膜分离器渗透侧与真空系统相连接,渗透水由渗透液冷凝器冷凝后进入渗透液罐,渗透汽化膜分离器截留侧获得高纯度四氢呋喃,先后经预热器和成品冷凝器冷凝后进入产品罐。
该工艺过程简单,安全系数高,设备投资少,能量利用率高,回收率高。 工艺流程如下:
1是蒸馏釜,2是冷凝器,3是储罐,4是加压泵,5是预热器,6是蒸发器,7是渗透
汽化膜分离器,8是产品冷凝器,9是产品罐,10是渗透液冷凝器,11是真空泵,12是渗透液罐。
四、技术优势:
渗透汽化技术利用被分离液体 ( 或蒸汽 ) 混合物中各组分在膜中溶解 ( 吸附 ) 与扩散速率不同的性质达到分离的目的,分离过程不受组分汽液平衡限制,能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统工艺难于完成的分离任务,替代传统四氢呋喃脱水技术具有广阔的应用前景,工艺过程简单,安全系数高,设备投资少,不引入第三组分,不受共沸限制,能够一步获得较低含水量产品,操作简单,回收率高。
1、利用产品热量对进入蒸发器前的含水四氢呋喃进行预热,提高了系统内能量利率,进一步降低了生产能耗;
2、严格控制四氢呋喃中过氧化物含量,保证了过程安全性;
3、储罐及成品罐采用氮气保护,不仅阻隔四氢呋喃中过氧化物生成,还隔绝空气中水分掺入四氢呋喃,从而有利于获得较低水含量的四氢呋喃。
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