1. 項(xiàng)目背景
含水共沸物的分離存在于各個(gè)化工和醫(yī)藥行業(yè)，如何低能耗、低成本的對(duì)這些含水共沸物進(jìn)行高效分離一直是研究的熱點(diǎn)。
環(huán)氧丙烷（PO）是石油化工的重要中間體，是丙烯的第二大下游，廣泛用于聚醚多元醇的生產(chǎn)，終端涉及家具、汽車(chē)、冰箱和冷柜等行業(yè)。
目前，制備環(huán)氧丙烷的主要工藝有氯醇法、共氧化法（PO/SM和PO/TBA）和過(guò)氧化氫直接氧化工藝（HPPO），2022年全球1600多萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能中，這幾種工藝的占比分別為28%、42%和28%。氯醇法制備環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝最早實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，但對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，屬于落后產(chǎn)能，正處于逐步淘汰中。共氧化法主要的缺點(diǎn)是：聯(lián)產(chǎn)叔丁醇或苯乙烯會(huì)受市場(chǎng)行情制約，同時(shí)設(shè)備造價(jià)高、施工周期長(zhǎng)、工藝流程復(fù)雜、丙烯純度要求高。
隨著環(huán)保力度不斷加大，氯醇法將逐漸退出歷史舞臺(tái)，而供給缺口將由更為綠色的HPPO工藝替代，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中國(guó)HPPO法環(huán)氧丙烷增量近200萬(wàn)噸/年。
HPPO法環(huán)氧丙烷會(huì)副產(chǎn)低濃度有機(jī)廢水，20萬(wàn)噸/年HPPO副產(chǎn)廢水約為20t/h。這部分廢水中含有約2～5%丙二醇單甲醚、1～5%丙二醇和其它輕重組分。
丙二醇單甲醚是一種性能優(yōu)良的通用性溶劑，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于丙二醇單甲醚與水共沸，所以無(wú)法通過(guò)直接精餾的方法從醇醚水溶液中回收得到丙二醇單甲醚產(chǎn)品。
現(xiàn)有技術(shù)均采用萃取精餾或者共沸精餾的方法來(lái)分離丙二醇單甲醚水溶液，存在工藝流程復(fù)雜、投資高、能耗高等缺點(diǎn)，部分工藝還采用極度危害的芳香族共沸物，如苯或甲苯等，不夠安全環(huán)保。
2. 一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統(tǒng)
為降低含水共沸物的分離能耗，特別是現(xiàn)有HPPO副產(chǎn)丙二醇單甲醚分離精制的能耗，提出一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統(tǒng)，將沸石膜脫水系統(tǒng)與精餾進(jìn)行深度耦合，以最大程度的降低蒸汽和循環(huán)水消耗，從而達(dá)到降本增效的效果。
采用的技術(shù)方案如下：
一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統(tǒng)，其特征在于：采用沸石膜脫水和精餾進(jìn)行深度耦合的系統(tǒng)，來(lái)對(duì)丙二醇單甲醚水溶液進(jìn)行分離，具體步驟如下：
（1）來(lái)自上游濃縮后的丙二醇單甲醚水溶液共沸物，首先與下游脫輕塔濃縮后的丙二醇單甲醚水溶液進(jìn)行混合，再進(jìn)入一級(jí)沸石膜脫水系統(tǒng)中，將丙二醇單甲醚含水率從70wt%左右脫至5wt%左右。經(jīng)過(guò)一級(jí)沸石膜脫水系統(tǒng)脫水后的
丙二醇單甲醚水溶液送至脫輕塔分離，含微量丙二醇單甲醚的滲透水再送至上游進(jìn)一步回收丙二醇單甲醚等有機(jī)物。
（2）在脫輕塔中，丙二醇單甲醚水溶液共沸物和其它輕組分進(jìn)行分離，塔頂為丙二醇單甲醚水溶液共沸物和其它輕組分，塔釜為含微量水的丙二醇單甲醚。
（3）在脫輕塔中，為了降低塔頂物料含水率，脫輕塔塔頂汽相首先進(jìn)二級(jí)沸石膜脫水系統(tǒng)，脫水后的丙二醇單醚和輕組分去脫輕塔冷凝器進(jìn)行冷凝，含微量丙二醇單甲醚的滲透水再送至上游進(jìn)一步回收丙二醇單甲醚等有機(jī)物。脫輕塔冷凝器冷凝后的物料去脫輕塔回流罐進(jìn)行緩沖，再通過(guò)脫輕塔回流泵加壓，一部分送脫輕塔回流，另外一部分物料循環(huán)送一級(jí)沸石膜脫水系統(tǒng)，還有一部分作為輕組分送界外。脫輕塔塔釜設(shè)有脫輕塔再沸器，采用低壓蒸汽作為熱源，塔釜物料通過(guò)脫輕塔塔釜泵加壓后送精制塔進(jìn)行分離。
（4）在精制塔中，丙二醇單甲醚與異構(gòu)丙二醇單甲醚進(jìn)行清晰分離，塔頂為丙二醇單甲醚，塔釜為異構(gòu)丙二醇單甲醚。
本技術(shù)方案的有益效果是：
（1）本精制系統(tǒng)中不引入其它組分作為萃取劑或共沸劑，不采用萃取精餾或者共沸精餾工藝，工藝和系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，投資更低。不采用極度危害的芳香族共沸物，如苯和甲苯等，更加安全環(huán)保；
（2）將沸石膜脫水系統(tǒng)與精餾進(jìn)行深度耦合，可以最大程度降低丙二醇單甲醚和水分離消耗的蒸汽和循環(huán)水，更加節(jié)能。
圖2-1 在HPPO副產(chǎn)丙二醇單甲醚脫水方面的應(yīng)用
專(zhuān)利號(hào)：ZL202420227996.9 專(zhuān)利名稱(chēng)：一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統(tǒng)(實(shí)用新型)