本技术涉及化学工程领域,特别是一种便携式膜耦合精馏系统及其在二元含水最低共沸体系分离中的应用。该系统通过将精馏塔与膜组件集成,简化了提纯过程,降低了设备投资和能源消耗,提升了工艺集成度。
背景技术
共沸物是指两组分或多组分的液体混合物,在恒定压力下沸腾时,其组分与沸点均保持不变。混合物对拉乌尔定律发生较大的正偏差,可能形成最低共沸物。大多数共沸物都是最低共沸物,即有最低沸点。共沸体系达到其共沸点时,由于其沸腾所产生的汽相与液相组成完全相同,因此普通精馏不能有效分离共沸体系。为此需要采用特殊精馏,例如:共沸、萃取、加盐、变压精馏等工艺。尽管这些工艺能够有效分离共沸体系,得到高纯度产品,但会伴随着高能耗与设备投资,同时因为引入第三组份,容易对环境保护形成较大压力,不符合当前绿色化工的发展趋势。
膜分离技术不受热力学以及汽液平衡的限制,具有高效节能、环境友好的技术优势,被称为21世纪化工最有前途的高新技术之一。膜分离技术在分离近沸、共沸体系上具有明显的优势,操作简单且易于控制,在石化、食品、医药等领域得到广泛应用。但在工业原料中往往会含有盐、酸类的杂质,会对膜材料产生一定影响,与精馏技术相比,膜处理量相对小,膜材料成本高,使得膜分离技术的应用存在局限性。将精馏与膜分离技术进行耦合,可以结合两种技术的优势,克服缺陷。
目前,精馏-膜耦合大多数采用外部耦合的方式,但这种方式更类似于分离工序,无法充分体现膜分离的优势,而将分子筛膜作为塔内件耦合至内部,可发挥膜分离的优势,通过调整塔内汽液组成和流率,提高精馏分离效果,降低所需能耗。但是现有技术中的膜组件在塔内位置是固定的,无法根据分离体系的不同调整不同的耦合位置,从而限制了装置在不同体系之间的应用。
实现思路