一種低濃度醇的回收裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低濃度醇的回收裝置和方法，屬于環(huán)境和資源【技術領域】，解決了現(xiàn)有技術能耗高、運行成本高、回收的有機溶劑濃度低等技術問題。包括透醇膜系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和分子篩膜系統(tǒng)，所述的透醇膜系統(tǒng)包括原料液槽、第一輸送泵、第一加熱器、透醇膜組件、第一冷凝器和第一真空泵，所述的分離系統(tǒng)包括液液分離器，所述的蒸餾系統(tǒng)包括第二輸送泵、第二加熱器、蒸餾塔、再沸器和第二冷凝器，所述的分子篩膜系統(tǒng)包括提濃液槽、第三輸送泵、第三加熱器、蒸汽滲透膜組件、第三冷凝器、第二真空泵和產(chǎn)品槽。本發(fā)明有效的用較低的能耗回收了原來作為廢水或廢液排放的可利用資源，化害為利，既節(jié)約了資源和能源，又達到了回收創(chuàng)利的目的。
【專利說明】一種低濃度醇的回收裝置和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種有機溶劑的回收裝置和方法，尤其涉及一種低濃度醇的回收裝置和方法，屬于環(huán)境和資源【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，對環(huán)境保護的要求越來越高，可用資源越來越少。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，特別在石油化工、精細化工等行業(yè)，產(chǎn)生大量的工業(yè)副產(chǎn)物，其中具有很大利用價值的廢有機溶劑，如低濃度含醇溶液等。如這些廢水廢液不加妥善處理直接排放，將對周圍環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響，影響人體健康。同時，該類具有利用價值的有機溶劑的廢棄或排放，也造成了資源的嚴重浪費。
[0003]對于有機溶劑，特別是含醇溶液的回收提濃，多采用蒸餾等傳統(tǒng)工藝和設備。相比較，傳統(tǒng)蒸餾技術應用較廣，技術成熟穩(wěn)定，但對于低濃度醇液進行提濃回收能耗較大、運行成本較高，且最終獲得的醇產(chǎn)品純度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種低濃度醇的回收裝置和方法，解決了現(xiàn)有技術能耗高、運行成本高、回收的有機溶劑濃度低等技術問題。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種低濃度醇的回收裝置，包括透醇膜系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和分子篩膜系統(tǒng)，所述的透醇膜系統(tǒng)包括原料液槽、第一輸送泵、第一加熱器、透醇膜組件、第一冷凝器和第一真空泵，所述的分離系統(tǒng)包括液液分離器，所述的蒸餾系統(tǒng)包括第二輸送泵、第二加熱器、蒸餾塔、再沸器和第二冷凝器，所述的分子篩膜系統(tǒng)包括提濃液槽、第三輸送泵、第三加熱器、蒸汽滲透膜組件、第三冷凝器、第二真空泵和產(chǎn)品槽，其中，原料液槽通過第一輸送泵連接第一加熱器，第一加熱器連接透醇膜組件的進料口，透醇膜組件的出料口連接第一冷凝器，第一冷凝器分別連接第一真空泵和液液分離器，液液分離器通過第二輸送泵連接第二加熱器，第二加熱器連接蒸餾塔的進料口，蒸餾塔的出料口連接第二冷凝器，第二冷凝器連接提濃液槽，提濃液槽通過第三輸送泵連接第三加熱器，第三加熱器連接蒸汽滲透膜組件，蒸汽滲透膜組件分別連接第三冷凝器和產(chǎn)品槽，第三冷凝器連接第二真空泵。
[0006]在上述的一種低濃度醇的回收裝置中，所述的液液分離器還連接提濃液槽。
[0007]在上述的一種低濃度醇的回收裝置中，所述的蒸餾塔上還設置有一個再沸器，所述的再沸器連接原料液槽。
[0008]在上述的一種低濃度醇的回收裝置中，所述的透醇膜組件為卷式平板或中空纖維的有機復合膜。
[0009]在上述的一種低濃度醇的回收裝置中，所述的蒸汽滲透膜組件為板式或管式的無機復合膜。
[0010]在上述的一種低濃度醇的回收裝置中，所述的無機復合膜為NaA型和/或NaY型。[0011]本發(fā)明還提供了一種低濃度醇的回收方法，包括以下步驟:
(1)將質(zhì)量濃度為1%-10%低濃度醇水溶液打入透醇膜系統(tǒng)的透醇膜組件進行滲透汽化，獲得質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液；
(2)將質(zhì)量濃度為15%_40%的醇水溶液經(jīng)過分離系統(tǒng)的液液分離器進行分層分離，分離得到低碳醇水溶液和高碳醇液，將低碳醇水溶液進入蒸餾塔蒸餾獲得提濃液，再與分離系統(tǒng)分離的高碳醇液混合，獲得質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液；
(3)將質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液通過分子篩膜系統(tǒng)的蒸汽滲透膜組件進行蒸汽滲透，獲得質(zhì)量濃度大于99.5%的混合醇液。
[0012]在上述的一種低濃度醇的回收方法中，在步驟(I)中，質(zhì)量濃度為1%_10%低濃度醇水溶液用第一加熱器加熱至40-80°C后輸送到透醇膜組件中，在步驟(2)中，質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液通過第二加熱器加熱后輸送到蒸餾塔，蒸餾塔的塔頂溫度為80-100°C，在步驟(3)中，70%-90%的混合醇液通過第三加熱器加熱至110_140°C后輸送到蒸汽滲透膜組件中。
[0013]在上述的一種低濃度醇的回收方法中，在步驟(I)中，所述的透醇膜組件的滲透汽化是在抽真空條件下進行的，在步驟(3)中，所述的蒸汽滲透膜組件的蒸汽滲透是在抽真空條件下進行的。
[0014]在上述的一種低濃度醇的回收方法中，在步驟(I)中，真空壓力在200_2000Pa之間，在步驟(3)中，真空壓力在IOO-1OOOPa之間。
[0015]該技術方法的優(yōu)勢:
1、針對多組分、質(zhì)量濃度不到10%的含醇水溶液，采用滲透汽化膜技術一透醇膜工藝進行有效分離，替代傳統(tǒng)高能耗區(qū)的蒸餾工段，有效降低運行能耗，大大提升了低濃度醇回收的經(jīng)濟性；
2、利用液液分離器，促使不溶于水的高碳醇液和低碳醇水溶液有效分離，利于后續(xù)單元的進一步處理；
3、利用傳統(tǒng)蒸餾工藝的低能耗區(qū)進行低碳醇水溶液的提濃，有效減輕分子篩膜工藝的脫水負擔；
4、采用蒸汽滲透膜技術——分子篩膜工藝進行高效脫水，將最終產(chǎn)品的質(zhì)量濃度提升至99.5%以上，獲得高純度混合醇產(chǎn)品進行回收；
綜上所述，本發(fā)明提供的一種低濃度醇的回收裝置和方法有效的用較低的能耗回收了原來作為廢水或廢液排放的可利用資源，化害為利，既節(jié)約了資源和能源，又達到了回收創(chuàng)利的目的，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，為同類行業(yè)廢水廢液的資源化回收利用提供了可行的實踐經(jīng)驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的一種低濃度醇的回收裝置的結構示意圖。
[0017]圖中:原料液槽1、第一輸送泵2、第一加熱器3、透醇膜組件4、第一冷凝器5、第一真空泵6、液液分離器7、第二輸送泵8、第二加熱器9、蒸餾塔10、再沸器11、第二冷凝器12、提濃液槽13、第三輸送泵14、第三加熱器15、蒸汽滲透膜組件16、第三冷凝器17、第二真空泵18、產(chǎn)品槽19。【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種低濃度醇的回收裝置，包括透醇膜系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和分子篩膜系統(tǒng)，所述的透醇膜系統(tǒng)包括原料液槽1、第一輸送泵2、第一加熱器3、透醇膜組件4、第一冷凝器5和第一真空泵6，所述的分離系統(tǒng)包括液液分離器7，所述的蒸餾系統(tǒng)包括第二輸送泵8、第二加熱器9、蒸餾塔10、再沸器11和第二冷凝器12，所述的分子篩膜系統(tǒng)包括提濃液槽13、第三輸送泵14、第三加熱器15、蒸汽滲透膜組件16、第三冷凝器17、第二真空泵18和產(chǎn)品槽19，其中，原料液槽I通過第一輸送泵2連接第一加熱器3，第一加熱器3連接透醇膜組件4的進料口，透醇膜組件4的出料口連接第一冷凝器5，第一冷凝器5分別連接第一真空泵6和液液分離器7，液液分離器7通過第二輸送泵8連接第二加熱器9，第二加熱器9連接蒸餾塔10的進料口，蒸餾塔10的出料口連接第二冷凝器12，第二冷凝器12連接提濃液槽13，提濃液槽13通過第三輸送泵14連接第三加熱器15，第三加熱器15連接蒸汽滲透膜組件16，蒸汽滲透膜組件16分別連接第三冷凝器17和產(chǎn)品槽19，第三冷凝器17連接第二真空泵18。
[0019]所述的液液分離器7還連接提濃液槽13。
[0020]所述的蒸餾塔10上還設置有一個再沸器11，所述的再沸器11連接原料液槽I。
[0021]所述的透醇膜組件4為卷式平板或中空纖維的有機復合膜。
[0022]所述的蒸汽滲透膜組件16為板式或管式的無機復合膜。
[0023]所述的無機復合膜為NaA型和/或NaY型。
[0024]本發(fā)明還提供了一種低濃度醇的回收方法，包括以下步驟:
(1)將質(zhì)量濃度為1%_10%低濃度醇水溶液打入透醇膜系統(tǒng)的透醇膜組件4進行滲透汽化，獲得質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液；
(2)將質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液經(jīng)過分離系統(tǒng)的液液分離器7進行分層分離，分離得到低碳醇水溶液和高碳醇液，將低碳醇水溶液進入蒸餾塔10蒸餾獲得提濃液，再與分離系統(tǒng)分離的高碳醇液混合，獲得質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液；
(3)將質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液通過分子篩膜系統(tǒng)的蒸汽滲透膜組件16進行蒸汽滲透，獲得質(zhì)量濃度大于99.5%的混合醇液。
[0025]在步驟(I)中，質(zhì)量濃度為1%_10%低濃度醇水溶液用第一加熱器加熱至40_80°C后輸送到透醇膜組件4中，在步驟(2)中，質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液通過第二加熱器加熱后輸送到蒸餾塔，蒸餾塔的塔頂溫度為80-100°C，在步驟(3)中，70%-90%的混合醇液通過第三加熱器加熱至110-140°C后輸送到蒸汽滲透膜組件中。
[0026]在步驟(I)中，所述的透醇膜組件4的滲透汽化是在抽真空條件下進行的，在步驟
(3)中，所述的蒸汽滲透膜組件的蒸汽滲透是在抽真空條件下進行的。
[0027]在步驟(I)中，真空壓力在200-2000Pa之間，在步驟(3)中，真空壓力在IOO-1OOOPa 之間。
[0028]下面結合實施例，對本發(fā)明的工作過程做進一步說明:
實施例一
原料液槽I內(nèi)的原料液為混合醇質(zhì)量濃度為1%的含醇水溶液，其中低碳醇(C1-C3)
0.5%，高碳醇(C4以上)0.5%。含醇水溶液經(jīng)第一輸送泵2輸送到第一加熱器3中加熱后進入透醇膜組件4進行分離，透醇膜組件4采用中空纖維式有機復合膜，透醇膜組件4的透過液出料口連接第一冷凝器5，第一冷凝器5連接第一真空泵6，第一真空泵6的操作壓力為200Pa，第一加熱器3將含醇水溶液加熱至操作溫度40°C，透過液為質(zhì)量濃度15%的混合醇水溶液，混合醇水溶液進入液液分離器7進行分層，上層形成高碳醇液，分離后直接進入提濃液槽13，下層為低碳醇水溶液分離后經(jīng)第二輸送泵8通過第二加熱器9加熱后進入蒸餾塔10進行蒸餾提濃，蒸餾塔10的操作壓力為常壓，第二加熱器9加熱溫度控制在95°C，蒸餾塔10的塔頂溫度控制在80°C，蒸餾得到的低碳醇液通過第二冷凝器12冷凝后進入提濃液槽13，在提濃液槽13得到質(zhì)量濃度為70%的混合醇液；第三輸送泵14將混合醇液通過第三加熱器15加熱后進入到蒸汽滲透膜組件16中，蒸汽滲透膜組件16為NaA型的無機復合膜，無機復合膜將混合醇液經(jīng)過脫水處理，其中水通過第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17連接的第二真空泵18使蒸汽滲透膜組件16在負壓下進行脫水操作，其中第三加熱器15將混合醇液加熱到110°C，第二真空泵18操作壓力為lOOPa，脫水后得到質(zhì)量濃度為99.7%的混合醇產(chǎn)品并進入產(chǎn)品槽19。
[0029]實施例二
原料液槽I內(nèi)的原料液為混合醇質(zhì)量濃度為I的含醇水溶液，其中低碳醇(Cl-C3)4%，高碳醇(C4以上)6%。含醇水溶液經(jīng)第一輸送泵2輸送到第一加熱器3中加熱后進入透醇膜組件4進行分離，透醇膜組件4采用卷式平板有機復合膜，透醇膜組件4的透過液出料口連接第一冷凝器5，第一冷凝器5連接第一真空泵6，第一真空泵6的操作壓力為lOOOPa，第一加熱器3將含醇水溶液加熱至操作溫度80°C，透過液為質(zhì)量濃度40%的混合醇水溶液，混合醇水溶液進入液液分離器7進行分層，上層形成高碳醇液，分離后直接進入提濃液槽13，下層為低碳醇水溶液分離后經(jīng)第二輸送泵8通過第二加熱器9加熱后進入蒸餾塔10進行蒸餾提濃，其中再沸器11將蒸餾塔10底部的釜液進行再次加熱蒸餾，以提高蒸餾塔10的蒸餾效率，蒸餾后的蒸汽從蒸餾塔10的塔頂出料，釜液回到原料液槽I中，蒸餾塔10的操作壓力為常壓，第二加熱器9加熱溫度控制在105°C，蒸餾塔10的塔頂溫度控制在100°C，蒸餾得到的低碳醇液通過第二冷凝器12冷凝后進入提濃液槽13，在提濃液槽13得到質(zhì)量濃度為90%的混合醇液；第三輸送泵14將混合醇液通過第三加熱器15加熱后進入到蒸汽滲透膜組件16中，蒸汽滲透膜組件16為NaY型的無機復合膜，無機復合膜將混合醇液經(jīng)過脫水處理，其中水通過第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17連接的第二真空泵18使蒸汽滲透膜組件16在負壓下進行脫水操作，其中第三加熱器15將混合醇液加熱到140°C，第二真空泵18操作壓力為lOOOPa，脫水后得到質(zhì)量濃度為99.6%的混合醇產(chǎn)品并進入產(chǎn)品槽19。
[0030]實施例三
原料液槽I內(nèi)的原料液為混合醇質(zhì)量濃度為I的含醇水溶液，其中低碳醇(Cl-C3)5%，高碳醇(C4以上)2.5%。含醇水溶液經(jīng)第一輸送泵2輸送到第一加熱器3中加熱后進入透醇膜組件4進行分離，透醇膜組件4采用卷式平板有機復合膜，透醇膜組件4的透過液出料口連接第一冷凝器5，第一冷凝器5連接第一真空泵6，第一真空泵6的操作壓力為750Pa，第一加熱器3將含醇水溶液加熱至操作溫度90°C，透過液為質(zhì)量濃度40%的混合醇水溶液，混合醇水溶液進入液液分離器7進行分層，上層形成高碳醇液，分離后直接進入提濃液槽13，下層為低碳醇水溶液分離后經(jīng)第二輸送泵8通過第二加熱器9加熱后進入蒸餾塔10進行蒸餾提濃，其中再沸器11將蒸餾塔10底部的釜液進行再次加熱蒸餾，以提高蒸餾塔10的蒸餾效率，蒸餾后的蒸汽從蒸餾塔10的塔頂出料，釜液回到原料液槽I中，蒸餾塔10的操作壓力為常壓，第二加熱器9加熱溫度控制在100°C，蒸餾塔10的塔頂溫度控制在90°C，蒸餾得到的低碳醇液通過第二冷凝器12冷凝后進入提濃液槽13，在提濃液槽13得到質(zhì)量濃度為80%的混合醇液；第三輸送泵14將混合醇液通過第三加熱器15加熱后進入到蒸汽滲透膜組件16中，蒸汽滲透膜組件16為NaA型和NaY型結合的無機復合膜，無機復合膜將混合醇液經(jīng)過脫水處理，其中水通過第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17連接的第二真空泵18使蒸汽滲透膜組件16在負壓下進行脫水操作，其中第三加熱器15將混合醇液加熱到130°C，第二真空泵18操作壓力為8500Pa，脫水后得到質(zhì)量濃度為99.8%的混合醇產(chǎn)品并進入產(chǎn)品槽19。
[0031]綜上所述，本發(fā)明可以將質(zhì)量濃度為1%_10%低濃度醇水溶液通過較低的能耗得到質(zhì)量濃度大于99.5%的混合醇溶液，化害為利，既節(jié)約了資源和能源，又達到了回收創(chuàng)利的目的，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，為同類行業(yè)廢水廢液的資源化回收利用提供了可行的實踐經(jīng)驗。
【權利要求】
1.一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，包括透醇膜系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和分子篩膜系統(tǒng)，所述的透醇膜系統(tǒng)包括原料液槽(I)、第一輸送泵(2)、第一加熱器(3)、透醇膜組件(4)、第一冷凝器(5)和第一真空泵(6)等，所述的分離系統(tǒng)包括液液分離器(7)，所述的蒸餾系統(tǒng)包括第二輸送泵(8)、第二加熱器(9)、蒸餾塔(10)、再沸器(11)和第二冷凝器(12)等，所述的分子篩膜系統(tǒng)包括提濃液槽(13)、第三輸送泵(14)、第三加熱器(15)、蒸汽滲透膜組件(16)、第三冷凝器(17)、第二真空泵(18)和產(chǎn)品槽(19)等，其中，原料液槽(I)通過第一輸送泵(2 )連接第一加熱器(3 )，第一加熱器(3 )連接透醇膜組件(4)的進料口，透醇膜組件(4)的出料口連接第一冷凝器(5)，第一冷凝器(5)分別連接第一真空泵(6 )和液液分離器(7 )，液液分離器(7 )通過第二輸送泵(8 )連接第二加熱器(9 )，第二加熱器(9 )連接蒸餾塔(10 )的進料口，蒸餾塔(10 )的出料口連接第二冷凝器(12 )，第二冷凝器(12)連接提濃液槽(13)，提濃液槽(13)通過第三輸送泵(14)連接第三加熱器(15)，第三加熱器(15)連接蒸汽滲透膜組件(16)，蒸汽滲透膜組件(16)分別連接第三冷凝器(17)和產(chǎn)品槽(19)，第三冷凝器(17)連接第二真空泵(18)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，所述的液液分離器(7)還連接提濃液槽(13)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，所述的蒸餾塔(10)上還設置有一個再沸器(11)，所述的再沸器(11)連接原料液槽(1)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，所述的透醇膜組件(4)為卷式平板或中空纖維的有機復合膜。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，所述的蒸汽滲透膜組件(16)為板式或管式的無機復合膜。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種低濃度醇的回收裝置，其特征在于，所述的無機復合膜為NaA型和/或NaY型。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種低濃度醇的回收方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將質(zhì)量濃度為1%-10%低濃度醇水溶液打入透醇膜系統(tǒng)的透醇膜組件(4)進行滲透汽化，獲得質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液； (2)將質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液經(jīng)過分離系統(tǒng)的液液分離器(7)進行分層分離，分離得到低碳醇水溶液和高碳醇液，將低碳醇水溶液進入蒸餾塔(10)蒸餾獲得提濃液，再與分離系統(tǒng)分離的高碳醇液混合，獲得質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液； (3)將質(zhì)量濃度為70%-90%的混合醇液通過分子篩膜系統(tǒng)的蒸汽滲透膜組件(16)進行蒸汽滲透，獲得質(zhì)量濃度大于99.5%的混合醇液。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種低濃度醇的回收方法，其特征在于，在步驟(1)中，質(zhì)量濃度為1%_10%低濃度醇水溶液用第一加熱器(3)加熱至40-80°C后輸送到透醇膜組件(4)中，在步驟(2)中，質(zhì)量濃度為15%-40%的醇水溶液通過第二加熱器(9)加熱后輸送到蒸餾塔(10)，蒸餾塔(10)的塔頂溫度為80-100°C，在步驟(3)中，70%-90%的混合醇液通過第三加熱器(15)加熱至110-140°C后輸送到蒸汽滲透膜組件(16)中。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種低濃度醇的回收方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述的透醇膜組件(4)的滲透汽化是在抽真空條件下進行的，在步驟(3)中，所述的蒸汽滲透膜組件(16)的蒸汽滲透是 在抽真空條件下進行的。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種低濃度醇的回收方法，其特征在于，在步驟(1)中，真空壓力在200-2000Pa之間，在步驟(3)中，真空壓力在IOO-1OOOPa之間。
【文檔編號】B01D61/58GK103611420SQ201310587500
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】葉舟 申請人:杭州上一環(huán)保技術有限公司