一种低浓度醇的回收装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种低浓度醇的回收装置和方法，属于环境和资源【技术领域】，解决了现有技术能耗高、运行成本高、回收的有机溶剂浓度低等技术问题。包括透醇膜系统、分离系统、蒸馏系统和分子筛膜系统，所述的透醇膜系统包括原料液槽、第一输送泵、第一加热器、透醇膜组件、第一冷凝器和第一真空泵，所述的分离系统包括液液分离器，所述的蒸馏系统包括第二输送泵、第二加热器、蒸馏塔、再沸器和第二冷凝器，所述的分子筛膜系统包括提浓液槽、第三输送泵、第三加热器、蒸汽渗透膜组件、第三冷凝器、第二真空泵和产品槽。本发明有效的用较低的能耗回收了原来作为废水或废液排放的可利用资源，化害为利，既节约了资源和能源，又达到了回收创利的目的。
【专利说明】一种低浓度醇的回收装置和方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种有机溶剂的回收装置和方法，尤其涉及一种低浓度醇的回收装置和方法，属于环境和资源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，对环境保护的要求越来越高，可用资源越来越少。在工业生产过程中，特别在石油化工、精细化工等行业，产生大量的工业副产物，其中具有很大利用价值的废有机溶剂，如低浓度含醇溶液等。如这些废水废液不加妥善处理直接排放，将对周围环境产生恶劣的影响，影响人体健康。同时，该类具有利用价值的有机溶剂的废弃或排放，也造成了资源的严重浪费。
[0003]对于有机溶剂，特别是含醇溶液的回收提浓，多采用蒸馏等传统工艺和设备。相比较，传统蒸馏技术应用较广，技术成熟稳定，但对于低浓度醇液进行提浓回收能耗较大、运行成本较高，且最终获得的醇产品纯度不高。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低浓度醇的回收装置和方法，解决了现有技术能耗高、运行成本高、回收的有机溶剂浓度低等技术问题。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种低浓度醇的回收装置，包括透醇膜系统、分离系统、蒸馏系统和分子筛膜系统，所述的透醇膜系统包括原料液槽、第一输送泵、第一加热器、透醇膜组件、第一冷凝器和第一真空泵，所述的分离系统包括液液分离器，所述的蒸馏系统包括第二输送泵、第二加热器、蒸馏塔、再沸器和第二冷凝器，所述的分子筛膜系统包括提浓液槽、第三输送泵、第三加热器、蒸汽渗透膜组件、第三冷凝器、第二真空泵和产品槽，其中，原料液槽通过第一输送泵连接第一加热器，第一加热器连接透醇膜组件的进料口，透醇膜组件的出料口连接第一冷凝器，第一冷凝器分别连接第一真空泵和液液分离器，液液分离器通过第二输送泵连接第二加热器，第二加热器连接蒸馏塔的进料口，蒸馏塔的出料口连接第二冷凝器，第二冷凝器连接提浓液槽，提浓液槽通过第三输送泵连接第三加热器，第三加热器连接蒸汽渗透膜组件，蒸汽渗透膜组件分别连接第三冷凝器和产品槽，第三冷凝器连接第二真空泵。
[0006]在上述的一种低浓度醇的回收装置中，所述的液液分离器还连接提浓液槽。
[0007]在上述的一种低浓度醇的回收装置中，所述的蒸馏塔上还设置有一个再沸器，所述的再沸器连接原料液槽。
[0008]在上述的一种低浓度醇的回收装置中，所述的透醇膜组件为卷式平板或中空纤维的有机复合膜。
[0009]在上述的一种低浓度醇的回收装置中，所述的蒸汽渗透膜组件为板式或管式的无机复合膜。
[0010]在上述的一种低浓度醇的回收装置中，所述的无机复合膜为NaA型和/或NaY型。[0011]本发明还提供了一种低浓度醇的回收方法，包括以下步骤:
(1)将质量浓度为1%-10%低浓度醇水溶液打入透醇膜系统的透醇膜组件进行渗透汽化，获得质量浓度为15%-40%的醇水溶液；
(2)将质量浓度为15%_40%的醇水溶液经过分离系统的液液分离器进行分层分离，分离得到低碳醇水溶液和高碳醇液，将低碳醇水溶液进入蒸馏塔蒸馏获得提浓液，再与分离系统分离的高碳醇液混合，获得质量浓度为70%-90%的混合醇液；
(3)将质量浓度为70%-90%的混合醇液通过分子筛膜系统的蒸汽渗透膜组件进行蒸汽渗透，获得质量浓度大于99.5%的混合醇液。
[0012]在上述的一种低浓度醇的回收方法中，在步骤(I)中，质量浓度为1%_10%低浓度醇水溶液用第一加热器加热至40-80°C后输送到透醇膜组件中，在步骤(2)中，质量浓度为15%-40%的醇水溶液通过第二加热器加热后输送到蒸馏塔，蒸馏塔的塔顶温度为80-100°C，在步骤(3)中，70%-90%的混合醇液通过第三加热器加热至110_140°C后输送到蒸汽渗透膜组件中。
[0013]在上述的一种低浓度醇的回收方法中，在步骤(I)中，所述的透醇膜组件的渗透汽化是在抽真空条件下进行的，在步骤(3)中，所述的蒸汽渗透膜组件的蒸汽渗透是在抽真空条件下进行的。
[0014]在上述的一种低浓度醇的回收方法中，在步骤(I)中，真空压力在200_2000Pa之间，在步骤(3)中，真空压力在IOO-1OOOPa之间。
[0015]该技术方法的优势:
1、针对多组分、质量浓度不到10%的含醇水溶液，采用渗透汽化膜技术一透醇膜工艺进行有效分离，替代传统高能耗区的蒸馏工段，有效降低运行能耗，大大提升了低浓度醇回收的经济性；
2、利用液液分离器，促使不溶于水的高碳醇液和低碳醇水溶液有效分离，利于后续单元的进一步处理；
3、利用传统蒸馏工艺的低能耗区进行低碳醇水溶液的提浓，有效减轻分子筛膜工艺的脱水负担；
4、采用蒸汽渗透膜技术——分子筛膜工艺进行高效脱水，将最终产品的质量浓度提升至99.5%以上，获得高纯度混合醇产品进行回收；
综上所述，本发明提供的一种低浓度醇的回收装置和方法有效的用较低的能耗回收了原来作为废水或废液排放的可利用资源，化害为利，既节约了资源和能源，又达到了回收创利的目的，具有显著的环境效益和经济效益，为同类行业废水废液的资源化回收利用提供了可行的实践经验。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明提供的一种低浓度醇的回收装置的结构示意图。
[0017]图中:原料液槽1、第一输送泵2、第一加热器3、透醇膜组件4、第一冷凝器5、第一真空泵6、液液分离器7、第二输送泵8、第二加热器9、蒸馏塔10、再沸器11、第二冷凝器12、提浓液槽13、第三输送泵14、第三加热器15、蒸汽渗透膜组件16、第三冷凝器17、第二真空泵18、产品槽19。【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种低浓度醇的回收装置，包括透醇膜系统、分离系统、蒸馏系统和分子筛膜系统，所述的透醇膜系统包括原料液槽1、第一输送泵2、第一加热器3、透醇膜组件4、第一冷凝器5和第一真空泵6，所述的分离系统包括液液分离器7，所述的蒸馏系统包括第二输送泵8、第二加热器9、蒸馏塔10、再沸器11和第二冷凝器12，所述的分子筛膜系统包括提浓液槽13、第三输送泵14、第三加热器15、蒸汽渗透膜组件16、第三冷凝器17、第二真空泵18和产品槽19，其中，原料液槽I通过第一输送泵2连接第一加热器3，第一加热器3连接透醇膜组件4的进料口，透醇膜组件4的出料口连接第一冷凝器5，第一冷凝器5分别连接第一真空泵6和液液分离器7，液液分离器7通过第二输送泵8连接第二加热器9，第二加热器9连接蒸馏塔10的进料口，蒸馏塔10的出料口连接第二冷凝器12，第二冷凝器12连接提浓液槽13，提浓液槽13通过第三输送泵14连接第三加热器15，第三加热器15连接蒸汽渗透膜组件16，蒸汽渗透膜组件16分别连接第三冷凝器17和产品槽19，第三冷凝器17连接第二真空泵18。
[0019]所述的液液分离器7还连接提浓液槽13。
[0020]所述的蒸馏塔10上还设置有一个再沸器11，所述的再沸器11连接原料液槽I。
[0021]所述的透醇膜组件4为卷式平板或中空纤维的有机复合膜。
[0022]所述的蒸汽渗透膜组件16为板式或管式的无机复合膜。
[0023]所述的无机复合膜为NaA型和/或NaY型。
[0024]本发明还提供了一种低浓度醇的回收方法，包括以下步骤:
(1)将质量浓度为1%_10%低浓度醇水溶液打入透醇膜系统的透醇膜组件4进行渗透汽化，获得质量浓度为15%-40%的醇水溶液；
(2)将质量浓度为15%-40%的醇水溶液经过分离系统的液液分离器7进行分层分离，分离得到低碳醇水溶液和高碳醇液，将低碳醇水溶液进入蒸馏塔10蒸馏获得提浓液，再与分离系统分离的高碳醇液混合，获得质量浓度为70%-90%的混合醇液；
(3)将质量浓度为70%-90%的混合醇液通过分子筛膜系统的蒸汽渗透膜组件16进行蒸汽渗透，获得质量浓度大于99.5%的混合醇液。
[0025]在步骤(I)中，质量浓度为1%_10%低浓度醇水溶液用第一加热器加热至40_80°C后输送到透醇膜组件4中，在步骤(2)中，质量浓度为15%-40%的醇水溶液通过第二加热器加热后输送到蒸馏塔，蒸馏塔的塔顶温度为80-100°C，在步骤(3)中，70%-90%的混合醇液通过第三加热器加热至110-140°C后输送到蒸汽渗透膜组件中。
[0026]在步骤(I)中，所述的透醇膜组件4的渗透汽化是在抽真空条件下进行的，在步骤
(3)中，所述的蒸汽渗透膜组件的蒸汽渗透是在抽真空条件下进行的。
[0027]在步骤(I)中，真空压力在200-2000Pa之间，在步骤(3)中，真空压力在IOO-1OOOPa 之间。
[0028]下面结合实施例，对本发明的工作过程做进一步说明:
实施例一
原料液槽I内的原料液为混合醇质量浓度为1%的含醇水溶液，其中低碳醇(C1-C3)
0.5%，高碳醇(C4以上)0.5%。含醇水溶液经第一输送泵2输送到第一加热器3中加热后进入透醇膜组件4进行分离，透醇膜组件4采用中空纤维式有机复合膜，透醇膜组件4的透过液出料口连接第一冷凝器5，第一冷凝器5连接第一真空泵6，第一真空泵6的操作压力为200Pa，第一加热器3将含醇水溶液加热至操作温度40°C，透过液为质量浓度15%的混合醇水溶液，混合醇水溶液进入液液分离器7进行分层，上层形成高碳醇液，分离后直接进入提浓液槽13，下层为低碳醇水溶液分离后经第二输送泵8通过第二加热器9加热后进入蒸馏塔10进行蒸馏提浓，蒸馏塔10的操作压力为常压，第二加热器9加热温度控制在95°C，蒸馏塔10的塔顶温度控制在80°C，蒸馏得到的低碳醇液通过第二冷凝器12冷凝后进入提浓液槽13，在提浓液槽13得到质量浓度为70%的混合醇液；第三输送泵14将混合醇液通过第三加热器15加热后进入到蒸汽渗透膜组件16中，蒸汽渗透膜组件16为NaA型的无机复合膜，无机复合膜将混合醇液经过脱水处理，其中水通过第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17连接的第二真空泵18使蒸汽渗透膜组件16在负压下进行脱水操作，其中第三加热器15将混合醇液加热到110°C，第二真空泵18操作压力为lOOPa，脱水后得到质量浓度为99.7%的混合醇产品并进入产品槽19。
[0029]实施例二
原料液槽I内的原料液为混合醇质量浓度为I的含醇水溶液，其中低碳醇(Cl-C3)4%，高碳醇(C4以上)6%。含醇水溶液经第一输送泵2输送到第一加热器3中加热后进入透醇膜组件4进行分离，透醇膜组件4采用卷式平板有机复合膜，透醇膜组件4的透过液出料口连接第一冷凝器5，第一冷凝器5连接第一真空泵6，第一真空泵6的操作压力为lOOOPa，第一加热器3将含醇水溶液加热至操作温度80°C，透过液为质量浓度40%的混合醇水溶液，混合醇水溶液进入液液分离器7进行分层，上层形成高碳醇液，分离后直接进入提浓液槽13，下层为低碳醇水溶液分离后经第二输送泵8通过第二加热器9加热后进入蒸馏塔10进行蒸馏提浓，其中再沸器11将蒸馏塔10底部的釜液进行再次加热蒸馏，以提高蒸馏塔10的蒸馏效率，蒸馏后的蒸汽从蒸馏塔10的塔顶出料，釜液回到原料液槽I中，蒸馏塔10的操作压力为常压，第二加热器9加热温度控制在105°C，蒸馏塔10的塔顶温度控制在100°C，蒸馏得到的低碳醇液通过第二冷凝器12冷凝后进入提浓液槽13，在提浓液槽13得到质量浓度为90%的混合醇液；第三输送泵14将混合醇液通过第三加热器15加热后进入到蒸汽渗透膜组件16中，蒸汽渗透膜组件16为NaY型的无机复合膜，无机复合膜将混合醇液经过脱水处理，其中水通过第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17连接的第二真空泵18使蒸汽渗透膜组件16在负压下进行脱水操作，其中第三加热器15将混合醇液加热到140°C，第二真空泵18操作压力为lOOOPa，脱水后得到质量浓度为99.6%的混合醇产品并进入产品槽19。
[0030]实施例三
原料液槽I内的原料液为混合醇质量浓度为I的含醇水溶液，其中低碳醇(Cl-C3)5%，高碳醇(C4以上)2.5%。含醇水溶液经第一输送泵2输送到第一加热器3中加热后进入透醇膜组件4进行分离，透醇膜组件4采用卷式平板有机复合膜，透醇膜组件4的透过液出料口连接第一冷凝器5，第一冷凝器5连接第一真空泵6，第一真空泵6的操作压力为750Pa，第一加热器3将含醇水溶液加热至操作温度90°C，透过液为质量浓度40%的混合醇水溶液，混合醇水溶液进入液液分离器7进行分层，上层形成高碳醇液，分离后直接进入提浓液槽13，下层为低碳醇水溶液分离后经第二输送泵8通过第二加热器9加热后进入蒸馏塔10进行蒸馏提浓，其中再沸器11将蒸馏塔10底部的釜液进行再次加热蒸馏，以提高蒸馏塔10的蒸馏效率，蒸馏后的蒸汽从蒸馏塔10的塔顶出料，釜液回到原料液槽I中，蒸馏塔10的操作压力为常压，第二加热器9加热温度控制在100°C，蒸馏塔10的塔顶温度控制在90°C，蒸馏得到的低碳醇液通过第二冷凝器12冷凝后进入提浓液槽13，在提浓液槽13得到质量浓度为80%的混合醇液；第三输送泵14将混合醇液通过第三加热器15加热后进入到蒸汽渗透膜组件16中，蒸汽渗透膜组件16为NaA型和NaY型结合的无机复合膜，无机复合膜将混合醇液经过脱水处理，其中水通过第三冷凝器17冷凝，第三冷凝器17连接的第二真空泵18使蒸汽渗透膜组件16在负压下进行脱水操作，其中第三加热器15将混合醇液加热到130°C，第二真空泵18操作压力为8500Pa，脱水后得到质量浓度为99.8%的混合醇产品并进入产品槽19。
[0031]综上所述，本发明可以将质量浓度为1%_10%低浓度醇水溶液通过较低的能耗得到质量浓度大于99.5%的混合醇溶液，化害为利，既节约了资源和能源，又达到了回收创利的目的，具有显著的环境效益和经济效益，为同类行业废水废液的资源化回收利用提供了可行的实践经验。
【权利要求】
1.一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，包括透醇膜系统、分离系统、蒸馏系统和分子筛膜系统，所述的透醇膜系统包括原料液槽(I)、第一输送泵(2)、第一加热器(3)、透醇膜组件(4)、第一冷凝器(5)和第一真空泵(6)等，所述的分离系统包括液液分离器(7)，所述的蒸馏系统包括第二输送泵(8)、第二加热器(9)、蒸馏塔(10)、再沸器(11)和第二冷凝器(12)等，所述的分子筛膜系统包括提浓液槽(13)、第三输送泵(14)、第三加热器(15)、蒸汽渗透膜组件(16)、第三冷凝器(17)、第二真空泵(18)和产品槽(19)等，其中，原料液槽(I)通过第一输送泵(2 )连接第一加热器(3 )，第一加热器(3 )连接透醇膜组件(4)的进料口，透醇膜组件(4)的出料口连接第一冷凝器(5)，第一冷凝器(5)分别连接第一真空泵(6 )和液液分离器(7 )，液液分离器(7 )通过第二输送泵(8 )连接第二加热器(9 )，第二加热器(9 )连接蒸馏塔(10 )的进料口，蒸馏塔(10 )的出料口连接第二冷凝器(12 )，第二冷凝器(12)连接提浓液槽(13)，提浓液槽(13)通过第三输送泵(14)连接第三加热器(15)，第三加热器(15)连接蒸汽渗透膜组件(16)，蒸汽渗透膜组件(16)分别连接第三冷凝器(17)和产品槽(19)，第三冷凝器(17)连接第二真空泵(18)。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，所述的液液分离器(7)还连接提浓液槽(13)。
3.根据权利要求1或2所述的一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，所述的蒸馏塔(10)上还设置有一个再沸器(11)，所述的再沸器(11)连接原料液槽(1)。
4.根据权利要求3所述的一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，所述的透醇膜组件(4)为卷式平板或中空纤维的有机复合膜。
5.根据权利要求3所述的一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，所述的蒸汽渗透膜组件(16)为板式或管式的无机复合膜。
6.根据权利要求5所述的一种低浓度醇的回收装置，其特征在于，所述的无机复合膜为NaA型和/或NaY型。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种低浓度醇的回收方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将质量浓度为1%-10%低浓度醇水溶液打入透醇膜系统的透醇膜组件(4)进行渗透汽化，获得质量浓度为15%-40%的醇水溶液； (2)将质量浓度为15%-40%的醇水溶液经过分离系统的液液分离器(7)进行分层分离，分离得到低碳醇水溶液和高碳醇液，将低碳醇水溶液进入蒸馏塔(10)蒸馏获得提浓液，再与分离系统分离的高碳醇液混合，获得质量浓度为70%-90%的混合醇液； (3)将质量浓度为70%-90%的混合醇液通过分子筛膜系统的蒸汽渗透膜组件(16)进行蒸汽渗透，获得质量浓度大于99.5%的混合醇液。
8.根据权利要求7所述的一种低浓度醇的回收方法，其特征在于，在步骤(1)中，质量浓度为1%_10%低浓度醇水溶液用第一加热器(3)加热至40-80°C后输送到透醇膜组件(4)中，在步骤(2)中，质量浓度为15%-40%的醇水溶液通过第二加热器(9)加热后输送到蒸馏塔(10)，蒸馏塔(10)的塔顶温度为80-100°C，在步骤(3)中，70%-90%的混合醇液通过第三加热器(15)加热至110-140°C后输送到蒸汽渗透膜组件(16)中。
9.根据权利要求7所述的一种低浓度醇的回收方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的透醇膜组件(4)的渗透汽化是在抽真空条件下进行的，在步骤(3)中，所述的蒸汽渗透膜组件(16)的蒸汽渗透是 在抽真空条件下进行的。
10.根据权利要求9所述的一种低浓度醇的回收方法，其特征在于，在步骤(1)中，真空压力在200-2000Pa之间，在步骤(3)中，真空压力在IOO-1OOOPa之间。
【文档编号】B01D61/58GK103611420SQ201310587500
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】叶舟 申请人:杭州上一环保技术有限公司