一种从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液经微滤器、纳滤器过滤后进入电渗析器渗析，所述电渗析器包括多级串行渗析结构，所述多级串行渗析结构按照如下方式运行：前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回前一级继续渗析，直至所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排出膜浓缩系统。本实用新型采用膜浓缩方式回收丙烯酸，具有耗能低，效率高、对成品影响低的优点。
【专利说明】一种从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于有机化学领域，涉及一种分离提纯丙烯酸的系统，特别涉及一种从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统。
【背景技术】
[0002]丙烯酸是最简单的不饱和羧酸，由一个乙烯基和一个羧基组成，广泛用于生产涂料、粘合剂、固体树脂和模塑料，是重要的有机合成原料及合成树脂单体。
[0003]在丙烯氧化制丙烯醛工艺中，为得到高纯度丙烯醛，普遍用水吸收反应过程中的丙烯酸组分，从而产生大量含3?7%的丙烯酸废水。目前，主要采用焚烧法或生化法处理这种废水。焚烧法不仅导致资源浪费，而且由于浓度为3?7%丙烯酸废水的热值较小，采用焚烧法处理能源消耗较高，很不经济；另外，生化法主要用于处理丙烯酸含量较低的废水，本发明产生的废水中丙烯酸含量达到3?7%，生化法处理困难。
[0004]膜浓缩是指利用膜的选择透过性将离子或分子或某些微粒从溶质中分离出来的过程，用膜分离溶液时，使溶质通过膜的方法称为渗析。膜浓缩在常温下进行，无需加热，具有能耗低、对产品影响小的优点，但是目前工业上尚未发现用膜浓缩技术回收丙烯酸的方法。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]—种从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液经微滤器、纳滤器过滤后进入电渗析器渗析，所述电渗析器包括多级串行渗析结构，所述多级串行渗析结构按照如下方式运行:前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回前一级继续渗析，直至所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排出膜浓缩系统；所述后一级渗析结构是指本级渗析结构之后的任意一个或多个渗析结构，所述前一级渗析结构是指本级渗析结构之前的任意一个或多个渗析结构。
[0008]一种从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液经微滤器、纳滤器过滤后进入电渗析器渗析，所述电渗析器包括多级串行渗析结构，所述多级串行渗析结构按照如下方式运行:前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回微滤器或纳滤器过滤后进入渗析器继续渗析，直至所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排除膜浓缩系统；所述后一级渗析结构是指本级渗析结构之后的任意一个或多个渗析结构，所述前一级渗析结构是指本级渗析结构之前的任意一个或多个渗析结构。进一步，所述电渗析器中电渗析结构为两级。
[0009]进一步，所述电渗析器中的渗析膜为均相膜。
[0010]本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用膜浓缩的方法从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸，能耗低，效率高、对成品影响低；本实用新型的膜浓缩系统在电渗析器前设有微滤器和纳滤器，避免了废液中机械杂质及大分子物质对电渗析带来的不利影响；本实用新型的电渗析器包括多级串行渗析结构，并根据渗析所得浓相和稀相浓度调节浓相和稀相的走向，使各渗析结构协调联动，最后得到的满足要求的丙烯酸稀相和浓相，整个过程自动完成，无需外加调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明:
[0012]图1为实施例1膜浓缩系统的结构示意图；
[0013]图2为实施例2膜浓缩系统的结构示意图；
[0014]图3为实施例3膜浓缩系统的结构示意图；
[0015]图4为实施例4膜浓缩系统的结构示意图；
[0016]图中虚线框内部分为电渗析器。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0018]实施例1:
[0019]如图1所示，本实施例从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液首先进入微滤器，去除其中的废水和不溶性机械杂质；经过微滤器处理后的丙烯酸稀溶液进入纳滤器，进一步去除其中的金属离子如Fe3+、Fe2+等并进行脱色处理；经过纳滤器处理后的丙烯酸溶液则进入电渗析器进行渗析处理。本实施例中，所述电渗析器包括3个依此串接的渗析结构，经过纳滤器过滤的丙烯酸溶液首先进入第一渗析结构，经第一渗析结构渗析所得浓相的质量浓度高于18%，直接排出浓缩系统，而稀相质量浓度高于0.4%，进入第二渗析结构继续渗析；经第二渗析结构渗析所得稀相浓度仍然高于0.4%，进入第三渗析结构继续渗析，而所得浓相的浓度低于18%，返回第一渗析结构继续渗析；经过第三渗析结构渗析所得浓相的浓度仍然低于18%，返回第二渗析结构继续渗析，所得稀相的浓度则低于0.4%，符合要求，排出浓缩系统。
[0020]作为本实施例的改进，所述电渗析器中的渗析膜为均相膜。
[0021]实施例2:
[0022]如图2所示，本实施例从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液首先进入微滤器，去除其中的废水和不溶性机械杂质；经过微滤器处理后的丙烯酸稀溶液进入纳滤器，进一步去除其中的金属离子如Fe3+、Fe2+等并进行脱色处理；经过纳滤器处理后的丙烯酸溶液则进入电渗析器进行渗析处理。本实施例中，所述电渗析器包括3个依此串接的渗析结构，经过纳滤器过滤的丙烯酸溶液首先进入第一渗析结构，经第一渗析结构渗析所得浓相的质量浓度高于18%，直接排出浓缩系统，而稀相质量浓度高于0.4%，进入第二渗析结构继续渗析；经第二渗析结构渗析所得稀相浓度仍然高于0.4%，进入第三渗析结构继续渗析，而所得浓相的浓度低于18%，返回第一渗析结构继续渗析；经过第三渗析结构渗析所得浓相的浓度仍然低于18%，部分返回第二渗析结构继续渗析(当然，也可根据需要将本部分浓相全部返回第二渗析结构)，另一部分返回第一渗析结构继续渗析，所得稀相的浓度则低于0.4%，符合要求，排出浓缩系统。
[0023]作为本实施例的改进，所述电渗析器中的渗析膜为均相膜。
[0024]实施例3:
[0025]图3为本实施例膜浓缩系统的结构示意图。本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中第二渗析结构所得浓相和第三渗析结构渗析所得部分浓相返回纳滤器过滤后再进入电渗析器进行渗析。需要说明的是，这种方法虽然在实际生产中较少使用，但是当电渗析过程中丙烯酸溶液机械杂质或金属离子未除净时可以采用这种方式。
[0026]实施例4:
[0027]如图4所示，本实施例从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液首先进入微滤器，去除其中的废水和不溶性机械杂质；经过微滤器处理后的丙烯酸稀溶液进入纳滤器，进一步去除其中的金属离子如Fe3+、Fe2+等并进行脱色处理；经过纳滤器处理后的丙烯酸溶液则进入电渗析器进行渗析处理。本实施例中，所述电渗析器包括2个串接的渗析结构，经过纳滤器过滤的丙烯酸溶液首先进入第一渗析结构，经第一渗析结构渗析所得浓相的质量浓度高于20%，直接排出浓缩系统，而稀相质量浓度高于0.2%，进入第二渗析结构继续渗析；经第二渗析结构渗析所得稀相浓度低于0.2%，排出浓缩系统，而所得浓相的浓度低于20%，返回第一渗析结构继续渗析。
[0028]作为本实施例的改进，所述电渗析器中的渗析膜为均相膜。
[0029]本实施例从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的方法，其特征在于，包括下步骤:
[0030](I)、将丙烯酸稀溶液通过微滤器，去除其中不溶性颗粒及机械杂质；
[0031](2)、将步骤(I)处理后的丙烯酸稀溶液通过微滤器，去除其中的金属离子；
[0032](3)、将步骤(2)处理后的丙烯酸稀溶液通过电渗析器进行浓缩，丙烯酸稀溶液首先进入第一渗析结构，渗析所得浓相的质量浓度为20%，直接排出浓缩系统，而稀相质量浓度为1_2%，进入第二渗析结构继续渗析；经第二渗析结构渗析所得稀相浓度低于0.2%，排出浓缩系统，而所得浓相的浓度为3-7%，返回第一渗析结构继续渗析；
[0033](4)、蒸发浓缩得到步骤b所得浓相即得高纯丙烯酸。
[0034]作为本实施例从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸方法的改进，所述丙烯酸稀溶液的浓度为 3_7%wt。
[0035]作为本实施例从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸方法的进一步改进，回收时丙烯酸稀溶液的浓度为20-40°C。
[0036]本实用新型采用膜浓缩的方法从丙烯酸稀溶液中回收丙烯酸，能耗低，效率高、对成品影响低；本实用新型的膜浓缩系统在电渗析器前设有微滤器和纳滤器，避免了废液中机械杂质及大分子物质对电渗析带来的不利影响；本实用新型的电渗析器包括多级串行渗析结构，并根据渗析所得浓相和稀相浓度调节浓相和稀相的走向，使各渗析结构协调联动，最后得到的满足要求的丙烯酸稀相和浓相，整个过程自动完成，无需外加调节。[0037]需要说明的是，以上实施例中的电渗析器均由2个或3个渗析结构组成，事实上，渗析结构的数目可以根据实际需要进行调整，而且各渗析结构渗析所得浓相和稀相的具体走向也不限于上述实施例公开的方式，只要电渗析器包括多级串行渗析结构，前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至后一级渗析所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回前一级继续渗析，直至前一级渗析所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排除膜浓缩系统，均属于本实用新型的保护范围。需要进一步说明的是，本实用新型中的前一级是指多级串行渗析结构中某渗析结构之前的任意一个或多个渗析结构；本实用新型中的后一级是指多级串行渗析结构中某渗析结构之后的任意一个或多个渗析结构。
【权利要求】
1.一种从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液经微滤器、纳滤器过滤后进入电渗析器渗析，其特征在于:所述电渗析器包括多级串行渗析结构，所述多级串行渗析结构按照如下方式运行:前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回前一级继续渗析，直至所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排出膜浓缩系统；所述后一级渗析结构是指本级渗析结构之后的任意一个或多个渗析结构，所述前一级渗析结构是指本级渗析结构之前的任意一个或多个渗析结构。
2.一种从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，包括微滤器、纳滤器和电渗析器，所述丙烯酸稀溶液经微滤器、纳滤器过滤后进入电渗析器渗析，其特征在于:所述电渗析器包括多级串行渗析结构，所述多级串行渗析结构按照如下方式运行:前一级渗析结构渗析所得稀相进入后一级渗析结构继续渗析，直至所得稀相浓度低于预设值；后一级渗析结构渗析所得浓相返回微滤器或纳滤器过滤后进入渗析器继续渗析，直至所得浓相浓度高于另一预设值；浓度低于预设值的稀相和浓度高于预设值的浓相排除膜浓缩系统；所述后一级渗析结构是指本级渗析结构之后的任意一个或多个渗析结构，所述前一级渗析结构是指本级渗析结构之前的任意一个或多个渗析结构。
3.根据权利要求1或2所述从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，其特征在于:所述电渗析器中电渗析结构为两级。
4.根据权利要求3所述从丙烯酸稀溶液回收丙烯酸的膜浓缩系统，其特征在于:所述电渗析器中的渗析膜为均相膜。
【文档编号】C07C51/42GK203777944SQ201420117018
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】韦异勇, 耿明刚, 覃玉芳, 徐洪, 郑皓, 张黎, 杜树江 申请人:重庆紫光化工股份有限公司, 中节能科技投资有限公司