一种用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛装置和方法与流程

本发明涉及化工生产工艺及设备技术领域，具体涉及一种用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛装置和方法。

背景技术：

由于柴油本身的缺点，直接用于燃料会给环境和设备带来很大危害，随着人们对生活环境的要求越来越高，污染物的排放必须有效控制，所以柴油添加剂应运而生。聚甲氧基二甲醚是国际上公认的新型环保型燃油调和组分，其物性与柴油相近，调和到柴油中使用不需要对车辆发动机供油系统进行改造。现阶段业内用于生产聚甲氧基二甲醛的原料有甲醛，这就导致了所得的产品中还有一定量的甲醛，不仅降低了聚甲氧基二甲醛的产品质量，同时还会出现甲醛聚合问题，难以得到单组分的聚甲氧基二甲醛，以当前技术去除聚甲氧基二甲醚中的甲醛成本较高，且工序复杂。

综上可知，如何简单高效的去除聚甲氧基二甲醚中的甲醛仍是一个难题。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对当前技术去除聚甲氧基二甲醚中的甲醛成本较高，工序复杂，除去效果较差，提供了一种用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛装置和方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛装置，包括依次连接的精馏塔、甲醛分离塔及脱轻塔；所述精馏塔设有混合液入口、塔顶出口和塔底出口；所述甲醛分离塔设有渗透汽化膜、分离塔入口、顶端出口及底端出口，所述渗透汽化膜横置在甲醛分离塔内部，且设于分离塔入口下方，所述渗透汽化膜为三层结构，包括位于上层的粗滤层、位于中层的吸附层和位于底层的精滤层，所述粗滤层和精滤层采用无机陶瓷制成，所述吸附层为多瓣式设计，且在其中心处设有转轴，所述分离塔入口设有加压泵，所述渗透汽化膜的下部空间还连接有抽真空设备；所述脱轻塔设有脱轻塔入口、设在塔顶的轻组分出口及设在塔底的重组分出口；所述塔底出口与分离塔入口连接，所述底端出口与脱轻塔入口连接。

作为优选，所述粗滤层的材质为氧化铝或氧化硅；所述精滤层的材质为氧化铝、氧化硅、氧化钛或氧化锆；所述吸附层的材质采用多孔酚醛树脂泡沫或聚合度为180000～200000聚乙烯醇的强极性高聚物，或者经过所述强极性高聚物表面改性的活性炭。

作为优选，所述粗滤层的孔径为0.45～0.55μm,孔隙率为40～60％，所述精滤层的孔径为0.22～0.25μm，孔隙率为20～50％

作为优选，所述吸附层的转轴连接有电机。

作为优选，所述塔底出口与底端出口均设有滤网。

本发明还提供了一种基于上述装置的用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛方法，包括以下步骤：

步骤一、将含有甲缩醛、甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的原液引入精馏塔中，分离出的甲缩醛经塔顶出口排出，甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的混合液经塔底出口流出；

步骤二、步骤一中甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的混合液在加压泵的作用下经分离塔入口送入甲醛分离塔中，并在抽真空条件下，使混合液向粗滤层下层渗透汽化，渗透汽化过程中，所述混合液中的聚甲氧基二甲醚透过粗滤层得到混合气体，所述混合气体与吸附层接触，混合气体中的甲醛被吸附层吸附，吸附层转动令混合气体流向精滤层，精滤层进一步的吸附去除混合气体中的甲醛，得到聚甲氧基二甲醚气体，并在渗透汽化膜下方液化得到聚甲氧基二甲醚液体，由底端出口排出，分离过后的剩余液体经顶端出口排出；

步骤三、将步骤二所得聚甲氧基二甲醚液体引入脱轻塔，脱出的轻组分由轻组分出口排出，剩余产品通过重组分出口收集。

作为优选，步骤一中所述的精馏塔塔顶的温度为45～70℃，塔底的温度为85～95℃。

作为优选，步骤二中所述的渗透汽化膜的下部空间抽取真空后的负压为-0.1MPa。

作为优选，步骤一、步骤二和步骤三中排出的甲缩醛、甲醛、轻组分的聚甲氧基二甲醚循环利用。

有益效果：本发明采用了膜处理技术，经处理后的聚甲氧基二甲醚重甲醛含量低至1ppm。因聚甲氧基二甲醚会溶解有机膜，所以本发明选用具有选择透过性的陶瓷无机膜，工作环境要求低，大大简化了甲醛的分离工序，节约成本，降低生产能耗，有益于环境保护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为甲醛分离塔的结构示意图；

图3为渗透汽化膜的结构示意图；

图4为吸附层的俯视图。

其中，精馏塔1、混合液入口11、塔顶出口12、塔底出口13、甲醛分离塔2、渗透汽化膜21、粗滤层211、吸附层212、精滤层213、分离塔入口22、顶端出口23、底端出口24、脱轻塔3、脱轻塔入口31、轻组分出口32、重组分出口33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

根据上述技术方案，本实施例中提出了一种用于去除聚甲氧基二甲醚中甲醛装置，其特征在于：包括精馏塔1、甲醛分离塔2及脱轻塔3；

所述精馏塔1设有混合液入口11、塔顶出口12及塔底出口13；所述甲醛分离塔2设有渗透汽化膜21、分离塔入口22、顶端出口23及底端出口24，所述渗透汽化膜21横置在甲醛分离塔2内部，且设于分离塔入口22下方，所述渗透汽化膜21为三层结构，包括位于上层的粗滤层211、位于中层的吸附层212和位于底层的精滤层213，所述粗滤层211和精滤层213采用无机陶瓷制成，所述吸附层212为多瓣式设计，且在其中心处设有转轴。所述吸附层的材质通常选择强极性的高聚物，在此优选18万～20万的聚乙烯醇材质，为了提高吸附效率，吸附层的叶瓣的基体选用叶片状活性炭，并将叶片状活性炭浸入聚乙烯醇的低粘度稀释溶液中，然后在30～50℃环境下静置30～60min烘干，接着用10％的乙醇水溶液冲洗，然后再次浸入聚乙烯醇的低粘度稀释溶液重复上述步骤至少3次以上，最后烘干。得到的表面改性的活性炭基吸附层兼具活性炭的多孔吸附性和聚乙烯醇的甲醛选择性，提高了接触吸附面积和吸附效率。通过三层结构的渗透汽化膜可以有效选择性的吸附聚甲氧基二甲醚中的甲醛，可以将甲醛含量控制在2％以下，而采用传统的精馏分离方式(分离成本高)后甲醛残留仍在3％以上，影响聚甲氧基二甲醚的产品的质量和后续分离成本。

所述分离塔入口22设有加压泵，所述渗透汽化膜21的下部空间还连接有抽真空设备；所述脱轻塔3设有脱轻塔入口31、设在塔顶的轻组分出口32及设在塔底的重组分出口33；所述塔底出口13与分离塔入口22连接，所述底端出口24与脱轻塔入口31连接。

所述渗透汽化膜21的膜处理过程为：有机混合原料液与膜接触，膜的下方则用抽真空或载气吹扫的方法维持低压，使渗透物组分在膜两侧的蒸汽分压差的作用下透过膜，并在膜下方汽化，冷凝成液体收集。此过程是依靠不同组分在特定聚合物膜中溶解扩散能力不同，透过速率不同，从而实现不同组分分离的目的，相比于恒沸蒸馏法约可节能50％，且在过程中不引入其他试剂，产品和环境不会受到污染。

本实施例中采用的粗滤层211和精滤层213为无机陶瓷膜，陶瓷膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄、分离效率高等优点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用。本实施例中的渗透汽化膜21对聚甲氧基二甲醚的选择性强，可以有效的将其从混合溶液中析出，析出后再冷凝得到的聚甲氧基二甲醚重甲醛的含量低于1ppm。

所述塔底出口13与底端出口24均设有滤网，考虑到溶液中留有残渣，会影响后续操作，降低所得产品质量。滤网还可自由拆卸更换，及时清理残渣，避免装置堵塞造成生产效率下降。

本实施例中所述的吸附层212的材质为活性炭，活性炭具有较强的吸附性，可以吸附混合气体中的甲醛，电机驱动吸附层212旋转，吸附层212在旋转过程中使混合气体富集，并将混合气体均匀的导向精滤层213，不仅增大了混合气体与精滤层213的接触面积，还令整个吸附过滤过程平稳进行。

本发明还提供了一种基于此装置的去除聚甲氧基二甲醚中甲醛方法，包括以下步骤：

步骤一、将含有甲缩醛、甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的原液引入精馏塔1中，分离出的甲缩醛经塔顶出口12排出，甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的混合液经塔底出口13流出；

步骤二、步骤一中甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的混合液在加压泵的作用下经分离塔入口22送入甲醛分离塔2中，并在抽真空条件下，使混合液向粗滤层211下层渗透汽化，渗透汽化过程中，所述混合液中的聚甲氧基二甲醚透过粗滤层211得到混合气体，所述混合气体与吸附层212接触，混合气体中的甲醛被吸附层212吸附，吸附层212转动令混合气体流向精滤层213，精滤层213进一步的吸附去除混合气体中的甲醛，得到聚甲氧基二甲醚气体，并在渗透汽化膜21下方液化得到聚甲氧基二甲醚液体，由底端出口24排出，分离过后的剩余液体经顶端出口23排出；

步骤三、将步骤二所得聚甲氧基二甲醚引入脱轻塔3，脱出的轻组分由轻组分出口32排出，剩余产品通过重组分出口33收集。

步骤一中所述的精馏塔1塔顶的温度为45～70℃，塔底的温度为85～95℃。因为甲缩醛的沸点较低，为使甲缩醛彻底从原液中分离出去，需要施加高于甲缩醛沸点的温度，原液中的甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的沸点均高于甲缩醛，但是也应注意精馏塔1塔底温度要低于甲醛、聚甲氧基二甲醚及水的沸点，本实施例中精馏塔1塔顶的温度为55℃，塔底温度为90℃。因原液中含有甲醛，甲醛在低温条件下会自发聚合成多聚甲醛，为后续除去甲醛带来难度，精馏塔1塔底的温度能够抑制甲醛自聚。

步骤二中所述的混合液与粗滤层211接触，混合液渗透汽化得到混合气体，在此过程中，粗滤层211透过聚甲氧基二甲醚、微量的甲醛及水，大量的甲醛和水未透过粗滤层211。

应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。