探索渗透汽化膜分离技术在乙酸乙酯粗产品精制中的应用研究

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1、郑州大学硕士学位论文渗透汽化膜分离技术在乙酸乙酯粗产品精制中的应用研究姓名：李爱勤申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张浩勤;刘金盾20061101摘要乙酸乙酯是一种重要的化工溶剂，广泛用于涂料、染织、制药以及香料等行业。由于乙酸乙酯的毒性低，其应用日益受到重视，正逐步取代某些高毒性的溶剂。目前较好的工业合成乙酸乙酯的方法是通过催化反应精馏来完成的，在这一生产过程中，乙酸乙酯从精馏塔塔顶获得，而水从塔底引出，在塔底设置一分相器以分离水和有机物，分相器内有机物和水分成了两相，有机相中包括乙酸乙酯及未反应的乙醇和醋酸，回流至塔内继续反应并分离，通常水相则排放。另一方面，从塔顶获得的粗产

2、物(粗酯)中包含微量的水和尚未反应的乙醇和醋酸，由于微量水的存在会降低产品质量，并影响酯的稳定性，导致其水解，因此必须脱除其中的水。常用的方法是通过精馏来脱水，但脱除如此微量的水，采用精馏是很不经济的。本研究针对乙酸乙酯的工业化生产过程，以塔顶粗酯产品为分离对象，利用渗透汽化技术分离目标物质，采用亲水的PVA复合膜从粗酯中脱水．在目前的分离技术中，膜分离是一项新型技术，其中渗透汽化又是最活跃的研究领域之一。渗透汽化主要被用于液体混合物的分离，特别适合于从有机溶液中脱除少量水或从水溶液中脱除挥发性有机物。与传统分离技术相比，渗透汽化具有节省能量、可在常温下操作和操作方便等优点。在本研究中，

3、我们采用四种方法对PVA／PAN复合膜进行改性。乙酸乙酯脱水试验结果表明，巾(缩醛)=6％的溶液改性的PVA／PAN复合膜脱水速率最大，并且操作稳定性好．对于选定的由(缩醛)=6％的溶液改性的PVA／PAN复合膜，乙酸乙酯脱水实验探讨了原料浓度、操作时间及操作温度对膜通量和分离因子的影响。结果表明，随原料液浓度的增大，水的渗透通量略有减小，而分离因子有所增大；髓着操作温度的升高渗透通量增大，分离因子减小；随操作时间的延长，渗透通量略有减小，而分离因子增大。在50℃下，原料初始浓度含水14．87％，实验得到了水在原料侧的残留浓度随时间的变化关系：水含量％=7．9’c1旷f2--0,tY'／

4、37"t-+14．9868。该结果可以用于预测脱除一定量的水，完成指定生产任务所需要的时间。对于水／乙酸乙酯／乙醇／醋酸四元混合物体系，实验也考察了膜的分离性能。基本的影响规律与水／乙酸乙酯体系接近；其主要差别为四元体系中分离因子随时间延长星下降趋势。其原因为膜对乙醇或醋酸的选择性渗透能力比对酯的更好．尽管如此，在四元体系中膜对水的分离因子仍然比较高。综上所述，缩甲醛改性的PVA／PAN复合膜用于工业乙酸乙酯生产过程的粗确精制是完全可行的，膜对水具有优异的选择性渗透能力，操作稳定性好。本研究与催化反应精馏生产过程配套，采取先进的渗透汽化技术，形成一个较完整的反应与分离结合体系，为酯化反应

5、生产体系的工艺优化提供了一种新的技术支撑。关键词：乙酸乙酯，渗透汽化，分离，水2AbstractEthylacetateisanimportantchemicalsolventandhasbeenwidelyusedinawidcrangeofindustrysectorssuchaspainting,coating．pharmacy,andperfume．Due幻itslowtoxiclevel,a即H硎O地ofethylacetatearereceivingincreasingattentionandethylacetateisgraduallyreplacingsolventswi

6、thhighertOXiClevels．Incurrentindustrypla‰oneofthemoreeffectivemethodstoproduceethylacetateisbasedonesterificationviacatalysisdistinlation-reaction．Intheesterificationprocess，ethylacetateisfirstwithdrawnfromthetopofthedistillationtOWer,whilewaterflowsoutfromthebottom．Ademixerinstalledatthebottomof

7、thetowerisusedtoseparatewaterandorganiccompounds．Theseparatedorganiccompoundsconsistofethylacetate,alcohol，andaceticacid．TheywillthenberedirectedbacktothetOWel"andcontinuethechemicalreaction．Thecrudeproductfromthetop，o