隨著國家總體經(jīng)濟進入結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級期，各行業(yè)競爭越來越激烈，國家高度重視節(jié)能減排，安全生產(chǎn)，保護環(huán)境，常州市星干干燥設(shè)備有限公司與中海油天津化工研究設(shè)計院聯(lián)合開發(fā)沸石分子篩膜及滲透汽化分離成套工藝設(shè)備，由從業(yè)多年的陳贊博士團隊負責研發(fā)，工業(yè)化生產(chǎn)的A型、T型、MOR型和ZSM-5型四種沸石分子篩膜等產(chǎn)品，分離性能優(yōu)異，pH值適用范圍為3.0~12.0，為國內(nèi)外滲透汽化膜行業(yè)中^的產(chǎn)品，并擁有......

     該技術(shù)用于液體有機化學品混合物中少量或微量水的分離（也可用于氣體滲透脫水），其突出的優(yōu)點是能夠以低能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分務(wù)。該技術(shù)還可以同生物及化學反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成的水不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。此外，對廢水中少量有機污染物的分離及水溶液中高價值有機組分的回收等具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟上的優(yōu)勢。本公司將利用該技術(shù)竭誠為醫(yī)藥化工及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域提供專業(yè)的膜分離服務(wù)，為國家節(jié)能減排及相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級作出自己的貢獻。

 

原理及工藝流程

沸石分子篩膜滲透氣化是用于液體混合物分離的一種新型膜分離技術(shù)。它是在液體混合物中組分蒸氣分壓差的推動下，利用沸石分子篩膜材料對組分的選擇透過性及擴散速度不同實現(xiàn)分離的過程，與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，滲透汽化技術(shù)具有高效、能耗低、操作方便、便于放大等特點，其分離原理和工藝流程如圖1和圖2所示。

圖1. 滲透汽化原理圖

圖2. 滲透汽化工藝流程圖

 

應(yīng)用體系

本技術(shù)產(chǎn)品可用于能源、環(huán)保、生物制藥、農(nóng)藥、精細化工、石化、電子、食品等行業(yè)，具體應(yīng)用體系如下：
● 醇類體系脫水，包括：甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、叔丁醇、異戊醇、環(huán)己醇、苯甲醇、炔醇等
● 醚類脫水，包括：、甲基叔丁基醚、二異丙醚等
● 酮類脫水，包括：丙酮、丁酮、甲基異丁基酮等
● 酯類脫水，包括：醋酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸丁酯、碳酸乙烯酯等
● 烴類脫水，包括：甲烷、乙烷、碳六油、環(huán)己烷等
● 鹵代烴類脫水，包括：氯代烴、二氯甲烷、氯乙烯等
● 芳香族化合物脫水，包括：苯、甲苯、、乙苯等
● 多元有機混合物的分離，如雜醇油等
● 其他體系脫水，如：甲氯呋喃、醋酸、三乙胺、、吡啶、有機硅等

 

工業(yè)沸石分子篩膜管及膜微結(jié)構(gòu)

典型的沸石分子篩膜管及其微結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。

圖3. 工業(yè)膜管

圖4. 沸石分子篩膜表面和截面SEM圖

 

能耗與成本核算

以下以乙醇和異丙醇脫水為例，對滲透汽化分離工藝進行能耗與成本核算：

1、 乙醇脫水 

   以頭孢類藥物或生產(chǎn)為例，在其生產(chǎn)過程中，乙醇作為溶媒一次或多次使用后，含水量越來越高，若要回收再利用，需要采    用萃取精餾、恒沸精餾或加鹽精餾，這些方法過程復雜、能耗高、污染嚴重，而且會引入第三組分導致產(chǎn)品質(zhì)量難以達到醫(yī)藥工 業(yè)使    用要求。若采用滲透汽化法可比傳統(tǒng)方法節(jié)能50%～70%，如表1所示，而且可以避免產(chǎn)品和環(huán)境受污染。
   核算示例（年處理1600噸，乙醇含量從90%提高到99.5%）
   ▲ 運行費用：運行成本主要包括電、蒸汽、循環(huán)冷卻水和膜管更換費用。
       電 耗：48元/噸產(chǎn)品由原料泵、產(chǎn)品泵、真空泵、循環(huán)水泵及制冷機產(chǎn)生。制冷機電耗主要由滲透液采用低溫載冷劑所產(chǎn)生。按          0.6元/度電計算，電耗約80度/噸產(chǎn)品，總計電耗費用約為48元/噸產(chǎn)品。
       蒸汽消耗：110元/噸產(chǎn)品主要由對原料進行加熱、汽化、過熱及系統(tǒng)熱損失產(chǎn)生，約0.55噸/噸產(chǎn)品，按200元/噸蒸汽計算，            總計費用約為110元/噸產(chǎn)品。
       冷卻水消耗：10元/噸產(chǎn)品主要由產(chǎn)品蒸汽冷凝產(chǎn)生。按0.5元/噸循環(huán)水計，總計使用約20噸/噸產(chǎn)品，計10元/噸產(chǎn)品。
       膜管的更換：124元/噸所用膜管為12m2，每平米膜費用為16500元，膜費用合計198000元，折算成每噸產(chǎn)品膜費用為124元/        噸。
       總計運行費用：48+110+10+124=292元/噸。
   ▲ 創(chuàng)造利潤
       可以使售價約為3000元/噸的乙醇（乙醇含量90%，水含量10%），提高到售價約為6500元/噸的無水乙醇（乙醇含量不低于          99.5%）。
       創(chuàng)造利潤：（6500-3000-292）×1600=513.28萬元。
   ▲ 裝置造價
       整套裝置造價約為85萬元。

2、乙醇脫水

   醫(yī)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，以異丙醇作為萃取溶劑循環(huán)使用，萃取后異丙醇中水含量增高，且溶液呈堿性。異丙醇與水共沸，采用傳統(tǒng)    方法回收非常困難。

   核算示例（年處理2000噸，異丙醇含量從85%提高到99.9%）

   ▲ 運行費用：運行主要包括電、蒸汽、循環(huán)冷卻水和膜管更換費用。

       電 耗：64元/噸產(chǎn)品由原料泵、產(chǎn)品泵、真空泵、循環(huán)水泵及制冷機產(chǎn)生。制冷機電耗主要由滲透液采用低溫載冷劑所產(chǎn)生。按          0.8元/度電計算，電耗約80度/噸產(chǎn)品，總計電耗費用約為64元/噸產(chǎn)品。
       蒸汽消耗：120元/噸產(chǎn)品，主要由對原料進行加熱、汽化、過熱及系統(tǒng)熱損失產(chǎn)生，約0.6噸/噸產(chǎn)品，按200元/噸蒸汽計算，總        計費用約為120元/噸產(chǎn)品。
       冷卻水消耗：11元/噸產(chǎn)品，主要由產(chǎn)品蒸汽冷凝產(chǎn)生。按0.55元/噸循環(huán)水計，總計使用約20 噸/噸產(chǎn)品，計11元/噸產(chǎn)品。
       膜管的更換：148.5元/噸所用膜管為18m2，每平米膜費用為16500元，膜費用合計297000元，折算成每噸產(chǎn)品膜費用為              148.5元。
       總計運行費用：64+120+11+148.5=343.5元/噸。
   ▲ 稅前利潤：
       可以使售價約為3500元/噸的異丙醇（異丙醇含量85%，水含量15%），提高到售價約為9500元/噸的異丙醇（異丙醇含量不低        于99.9%）
       稅前利潤：（9500-3500-343.5）×2000=1131.3萬元
   ▲ 裝置造價：整套裝置造價約為95萬元

 

工藝比較（恒沸精餾法和恒沸吸附法均為傳統(tǒng)工藝）

項目（¥）	精餾法	吸附法	滲透汽化
蒸汽	¥525	¥381	¥110
電力	¥36	¥27	¥48
冷卻水	¥20	¥16	¥10
夾帶劑/沸石分子篩膜	¥60	¥154	¥124
總計	¥641	¥578	¥292