[发明专利]Y型分子筛膜及二氯甲烷中水分的脱除方法

说明书

技术领域

本发明属于化学除水领域，具体地说涉及一种Y型分子筛膜及回收二氯甲烷中水分的脱除方法。

背景技术

在使用溶剂时，从溶剂的经济损失、环境污染、着火危险、损害健康等诸方面都说明对溶剂回收，精制和再使用是完全必要的。溶剂经一次使用后含有了较多的杂质，有的杂质对溶剂的再使用没有影响，但有的杂质会给再使用进行的一些特殊化学反应、重结晶、萃取、洗涤等操作带来较大的不良影响，此时，必须将杂质除去。溶剂回收目的就是要除去影响生产的杂质，实现溶剂再利用，降低成本，保护环境。溶剂回收方法有冷凝法、压缩法、吸收法、吸附法和蒸馏法。在一般的溶剂回收中，水是含量最多的杂质，所以溶剂的回收几乎都是先进行脱水，其次再除去其他的杂质。但水和许多有机溶剂都有一定的互溶度，靠单纯的蒸馏除水达到一定程度后便很难再继续降低溶剂的水分。

在合成反应中，经常使用二氯甲烷做溶剂，为了节约成本，通常二氯甲烷需要反复回收使用。而从母液中回收的二氯甲烷通常含有5％～20％的水分(重量含量，以下同)。这将直接影响合成反应，例如，医药中间体7-ACA(7-氨基头孢烷酸)生产过程中使用的二氯甲烷就是这种情况，合成反应要求回收后的二氯甲烷含水量必须≤0.04％，但在25℃时，水在二氯甲烷中溶解含量为0.17％(wt)，通常采用的除水方式为蒸馏法，干燥法等方式，而用共沸蒸馏脱水法回收出的二氯甲烷其含水量一般在0.2％(wt)，这种二氯甲烷若直接用于合成反应，7-ACA的收率要下降23％左右，对生产造成严重影响。已有的二氯甲烷除水方法是使用A型分子筛吸附脱除(如医药工程设计，2001，22：15～17“分子筛吸附除水在二氯甲烷回收中的应用”；黑龙江医药，2001，14：190～191“4A型分子筛在二氯甲烷回收生产中的应用”所介绍)。CN101450890A中利用二氯甲烷的物理性质，采用冷冻的方式将二氯甲烷中的水除去，此分离方法仅能使二氯甲烷中水含量降至0.5％以下，难以达到合成反应的要求。分子筛膜虽然可以脱除二氯甲烷中的水分，但普通的A分子筛膜的强度不足，不适宜于二氯甲烷的脱水过程，而普通Y型分子膜的脱水效果需进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种Y型分子筛膜和用该Y型分子筛膜脱除二氯甲烷中水分的方法，该方法脱水效果好，可使二氯甲烷中的含水量降低至0.04％以下。

本发明Y型分子筛膜为支撑体上负载Y型分子筛膜，Y型分子膜是颗粒尺寸为10～40nm的Y型分子筛晶种经过氯化铜改性后，预植到支撑体上，然后以Y型分子筛凝胶为原料水热合成Y型分子筛膜。

本发明中，Y型分子筛膜的支撑体可以是本领域适宜的支撑体，如陶瓷管、莫来石管、不锈钢管等，支撑体上具有适宜的孔道结构。支撑体在预植Y型分子筛晶种前，优选经过预处理。一种具体的预处理方法为：将支撑体用浓度为5～15mol/L NaOH水溶液在25～150℃下处理0.5～12h，然后用去离子水超声洗涤至中性，在100～150℃下烘干。

本发明中，纳米Y型分子筛晶种的氯化铜改性过程为：将Y型分子筛晶种浸泡在二氯化铜溶液中，进行离子交换；然后离心分离，洗涤；最后焙烧。二氯化铜溶液浓度在0.05～10mol/L，Q/Y(ml/g)＝10∶1～40∶1，Q为二氯化铜溶液，以ml计，Y为Y型分子筛，以g计。离子交换温度为20～50℃，离子交换时间为1～5h。然后用蒸馏水洗涤3～6次。最后在200～400℃下焙烧1～3h。

本发明中，Y型分子筛晶种预植到支撑体上的过程为：将晶种超声分散在乙醇中，晶种在溶液中的含量为5wt％～20wt％，将支撑体放入改性分子筛晶种溶液中浸渍1～10min，取出凉干，重复3～6次，然后在100～150℃下烘干。

本发明中，以Y型分子筛凝胶为原料水热合成Y型分子筛膜的过程为：将铝源和硅源依次加入蒸馏水中搅拌，搅拌时间为30～60min，制成凝胶。各组份的摩尔比为10～20 Na₂O∶Al₂O₃∶8～20 SiO₂∶600～1000 H₂O。所述的铝源为铝酸钠，铝溶胶，硫酸铝，优选为铝酸钠。所述的硅源为硅溶胶，水玻璃，硅酸，优选为硅溶胶。将预植好改性Y型分子筛晶种的支撑体放置于分子筛凝胶中，在70～100℃下晶化8～36h得到Y型分子筛膜。

本发明二氯甲烷中水分的脱除方法包括如下内容：首先将从精馏塔出来的二氯甲烷经冷凝器冷凝，然后经承接罐进入装有本发明Y型分子筛膜的渗透池中脱水。