[发明专利]一种无精馏双膜法生产燃料级无水丁醇工艺

摘要

一种无精馏双膜法生产燃料级无水丁醇工艺，属于膜分离技术领域。本发明先采用渗透汽化优先透醇膜将进料液中低浓度的丁醇水溶液分离并浓缩，再采用渗透汽化优先透水膜将丁醇浓缩液纯化处理(醇脱水)，可直接得到燃料级无水丁醇(>99.2wt.％)，不需要任何高能耗的精馏或萃取等其它分离单元，可显著降低生物燃料的生产成本和能耗。

主权项

1.一种无精馏双膜法生产燃料级无水丁醇工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、以发酵产物中低浓度的丁醇溶液为初始进料液，采用渗透汽化优先透醇膜将所述的初始进料液中低浓度丁醇分离并浓缩至高浓度；步骤(2)、采用渗透汽化优先透水膜对所述的浓缩后的高浓度丁醇溶液进行纯化处理即醇脱水，直接得到燃料级无水丁醇；上述工艺中的步骤(1)及步骤(2)之间无需其它分离单元；所述的低浓度丁醇水溶液中正丁醇和/或异丁醇的质量分数为3～6wt.％；浓缩后得到高浓度丁醇质量分数为80wt.％以上；所述的优先透醇膜的分离性能为分离因子大于76，采用掺杂共价有机骨架材料优先透醇复合膜；掺杂共价有机骨架材料优先透醇复合膜的制备，包括以下步骤：步骤a、将一定量的高分子聚合物溶解到溶剂中，搅拌均匀后加入一定量的共价有机骨架材料，超声使其分散均匀；再加入一定量的高分子聚合物的交联剂和催化剂，配制成共价有机骨架材料/高分子聚合物的共混膜液；步骤b、将预处理后的多孔基膜浸渍于所述的共价有机骨架材料/高分子聚合物的共混膜液中，静置一段时间后取出并固定于载膜台上，使其随载膜台匀速旋转；旋转同时，使所述基膜表面温度为50-80℃，加速基膜表面溶剂的挥发；重复浸渍和固定于载膜台上旋转并使基膜表面温度为50-80℃；步骤c、当基膜表面溶剂挥发完全后再进行高温硫化，从而得到所述的掺杂共价有机骨架材料的优先透醇复合膜；步骤a中，所述的共价有机骨架材料/高分子聚合物共混膜液中高分子聚合物的质量浓度为1％～20％，所述的交联剂和催化剂的质量浓度分别为1％-10％和0.1％-1％；步骤b在环境湿度低于60％的条件下进行；步骤c中，硫化温度为50℃～120℃，时间为5～15h；共价有机骨架材料选自含硼类共价有机骨架材料、三嗪类共价有机骨架材料、亚胺类共价有机骨架材料中的至少一种；高分子聚合物选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚乙烯基三甲基硅烷、聚三甲基硅-1-丙炔或聚醚酰胺嵌段共聚物中的至少一种；交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、硅酸丁酯、二乙氧基硅烷、含氢聚硅氧烷、二甲基硅烷中的至少一种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、三丙基氧化锡、二丙基氧化锡、氯铂酸中的至少一种；多孔基膜选自有机聚合物膜、无机膜或有机/无机杂化膜，且平均孔径为0.001-100μm；在进行所述步骤b之前，对所述多孔基膜进行堵孔预处理，使所述多孔基膜的内部孔道充满去离子水，且表面保持干燥状态；所述基膜随载膜台的旋转速度不低于60rpm。