1、技術(shù)發(fā)展歷程
1997年:三井造船株式會(huì)社(現(xiàn)三井造船控股株式會(huì)社)開發(fā)出沸石膜脫水系統(tǒng);
2015年:三菱化學(xué)株式會(huì)社實(shí)現(xiàn)CHA沸石膜商業(yè)化(ZEBREX?ZX1);
2016年:三井造船&機(jī)械服務(wù)株式會(huì)社(現(xiàn)三井E&S能源系統(tǒng)株式會(huì)社)與三菱化學(xué)株式會(huì)社達(dá)成商業(yè)聯(lián)盟,共同推進(jìn)沸石膜,統(tǒng)一品牌名稱為ZEBREX?(工業(yè)用)和KonKer?(食品用);
2017年:三菱化學(xué)株式會(huì)社開發(fā)出用于生物乙醇的耐酸性沸石膜(ZEBREX?ZX2);
2021年:合肥江新化工科技有限公司和三菱化學(xué)株式會(huì)社達(dá)成全面合作,在中國(guó)推廣沸石膜溶劑脫水技術(shù)。
2、技術(shù)概要
ZEBREX?是一種先進(jìn)的沸石膜脫水工藝技術(shù),可應(yīng)用于各種溶劑,如異丙醇、乙醇(包括生物乙醇)、丙酮、正丙醇、丁酮(甲乙酮)、N-甲基吡咯烷酮、氟系列專用溶劑等多種燃料或有機(jī)溶劑的脫水,以用于提高產(chǎn)品品質(zhì)或溶劑回收。沸石膜脫水技術(shù)也可用于酯化反應(yīng),以加快酯化反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。
表2-1膜管型號(hào)選擇
具體應(yīng)用領(lǐng)域說(shuō)明如下:
(1)酯化反應(yīng):將反應(yīng)水從反應(yīng)體系中脫除,加快反應(yīng)速率,提高轉(zhuǎn)化率;
(2)乙醇/水分離:如生物乙醇、煤制乙醇、煤制乙二醇副產(chǎn)乙醇、精細(xì)化工和醫(yī)藥化工用乙醇/水分離等;
(3)可降解塑料行業(yè):PBAT副產(chǎn)四氫呋喃分離;
(4)BDO行業(yè):醛炔法副產(chǎn)丁醇水溶液的脫水,順酐法甲醇塔外采丁醇有機(jī)廢液的回收;
(5)異丙醇/水分離:丙酮加氫制異丙醇、精細(xì)化工和醫(yī)藥化工用異丙醇/水分離;
(6)食用酒行業(yè):低溫分離,以保持酒中氨基酸成分;
(7)廢溶劑處理:以回收溶劑并減少排放。
3、項(xiàng)目業(yè)績(jī)
截止到2020年,ZEBREX?膜脫水工藝技術(shù)在全球擁有100件以上良好的業(yè)績(jī)記錄,遍及美國(guó)、日本、東南亞和歐洲,主要業(yè)績(jī)見表3-1。
表3-1 ZEBREX?溶劑脫水項(xiàng)目主要業(yè)績(jī)表
項(xiàng)目時(shí)間 | 國(guó)家/地區(qū) | 規(guī)模t/h | 規(guī)模 萬(wàn)噸/年 |
2005 | 日本 Japan | 0.5 | 0.4 |
2007 | 芬蘭 Finland | 5.0 | 4.0 |
2008 | 烏克蘭 Ukraine | 6.0 | 4.8 |
2008 | 芬蘭 Finland | 5.0 | 4.0 |
2015 | 瑞典 Sweden | 1.0 | 0.8 |
2016 | 日本 Japan | 0.5 | 0.4 |
2020 | 美國(guó) USA | 21.0 | 16.8 |
2021 | 中國(guó) China | 1.0 | 0.8 |
4、脫水機(jī)理
沸石是一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽材料,沸石膜本身類似于在其表面有一層涂層,形成于圓柱形陶瓷支撐管的外表面。這種沸石膜和陶瓷載體的復(fù)合物被稱為ZEBREX?膜管,ZEBREX?膜管直徑為12mm,長(zhǎng)度約為1200mm。
圖4-1 沸石膜微觀結(jié)構(gòu)圖
沸石膜通過(guò)其“分子篩”功能選擇性地讓水分子通過(guò)(滲透),為了使含水有機(jī)化合物脫水,在膜管外部(殼程)進(jìn)料,水分子從分子篩膜層外部向內(nèi)部滲透(管程),由兩側(cè)的壓力差驅(qū)動(dòng)脫水。
圖4-2 ZEBREX?膜管脫水機(jī)理示意圖
5、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
ZEBREX?核心技術(shù)是沸石膜材料,水與溶劑通過(guò)沸石膜的均一孔徑進(jìn)行分離,此沸石膜材料已通過(guò)全球近100個(gè)項(xiàng)目的有效運(yùn)行驗(yàn)證;
膜管高耐水性:膜管可以用于最高含水率為99%溶劑的脫水;
膜管高耐酸性:膜管可以在pH>3溶劑中使用;
高的產(chǎn)品品質(zhì):溶劑含水率最高可降至≤0.1wt%;
蒸汽單耗少,操作費(fèi)用低。
6、合作方式
提供工藝包、膜管及膜組件,或提供撬裝設(shè)備
專利號(hào):ZL202111629785.5 專利名稱:一種低能耗PBAT副產(chǎn)四氫呋喃的精制裝置及精制方法(發(fā)明專利)
專利號(hào):ZL202220160343.4 專利名稱:一種BDO副產(chǎn)丁醇回收系統(tǒng)(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202321898000.9 專利名稱:一種丁醇精制系統(tǒng)(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202220040473.4 專利名稱:一種高含水量有機(jī)溶劑沸石膜循環(huán)連續(xù)脫水系統(tǒng)(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202223106883.3 專利名稱:一種高效分離含水溶劑中水的沸石膜脫水裝置(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202320847559.2 專利名稱:一種費(fèi)托合成反應(yīng)水相副產(chǎn)物回收系統(tǒng)(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202320955398.9 專利名稱:一種節(jié)能型四氫呋喃水溶液精餾系統(tǒng)(實(shí)用新型)
專利號(hào):ZL202420227996.9 專利名稱:一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統(tǒng)(實(shí)用新型)