甲醇分离方法的研究进展
杨振枉
(中石化催化剂有限公司工程技术研究院，北京100029) 摘要：甲醇的来源和应用都非常广泛，但是由于高浓甲醇在工业中难以获取，需要从混合物中分离出高浓甲醇。目前分离甲醇混合物的方法有许多，包括萃取精馏法、膜分离法、共沸蒸馏法等，主要探讨各种含甲醇混合物的不同分离方法。 关键词：甲醇%水%分离
影响因子中图分类号!T Q028文献标识码！A文章编号：1008-021X(2021)0卜0101-02
1甲醇的发展现状
甲醇在实际化工生产过程中起着重要的作用。在医药、染 料、合成纤维、塑料等有机工业中都是重要的化工原料[1]。同时，甲醇也可以作为重要的原料用来制作、甲基对磷酸、多菌灵等农药产品。
近些年来，甲醇汽油也是一个研究热点，甲醇俗称“木醇’’或“木精’’，甲醇主要是由煤经过汽化加氢而生成，性能与汽油 接近[2]。甲醇汽油是一种新型的环保燃料，甲醇燃烧充分、热 能利用率高、耗量低、排放的颗粒物非常少，并且甲醇汽油较常 规汽油来说更便宜，来源范围更广。总体来说，因甲醇有清洁、高效、节能等特点，甲醇汽油的相关研究被国家列为节能减排 的重点项目，各个省市也在积极推动甲醇汽油。
甲醇也可作为重要化工原料来生产甲醛、醋酸、乙二醇等，其中，30%~40%的甲醇用于生产甲醛。甲醇一般是由合成气在 473~573 K、5~10 M P a的条件下合成[3]，此外，甲醇还可通过生 物质(如玉米、甘蔗、高粱和微藻)发酵生产。因甲醇作为燃料使 用时，具有稳定性、清洁性和运输方便性，因此在国家战略和环保 政策的双重推动下，我国对甲醇的需求量预计将加快。
2甲醇-水体系的分离
目前分离醇-水体系国内外研究的方法主要有膜分离法、共沸精馏法、分子筛吸附法和萃取精馏法。这些方法具有操作 简单、投资少、分离能力强等优点，因而具有广泛的工业应用前景[4]。
于清野等人[5]研究了低温甲醇洗甲醇-水分离系统，对工 业实际生产过程进行模拟计算，在原工艺基础上进行改造优 化，使其达到甲醇-水分离塔所要达到的分离标准。最终经流 程模拟后到了最佳分离的条件，改造后的塔设备不仅可以满 实际生产的要 ，且 以生产 程 ， 可以减少能耗，经济实用。
王英龙等人[6]研究了用热泵萃取精馏分离甲醇-水-异丙 醇混合物，热泵精馏的技术可以实现热能的循环利用，从而达 到节能的目的。节能过程特征为脱异丙醇塔用的萃取剂为乙 二醇，通过热泵萃取精馏最终实现甲醇、异丙醇、水的高纯度 分离。
由于化工产品的纯度一直是化学工业面临的一大挑战，因为它支撑着产品的价值。有几种分离方法，如精馏、萃取和蒸 发，但每种方法都有其自身的局限性。膜技术是近几十年来备 受关注的技术，是传统能量强化分离工艺的良好替代品。这种 工艺的优点在于其低能耗、设计简单、环保。近年来已成功应 用于水处理、食品、医药、化工等行业。
任松洁等人[7]研究了用P D M S/P A N中空纤维复合膜分离 甲醇和水，复合膜是一种有特殊功能的活性膜层，结构为多孔 状支撑层表面复合的一层薄而致密的膜层。他们制备了 T O M S/P A N中空纤维复合膜，用来分离甲醇-水体系，通过对膜 性能的研究，确定了最佳的制膜条件&P D M S浓度24，催化剂浓度24，交联剂浓度34，浸渍时间10 m m。同时研究了膜分离 甲醇-水体系的分离效果。
A O M a h m c d等人[6]研究的渗透汽化膜是一种新兴的膜 分离技术，是其它分离过程的一种有吸引力的替代方法，聚乙 烯醇(P V A)因其优良的成膜性能和结构柔韧性，在膜分离领域 得到了广泛的应用。A O M a h m c d以P V A为例进行研究，通过 膜的制备以及膜性能的研究，到了分离甲醇-水体
系的最佳 膜的制备方法以及操作条件。
Ken-Ichi Sawamura等人[3]研究了水-甲醇-氢气混合蒸汽 通过丝光沸石膜的选择性渗透分离。沸石膜除具有较高的热 定性、化学 定性和 构 定性 ，性和
择性吸附等独特性能。
Ennque[m b a等人[9]模拟研究了水、甲醇以及二元混合物 在狭缝石墨空隙中的吸附效果。分别用IP4P/2005、0PLS/2016 描述了水-水、甲醇-甲醇分子间的相互作用参数，并模拟了在 整个浓度范围内水-甲醇的交叉相互作用参数。在二元混合物 中，水和甲醇在显微镜下都是分层结构，层数随着孔径的增大 而增加。其中甲醇对壁的亲和力更高。实验结果得出，水在碳 缝孔中以高于饱和的压力吸附。
新疆艾滋病事件近年来，离子液体（ILs)以其独特的热稳定性、化学稳定 性、盐效应、非挥发性、分离能力强等优点，被广泛应用于乙醇- 水体系的萃取精馏分离。伊春东等人[4]在所研究的ILs分离甲 醇-水二元共沸物的研究中，发现[E M I M][ Ac]是效果较好的 ILs之一，并且[E M I M][A c]具有低毒性（E C50= 16800 #m)、低 熔点（228.15 K)、低黏度（343.15 K时为 17.88 M P a • 〇，是一种 前 的。
3甲醇其他混合物的分离
甲醇因其在工业及生活中有广泛的应用，所以从混合物中 分离甲醇的工艺尤为重要，甲醇混合物不能通过简单的蒸馏过 程完全分离，除了甲醇-水体系的分离，还有许多甲醇混合物中 分离 的方 。
Q m o p W a g等人[10]研究了萃取精馏和完全热集成变压精 馏来分离甲缩醛-乙醇混合物的工艺。此研究中首先选择最合 适的夹带剂进行了萃取精馏分离，有三种夹带剂：乙二醇、二甲 基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺，最终选择了 N，N-二甲基甲酰胺，由于此夹带剂没有引人更多的共沸物，而且显示出了较高的相 对挥发性。用A〇> Plus进行模拟研究，在模拟中达到所需的 产品质量要求，进行了迭代收敛优化，并做了 T A C的优化，最终 得到了经济优化的工艺流程。
YichunDong等人[11]研究了以二甲基甲酰胺（D M F)和离子 液体为夹带剂萃取精馏甲缩醛/甲醇混合物，用混合夹带剂 (D M F+I L O代替传统的D M F萃取精馏分离甲缩醛和甲醇。目前已提出了几种分离甲缩醛和甲醇的方法（如膜渗透汽化、变 压蒸馏、反应精馏和萃取精馏）。C a r e m r等研究了不同操作压 力下膜渗透汽化分离甲缩醛和甲醇的方法，结果表明可以得到
收稿日期：2020-12-08
作者简介：杨振钰（1989—），山东人，博士研究生，研究方向：工业催化。
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山东化工
SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2021年第50卷
99.5%的甲缩醛。然而，由于有机膜随着时间的推移而降解，导
致活性层的破坏。另外，由于陶瓷膜的渗流不稳定，不便于工
业应用。
_w〇n R h n n等人[12]研究了使用用交联P V A、聚丙烯酸
(P A A)、磺基琥珀酸（S S A)的渗透汽化膜分离甲基叔丁基醚-
甲醇混合物。考察了操作温度、交联剂用量和原料组成对渗透
汽化分离的影响。采用P V A/S S A膜在不同的操作温度下对
M T B E/甲醇混合物进行了渗透汽化分离。
W c y c n g W c等人[13]研究了壳聚糖膜渗透汽化分离碳酸
二甲酿/甲醇/水混合物。壳聚糖是一种在中性p H值下不溶于
丰年虫水的多糖，是一种主要由氨基葡萄糖组成的线性聚合物。由于
壳聚糖具有良好的成膜性能和化学稳定性，以及在甲基叔丁基
醚-甲醇分离中表现良好的性能，选择壳聚糖作为膜材料。考
察了进料组成和操作温度对膜性能的影响，并对制备D M C所
需的实验条件下的膜性能进行了评价。膜对甲醇具有优先渗
透性，在一定温度下，随着进料中甲醇含量的增加，总渗透通量
增加。实验结果表明，壳聚糖膜对碳酸二甲酯中甲醇和水的分
离是有效的，渗透-渗透相互作用和渗透-膜相互作用对膜性能
有显著影响。
少游人才网王伟林等人[15]研究了共沸剂对碳酸二甲酯-甲醇分离效
率的影响。由于碳酸二甲酯的制备会形成D M C-C H+O H的二
元共沸物，所以D M C-C H+O H的分离是重要的步骤。实验采用
不同的共沸剂（包括正庚烷、环己烷等），在不同的操作条件下
对混合物进行共沸精馏操作，得到了初步分离，但目前研究还
在开发阶段，尚未形成完整体系。
有些研究关于甲醇精馏工艺技术改进进行了探讨，主要对
热交换速率进行改造，对生产能耗技术进行升级设计，以确保
实际生产过程中的高效性以及稳定性，从而达到更高标准的甲
醇产品需求。
Yichun D e g等人[5]研究了乙二醇夹带剂萃取精馏甲醛-
甲醇混合物。研究最终选取乙二醇为夹带剂，对萃取精馏分离
modigliani
甲缩醛和甲醇进行了强化。用C O S M O-R S模型预测了合适的
夹带剂，并对甲缩醛-甲醇-乙二醇三元体系进行了汽液平衡实
验，结果表明，乙二醇作为夹带剂，可以显著提高甲缩醛与甲醇
的。
4总结
甲醇的精制技术在化工生产中一直备受关注，目前工业上
常用的甲醇精制技术主要是精馏和膜分离两种。本文经过对
比不同工艺和技术的优缺点，为新技术的开发奠定基础。
参考文献
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methanol separation with carbon nanotubes and electric fields
(上接第100页）
(2) M T O技术运行主要问题时工艺水烯烃换热器结蜡堵 塞、不能长周期运行，应进一步与研究院所合作，开发新型催化
剂，降低催化剂生焦速率，提高产品收率。
(3) 甲醇制烯烃装置，投资大，能耗高，需配置大量水资源、煤炭资源及相应的技术、管理人才。项目选址时，需综合考虑
配置，力求低成本、高效益。
(4) 甲醇制烯烃装置的不断投产，降低了聚丙烯、聚乙烯的 价格，增加了市场消费，这些塑料的大量使用，造成了土壤、海
洋的污染。为了保护环境，国家鼓励使用可降解塑料以代替聚
乙烯、聚丙烯塑料。
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