CN101693668B

CN101693668B - 一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法

Info

Publication number: CN101693668B
Application number: CN 200910309356
Authority: CN
Inventors: 叶长燊; 林诚; 付杰
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: CN101693668A

Abstract

本发明提供一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，属于含二甲基甲酰胺废水处理技术领域，解决现有技术中的多塔精馏和萃取-精馏工艺的缺点；本发明的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法：将二甲基甲酰胺废水在精馏前采用大孔吸附树脂进行吸附，吸附后的树脂用脱附剂脱附后，获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，将所述混合液输在精馏塔中进行常压或减压分离，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得。本发明在保证DMF高回收率的条件下，与现有的DMF废水节能回收工艺相比可进一步降低DMF回收能耗，而且不形成二次污染，具有良好的实用性与经济性。

Description

一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法

技术领域

本发明属于二甲基甲酰胺废水处理技术领域，更具体涉及一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法。

背景技术

N，N-二甲基甲酰胺是一种无色透明稳定的化工溶剂，可与水、醇、醚、酯等多种有机化合物互溶，又称为“万能溶剂”；被广泛应用于聚氨酯合成革工业及医药、化工、石油、农药等行业。由于DMF在制革生产中大量作为溶剂使用，排放的废水中含有DMF，DMF对人体有低毒性，因此如何有效、节能地从N，N-二甲基甲酰胺废水中回收DMF对降低生产成本和能耗，保护环境具有十分重要的意义。DMF废水中二甲基甲酰胺的浓度约为10-25％左右，国内外处理含DMF废水的主要方法有生物法、萃取法、催化氧化、碱性水解等。目前我国工厂中主要采用普通精馏的方法回收DMF，该工艺能源消耗大，回收成本高；所以众多研究者在DMF回收工艺的节能方面做了大量的工作，典型的有：(1)采用减压精馏或多塔操作以降低能耗，其中双塔节能工艺比单塔精馏节能约35％左右；(2)采用萃取和精馏结合的方法回收DMF，该工艺可节能60％左右。这两种工艺虽然具有较好的节能效果，但是这两种工艺均有其不足之处，采用减压精馏或多塔精馏工艺仍然需要蒸发大量的水分并不能从根本上降低能耗，而萃取-精馏工艺中虽然采用低沸点、低汽化潜热的萃取剂，但为了保证萃取效果需要较大的萃取剂用量，这使得其精馏分离的能耗仍具有降低的空间，同时采用萃取剂后萃取废液需要进一步处理，容易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用吸附树脂处理DMF废水的吸附精馏方法，解决现有技术中的多塔精馏和萃取-精馏工艺的缺点；本发明采用大孔吸附树脂在常温常压下有选择地吸附DMF废水中的二甲基甲酰胺，而后用脱附剂进行脱附解吸，得到二甲基甲酰胺与脱附剂的混合液，最后利用精馏的方法分离二甲基甲酰胺与脱附剂，脱附剂循环使用。由于在同样的废水处理量下脱附所采用的脱附剂用量小于萃取-精馏工艺中萃取剂的用量，所以其能耗可得到进一步降低。该方法能够保证DMF高回收率的条件下，进一步降低DMF回收能耗，而且不形成二次污染，具有良好的实用性与经济性。

本发明的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法：将二甲基甲酰胺废水在精馏前采用大孔吸附树脂进行吸附，吸附后的树脂用脱附剂脱附后，获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，将所述混合液输入精馏塔中进行常压或减压分离，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得。

本发明的显著优点是：

本发明采用吸附精馏法处理DMF废水，可使废水中DMF的回收率达到96％以上，经过精馏分离DMF的质量浓度可达99.5％，由于所采用的大孔吸附树脂能有效吸附废水中的DMF，并且所采用的脱附剂也能较为容易地对树脂中的DMF进行脱附，所以该工艺所需的脱附剂用量大大减小，同时本发明所采用的脱附剂沸点低、汽化潜热小，从而显著降低了精馏分离的能耗。该工艺是处理回收DMF废水有效的、经济的、节能的方法。

附图说明

图1为本发明方法一的间歇搅拌槽吸附-精馏回收DMF废水工艺流程示意图，其中PL1含二甲基甲酰胺DMF废水输入管路，PL2脱附剂输入管路，PL3废水排出管路，PL4二甲基甲酰胺DMF与脱附剂的混合液输入管路，PL5塔顶出料管路，PL6塔底出料管路，R101间歇搅拌槽，V102-沉降槽，V101-储槽，T101-精馏塔。

图2为本发明方法二的固定床吸附-精馏回收DMF废水工艺流程示意图，其中PL1′含二甲基甲酰胺DMF废水输入管路，PL2′脱附剂输入管路，PL3′废水排出管路，PL4′二甲基甲酰胺DMF与脱附剂的混合液输入管路，PL5′塔顶出料管路，PL6′塔底出料管路，R102固定吸附床]V101′-储槽，T101′-精馏塔。

具体实施方式

本发明的所述大孔吸附树脂进行吸附或脱附剂脱附过程的温度为20～45℃，压力为0.9～1.1atm(绝对压力)。

所述大孔吸附树脂为大孔吸附树脂H系列、NKA系列、D系列或AB-8型中的一种；树脂与废水的体积比为0.1～1，吸附时间为2～4h。

所述吸附后的树脂用脱附剂脱附过程采用的脱附剂为甲醇、乙醇或丙酮中的一种。

所述脱附剂的用量为废水处理量的体积比为0.8～2；脱附过程的时间为1～3h。

所述精馏塔的操作压力为0.2～1.2atm(绝对压力)，精馏塔进料混合液中DMF质量浓度为5～20％，进料温度为20～45℃，精馏塔总塔板数为30～45块，进料位置为塔顶往下数第5～16块，精馏回流比控制在0.6～1.2。

对于采用精馏塔分离DMF与脱附剂混合液，也可以按照现有技术中的采用精馏塔分离DMF技术操作。

本发明有两种具体的实施方法，以下结合附图说明：

具体实施方法一

(1)将含二甲基甲酰胺DMF废水加入间歇搅拌槽R101，与搅拌槽中的大孔吸附树脂在常温常压下进行接触传质，使废水中的二甲基甲酰胺DMF吸附于树脂上；

(2)将吸附后的树脂与废水混合液经过沉降槽V102进行固液分离，固液分离后吸附有二甲基甲酰胺DMF的树脂回收重新进入间歇搅拌槽进行脱附；

(3)由脱附剂输入管路PL2往间歇搅拌槽加入脱附剂进行脱附，获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，混合液进入储槽V101保存；

(4)将储槽V101中的二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液输送进入精馏塔T101分离，精馏塔为常压或减压操作，由塔顶出料获得脱附剂，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得

其中，步骤(2)固液分离后的废水可以做进一步处理后排放或直接排放；所述步骤(4)中的由塔顶出料获得脱附剂可以循环作为脱附剂使用。

具体实施方法二

(1)将二甲基甲酰胺DMF废水加入固定床吸附柱R102，与固定床中的大孔吸附树脂在常温常压下进行接触传质，使废水中的DMF吸附于树脂上；

(2)吸附后的废水从固定床底部排放，吸附有二甲基甲酰胺DMF的树脂留在固定床内；

(3)由脱附剂输入管路PL2′往固定床吸附器中加入脱附剂进行脱附获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，混合液进入储槽V101′保存；

(4)将储槽V101′中的二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液输送进入精馏塔T101′分离，精馏塔为常压或减压操作，由塔顶出料获得脱附剂，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得。

所述步骤(4)中的由塔顶出料获得脱附剂可以循环作为脱附剂使用。

采用以上两种方法从精馏塔采出的DMF，其质量浓度可达99.5％。

以下是本发明的几个实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

在质量浓度为10％的二甲基甲酰胺废水中按体积比0.5∶1的比例分别加入各种不同类型的树脂(包括C系列、D系列、H系列、NKA系列、DA系列、DK系列、XAD系列、AB-8型)、膨润土、壳聚糖、煤质活性炭、果壳活性炭、纤维活性炭在30℃、1atm条件下吸附。经过2小时的吸附，其中H系列、NKA系列、D系列、AB-8型大孔吸附树脂吸附后的DMF浓度均可降低至0.1％以下，具有良好的吸附作用；而其他类型的树脂、膨润土、壳聚糖、煤质活性炭、果壳活性炭和纤维活性炭均无明显的吸附效果。

实施例2

质量浓度为20％的二甲基甲酰胺废水在1atm、30℃条件下，在间歇搅拌槽中与大孔吸附树脂NKA-II进行吸附，吸附3.5小时后的废液中DMF质量浓度＜0.05％，吸附有DMF的树脂经沥干在同样条件下用2倍于废水体积的乙醇进行2小时的脱附，洗脱液中DMF的质量浓度为9.58％。洗脱液由塔顶第8块塔板进入精馏塔，精馏塔压力为1atm，精馏塔的总塔板数为45，操作回流比为1，塔顶采出液的乙醇质量浓度为94.9％，回收循环使用，塔底DMF的质量浓度为99.8％，DMF的总回收率可达96.2％。

在同样条件下处理每吨废水萃取-精馏工艺的能耗比传统单塔精馏工艺节能60％，本发明所采用的树脂吸附-精馏的方法与萃取-精馏工艺相比可进一步节能30％。

实施例3

质量浓度为15％的二甲基甲酰胺废水在1atm、30℃条件下，进入固定床吸附柱与大孔吸附树脂NKA-II进行吸附，吸附后的废液中DMF质量浓度＜0.06％，吸附柱经空气吹扫后，用总量为1.5倍于废水体积的乙醇进行脱附，洗脱液中DMF的质量浓度为9.63％。洗脱液由塔顶第10块塔板进入精馏塔，精馏塔压力为1atm，精馏塔的总塔板数为45，操作回流比为0.8，塔顶采出液的乙醇质量浓度为94.9％，回收循环使用，塔底DMF的质量浓度为99.6％，DMF的总回收率可达95.8％。

实施例4

质量浓度为10％的二甲基甲酰胺废水在1atm、30℃条件下，在间歇搅拌槽中与大孔吸附树脂H102进行吸附，吸附3.5小时后的废液中DMF质量浓度＜0.06％，吸附有DMF的树脂经沥干在同样条件下用1.5倍于废水体积的乙醇进行2小时的脱附，洗脱液中DMF的质量浓度为6.3％。洗脱液由塔顶第10块塔板进入精馏塔，精馏塔压力为1atm，精馏塔的总塔板数为45，操作回流比为1，塔顶采出液的乙醇质量浓度为94.6％，回收循环使用，塔底DMF的质量浓度为99.8％，DMF的总回收率可达95％。

实施例5

质量浓度为5％的二甲基甲酰胺废水在常压、30℃条件下，进入固定床吸附柱与大孔吸附树脂D101进行吸附，吸附后的废液中DMF质量浓度＜0.05％，吸附柱经空气吹扫后，用总量为1.5倍于废水体积的乙醇进行脱附，洗脱液中DMF的质量浓度为3.2％。洗脱液由塔顶第10块塔板进入精馏塔，精馏塔压力为1atm，精馏塔的总塔板数为45，操作回流比为0.6，塔顶采出液的乙醇质量浓度为94.7％，回收循环使用，塔底DMF的质量浓度为99.5％，DMF的总回收率可达96％。

Claims

1.一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，其特征是：将二甲基甲酰胺废水在精馏前采用大孔吸附树脂进行吸附，吸附后的树脂用脱附剂脱附后，获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，将所述混合液输入精馏塔中进行常压或减压分离，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得；

所述大孔吸附树脂进行吸附或脱附剂脱附过程的温度为20～45℃；压力为0.9～1.1atm，按照绝对压力；

所述大孔吸附树脂为大孔吸附树脂H系列、NKA系列、D系列或AB-8型中的一种；树脂与废水的体积比值为0.1～1，吸附时间为2～4h；

所述吸附后的树脂用脱附剂脱附过程采用的脱附剂为甲醇、乙醇或丙酮中的一种；

所述脱附剂的用量与废水处理量的体积比值为0.8～2；脱附过程的时间为1～3h；

所述精馏塔的操作压力为0.2～1.2atm，按照绝对压力，精馏塔进料混合液中DMF质量浓度为5～20%，进料温度为20～45℃，精馏塔总塔板数为30～45块，进料位置为塔顶往下数第5～16块，精馏操作回流比控制在0.6～1.2。

2.根据权利要求1所述的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，其特征是：该方法包括以下主要具体步骤：

（1）将含二甲基甲酰胺DMF废水加入间歇搅拌槽，与搅拌槽中的大孔吸附树脂在权利要求1所述的温度与压力下进行接触传质，使废水中的二甲基甲酰胺DMF吸附于树脂上；

（2）将吸附后的树脂与废水混合液经过沉降槽进行固液分离，固液分离后吸附有二甲基甲酰胺DMF的树脂回收重新进入间歇搅拌槽进行脱附；

（3）由脱附剂输入管路往间歇搅拌槽加入脱附剂进行脱附，获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，混合液进入储槽保存；

（4）将储槽中的二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液输送进入精馏塔分离，精馏塔在权利要求1所述的条件下操作，由塔顶出料获得脱附剂，精馏后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出获得。

3.根据权利要求2所述的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，其特征是：所述步骤（2）固液分离后的废水做进一步处理后排放；所述步骤（4）中的由塔顶出料获得脱附剂循环作为脱附剂使用。

4.根据权利要求1所述的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，其特征是：

（1）将二甲基甲酰胺DMF废水连续加入固定床吸附柱，与固定床中的大孔吸附树脂在权利要求1所述的温度与压力下进行接触传质，使废水中的DMF吸附于树脂上；

（2）吸附后的废水从固定床底部排放，吸附有二甲基甲酰胺DMF的树脂留在固定床内；

（3）由脱附剂输入管路往固定床吸附器中加入脱附剂进行脱附获得二甲基甲酰胺DMF与脱附剂混合液，混合液进入储槽保存；

5.根据权利要求4所述的利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法，其特征是：所述步骤（4）中的由塔顶出料获得脱附剂循环作为脱附剂使用。