CN103224260A

CN103224260A - 一种治理与回收废水的方法

Info

Publication number: CN103224260A
Application number: CN2013101267941A
Authority: CN
Inventors: 周刚; 刘劲波; 孙兵; 马军朋; 蒋湘生; 李贵军; 邢雪奎; 陈凯旋
Original assignee: SUZHOU CNPT SOURCETECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Current assignee: SUZHOU CNPT SOURCETECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: CN103224260B

Abstract

一种治理与回收废水的方法，涉及化工技术领域，本发明采用MVR浓缩加精馏法回收低浓度DMAc、DMF的方法，解决了低浓度DMAc、DMF废水降解难、溶剂流失，回收能耗大、运行费用高、回收溶剂品质不高等难题，真正实现了废水的零排放及生产原料的回收，本发明具有使热能利用更加充分，同时新鲜蒸汽消耗量较小，运行费用低，并且流程简单、操作方便、设备紧凑、占地面积小、所需空间也小，在治理低浓度DMAc、DMF废水的同时可实现废水的零排放及生产原料的回收，是处理低浓度DMAc、DMF废水的最佳方法。

Description

一种治理与回收废水的方法

【技术领域】

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种治理与回收废水的工艺，具体涉及一种采用MVR浓缩加精馏法治理与回收低浓度DMAc、DMF废水的方法。

【背景技术】

已知的，为了保护现有的生态环境，国内外在降解低浓度DMAc、DMF废水的问题上进行了长期和大量的研究工作，归结起来，目前研究的治理方法主要有生化法、萃取-精馏法及精馏法，而上述三种方法在应用过程中各有利弊及其适用性，针对DMAc、DMF废水治理技术研究及应用现状如下：

其中生化法，通常采用铁碳内电解法、臭氧氧化法等化学预处理方法降低废水中的COD后，再用厌氧颗粒污泥膨胀床处理，然后通过好氧、絮凝沉淀等处理手段才能达标排放，此方法的缺点是废水可生化性差，污染物废水可生化性差，污染物浓度高，生化法的处理效果和运行稳定性都相对较差，此外，在运行过程中会产生臭气造成大气污染，而且污泥的处置费用对于企业而言也是笔不小的开支等，此方法可用于低浓度DMAc、DMF废水的处理，目前工程应用较广泛，但处理效果稳定性较差；

采用萃取-精馏法，首先将低浓度有机溶剂废水经萃取、反萃取之后浓缩，再经过精馏装置进行处理回用，其缺点为在萃取、反萃取工段会产生大量的低浓度有机物废水，需要经过生化处理才能达标排放，且该法溶剂损失大，回收成本高，采用的萃取剂对人体毒性很大等，目前该方法没有得到具体的应用；

而精馏法，是利用废水中各组分的挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离的过程，其缺点为传统的三效精馏方法存在工艺流程复杂、蒸汽使用效率低、能耗高、运行费用高等不足，常用于废水中DMAc、DMF含量较高且对其回收品质要求不高的项目中，目前主要用于处理DMAc、DMF含量较高的生产废水，比如氨纶生产废水的处理等。

综上所述，上述三种方法均无法满足治理与回收低浓度DMAc、DMF废水的要求，那么如何提供一种在治理低浓度DMAc、DMF废水的同时实现废水的零排放及生产原料的回收的方法就成了本领域技术人员的技术诉求。

【发明内容】

为了克服上述技术的不足，本发明提供了一种治理与回收废水的方法，本发明采用MVR浓缩加精馏法回收低浓度DMAc、DMF的方法，解决了低浓度DMAc、DMF废水降解难、溶剂流失，回收能耗大、运行费用高、回收溶剂品质不高等难题，真正实现了废水的零排放及生产原料的回收。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种治理与回收废水的方法，所述方法具体包括如下步骤：

第一步，首先将废水经提升泵A的废水入口和管道进入浓缩塔，通过机械蒸汽压缩机对浓缩塔的塔顶二次蒸气加压后再利用浓缩塔的蒸发器对浓缩塔的塔釜进行加热，此时浓缩塔将废水中DMAc、DMF浓缩至设定浓度；

第二步，接上步骤将浓缩塔上蒸发器中的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔，冷凝水脱二甲胺塔的塔釜通过再沸器A加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵进入回用水储罐，再由冷凝水回用泵的回用水出口输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔上部的部分蒸气通过冷凝器A进行冷凝，并通过循环泵A将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔内进行脱二甲胺，将浓缩塔的浓缩料经循环泵B分别进入气液分离器和浓缩料储罐中，待气液分离器中的浓缩料气液分离后，浓缩料储罐中的浓缩料通过浓缩料提升泵不间断进入气液分离器进行气液分离，气液分离后的气态浓缩料通过管道进入精馏塔；

第三步，接上步骤精馏塔的塔釜通过再沸器D加热，精馏塔的塔顶通过冷凝器B和回流泵A对气态浓缩料进行冷凝回流，此时冷凝后的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔，冷凝水脱二甲胺塔的塔釜通过再沸器A加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵进入回用水储罐，再由冷凝水回用泵的回用水出口输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔上部的部分蒸气通过冷凝器A进行冷凝，并通过循环泵A将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔内进行脱二甲胺，精馏塔的液相出料经提升泵B进入脱酸塔；

第四步，接上步骤如果来自浓缩塔和精馏塔的冷凝水中二甲胺不达标，冷凝水则进入冷凝水脱二甲胺塔进行再次脱二甲胺，进而保证冷凝水的回用要求，冷凝水脱二甲胺塔的塔釜通过再沸器A加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵进入回用水储罐，再由冷凝水回用泵的回用水出口输出回用水；

第五步，接上步骤脱酸塔的塔釜通过再沸器C加热，去除废水中的酸和杂质，确保回收的DMAc品质，此时脱酸塔塔顶少量的水蒸气通过冷凝器C和回流泵B进行冷凝回流，脱酸塔中部产出的DMAc产品经过冷凝器D冷凝后进入成品储罐，进一步成品储罐中的DMAc由成品泵的成品出口输出。

所述的治理与回收废水的方法，所述冷凝水脱二甲胺塔和脱酸塔分别连接真空系统，所述真空系统同时连接精馏塔和重组分蒸发釜，其中真空系统排出的含二甲胺的废气通过管道进入二甲胺淋洗塔，并利用硫酸储罐吸收二甲胺和定期排出少量二甲胺硫酸盐溶液，同时通过循环喷淋泵进行循环喷淋，来自脱酸塔的酸经脱酸泵进入重组分蒸发釜对重组分排出及酸排出通过间歇蒸发釜回收其中的DMAc、DMF。

所述的治理与回收废水的方法，所述真空系统包括真空泵A、真空泵B、真空泵C和真空泵D，其中真空泵A通过管道连接冷凝水脱二甲胺塔，真空泵B通过管道连接精馏塔，真空泵C通过管道连接脱酸塔，真空泵D通过管道连接重组分蒸发釜。

所述的治理与回收废水的方法，所述废水中DMAc、DMF的浓度为1%～20%。

所述的治理与回收废水的方法，所述浓缩塔将废水中DMAc、DMF浓缩至30%～50%。

所述的治理与回收废水的方法，所述气液分离器中的液态废水通过循环泵C提升至再沸器B，所述再沸器B将液态的废水变成蒸气后再次进入气液分离器。

所述的治理与回收废水的方法，所述冷凝水脱二甲胺塔、脱酸塔、精馏塔和重组分蒸发釜在负压条件下工作。

所述的治理与回收废水的方法，所述酸为甲酸或乙酸。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的一种治理与回收废水的工艺，本发明采用MVR浓缩加精馏法回收低浓度DMAc、DMF的方法，解决了低浓度DMAc、DMF废水降解难、溶剂流失，回收能耗大、运行费用高、回收溶剂品质不高等难题，真正实现了废水的零排放及生产原料的回收，本发明具有使热能利用更加充分，同时新鲜蒸汽消耗量较小，运行费用低，并且流程简单、操作方便、设备紧凑、占地面积小、所需空间也小，在治理低浓度DMAc、DMF废水的同时可实现废水的零排放及生产原料的回收，是处理低浓度DMAc、DMF废水的最佳方法。

【附图说明】

图1是本发明的工艺流程图。

在图中：1、机械蒸汽压缩机；2、真空泵A；3、浓缩塔；4、蒸发器；5、冷凝水脱二甲胺塔；6、冷凝器A；7、气液分离器；8、循环泵A；9、循环泵B；10、再沸器A；11、循环出料泵；12、回用水储罐；13、回用水出口；14、冷凝水回用泵；15、废水入口；16、提升泵A；17、再沸器B；18、浓缩料储罐；19、浓缩料提升泵；20、真空泵B；21、冷凝器B；22、真空泵C；23、冷凝器C；24、真空泵D；25、回流泵A；26、回流泵B；27、二甲胺淋洗塔；28、冷凝器D；29、成品出口；30、成品储罐；31、成品泵；32、硫酸储罐；33、循环喷淋泵；34、再沸器C；35、脱酸塔；36、重组分蒸发釜；37、脱酸泵；、38、再沸器D；39、精馏塔；40、提升泵B；41、循环泵C。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1所述的一种治理与回收废水的方法，所述方法具体包括如下步骤：

第一步，首先将DMAc、DMF浓度为1%～20%的废水经提升泵A16的废水入口15和管道进入浓缩塔3，通过机械蒸汽压缩机1对浓缩塔3的塔顶二次蒸气加压后再利用浓缩塔3的蒸发器4对浓缩塔3的塔釜进行加热，此时浓缩塔3将废水中DMAc、DMF浓度浓缩至30%～50%；

第二步，接上步骤将浓缩塔3上蒸发器4中的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔5，冷凝水脱二甲胺塔5的塔釜通过再沸器A10加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵11进入回用水储罐12，再由冷凝水回用泵14的回用水出口13输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔5上部的部分蒸气通过冷凝器A6进行冷凝，并通过循环泵A8将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔5内进行脱二甲胺，将浓缩塔3的浓缩料经循环泵B9分别进入气液分离器7和浓缩料储罐18中，待气液分离器7中的浓缩料气液分离后，浓缩料储罐18中的浓缩料通过浓缩料提升泵19不间断进入气液分离器7进行气液分离，所述气液分离器7中的液态废水通过循环泵C41提升至再沸器B17，所述再沸器B17将液态的废水变成蒸气后再次进入气液分离器7，气液分离后的气态浓缩料通过管道进入精馏塔39；

第三步，接上步骤精馏塔39的塔釜通过再沸器D38加热，精馏塔39的塔顶通过冷凝器B21和回流泵A25对气态浓缩料进行冷凝回流，此时冷凝后的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔5，冷凝水脱二甲胺塔5的塔釜通过再沸器A10加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵11进入回用水储罐12，再由冷凝水回用泵14的回用水出口13输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔5上部的部分蒸气通过冷凝器A6进行冷凝，并通过循环泵A8将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔5内进行脱二甲胺，精馏塔39的液相出料经提升泵B40进入脱酸塔35；

第四步，接上步骤如果来自浓缩塔3和精馏塔39的冷凝水中二甲胺不达标，冷凝水则进入冷凝水脱二甲胺塔5进行再次脱二甲胺，进而保证冷凝水的回用要求，冷凝水脱二甲胺塔5的塔釜通过再沸器A10加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵11进入回用水储罐12，再由冷凝水回用泵14的回用水出口13输出回用水；

第五步，接上步骤脱酸塔35的塔釜通过再沸器C34加热，去除废水中的甲酸或乙酸和杂质，确保回收的DMAc品质，此时脱酸塔35塔顶少量的水蒸气通过冷凝器C23和回流泵B26进行冷凝回流，脱酸塔35中部产出的DMAc产品经过冷凝器D28冷凝后进入成品储罐30，进一步成品储罐30中的DMAc由成品泵31的成品出口29输出。

为了更好的实施本发明，在上述步骤五的基础上将冷凝水脱二甲胺塔5、脱酸塔35、精馏塔39和重组分蒸发釜36在负压条件下工作，冷凝水脱二甲胺塔5、脱酸塔35、精馏塔39和重组分蒸发釜36分别连接真空系统，所述真空系统排出的含二甲胺的废气通过管道进入二甲胺淋洗塔27，并利用硫酸储罐32吸收二甲胺和定期排出少量二甲胺硫酸盐溶液，同时通过循环喷淋泵33进行循环喷淋，来自脱酸塔35的酸经脱酸泵37进入重组分蒸发釜36对重组分排出及酸排出通过间歇蒸发釜回收其中的DMAc、DMF，所述真空系统包括真空泵A2、真空泵B20、真空泵C22和真空泵D24，其中真空泵A2通过管道连接冷凝水脱二甲胺塔5，真空泵B20通过管道连接精馏塔39，真空泵C22通过管道连接脱酸塔35，真空泵D24通过管道连接重组分蒸发釜36。。

本发明所述的一种治理与回收废水的方法，其中MVR（Mechanical Vapor Recompression的缩写）是指将二次蒸气通过压缩机进行等熵压缩，提高二次蒸气的压力和饱和温度，再重新回到蒸发器或再沸器中用作加热蒸气，充分利用水蒸气中巨大的潜热，极大提高能源利用效率。除了少量的水蒸气用于“开车”，几乎全部的蒸气都能用电能进行再压缩循环利用，无需其它蒸气热源，残留的废热也大大减少。因此，机械蒸气再压缩蒸发器热效率高，节能效果显著。MVR技术多用于蒸发结晶、蒸发浓缩、低温蒸发等蒸发器。尚没有文献报道MVR应用于精馏技术。

其中DMF是N，N-二甲基甲酰胺的缩写，它是一种基本有机化工原料和优良的有机溶剂，DMF为无色、带有鱼腥味的透明液体，分子式C3H7ON，分子量73，比重0.958。DMF在无酸、碱、水存在下，即使加热到沸点也是比较稳定的，在酸的作用下分解成甲酸和二甲胺盐，而在碱的作用下则分解成甲酸盐和二甲胺，DMF能与水、环己烷一类饱和烃混溶，如果将废水中的DMF回收，则可大大降低企业生产成本，提高企业经济效益，减轻污染负荷。

其中DMAC的学名为二甲基乙酰胺，（Dimethylacetamide），分子式为CH3CON(CH3)2，分子量：87.12，CAS号：127-19-5，其性质为无色透明液体，可燃，能与水、醇、醚、酯、苯、三氯甲烷和芳香化合物等有机溶剂任意混合，其具有低毒性和强烈刺激性气味。在有机合成中，二甲基乙酰胺是极好的催化剂，可使环化、卤化、氰化、烷基化和脱氢等反应加速，且能提高主要产物收率。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims

1.一种治理与回收废水的方法，其特征是：所述方法具体包括如下步骤：

第一步，首先将废水经提升泵A（16）的废水入口（15）和管道进入浓缩塔（3），通过机械蒸汽压缩机（1）对浓缩塔（3）的塔顶二次蒸气加压后再利用浓缩塔（3）的蒸发器（4）对浓缩塔（3）的塔釜进行加热，此时浓缩塔（3）将废水中DMAc、DMF浓缩至设定浓度；

第二步，接上步骤将浓缩塔（3）上蒸发器（4）中的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔（5），冷凝水脱二甲胺塔（5）的塔釜通过再沸器A（10）加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵（11）进入回用水储罐（12），再由冷凝水回用泵（14）的回用水出口（13）输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔（5）上部的部分蒸气通过冷凝器A（6）进行冷凝，并通过循环泵A（8）将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔（5）内进行脱二甲胺，将浓缩塔（3）的浓缩料经循环泵B（9）分别进入气液分离器（7）和浓缩料储罐（18）中，待气液分离器（7）中的浓缩料气液分离后，浓缩料储罐（18）中的浓缩料通过浓缩料提升泵19不间断进入气液分离器（7）进行气液分离，气液分离后的气态浓缩料通过管道进入精馏塔（39）；

第三步，接上步骤精馏塔（39）的塔釜通过再沸器D（38）加热，精馏塔（39）的塔顶通过冷凝器B（21）和回流泵A（25）对气态浓缩料进行冷凝回流，此时冷凝后的冷凝水通过管道进入冷凝水脱二甲胺塔（5），冷凝水脱二甲胺塔（5）的塔釜通过再沸器A（10）加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵（11）进入回用水储罐（12），再由冷凝水回用泵（14）的回用水出口（13）输出回用水，此时冷凝水脱二甲胺塔（5）上部的部分蒸气通过冷凝器A（6）进行冷凝，并通过循环泵A（8）将冷凝水重新输送至冷凝水脱二甲胺塔（5）内进行脱二甲胺，精馏塔（39）的液相出料经提升泵B（40）进入脱酸塔（35）；

第四步，接上步骤如果来自浓缩塔（3）和精馏塔（39）的冷凝水中二甲胺不达标，冷凝水则进入冷凝水脱二甲胺塔（5）进行再次脱二甲胺，进而保证冷凝水的回用要求，冷凝水脱二甲胺塔（5）的塔釜通过再沸器A（10）加热，脱二甲胺后的冷凝水通过循环出料泵（11）进入回用水储罐（12），再由冷凝水回用泵（14）的回用水出口（13）输出回用水；

第五步，接上步骤脱酸塔（35）的塔釜通过再沸器C（34）加热，去除废水中的酸和杂质，确保回收的DMAc品质，此时脱酸塔（35）塔顶少量的水蒸气通过冷凝器C（23）和回流泵B（26）进行冷凝回流，脱酸塔（35）中部产出的DMAc产品经过冷凝器D（28）冷凝后进入成品储罐（30），进一步成品储罐（30）中的DMAc由成品泵（31）的成品出口（29）输出。

2.根据权利要求1所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述冷凝水脱二甲胺塔（5）和脱酸塔（35）分别连接真空系统，所述真空系统同时连接精馏塔（39）和重组分蒸发釜（36），其中真空系统排出的含二甲胺的废气通过管道进入二甲胺淋洗塔（27），并利用硫酸储罐（32）吸收二甲胺和定期排出少量二甲胺硫酸盐溶液，同时通过循环喷淋泵（33）进行循环喷淋，来自脱酸塔（35）的酸经脱酸泵（37）进入重组分蒸发釜（36）对重组分排出及酸排出通过间歇蒸发釜回收其中的DMAc、DMF。

3.根据权利要求2所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述真空系统包括真空泵A（2）、真空泵B（20）、真空泵C（22）和真空泵D（24），其中真空泵A（2）通过管道连接冷凝水脱二甲胺塔（5），真空泵B（20）通过管道连接精馏塔（39），真空泵C（22）通过管道连接脱酸塔（35），真空泵D（24）通过管道连接重组分蒸发釜（36）。

4.根据权利要求1所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述废水中DMAc、DMF的浓度为1%～20%。

5.根据权利要求1所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述浓缩塔（3）将废水中DMAc、DMF浓缩至30%～50%。

6.根据权利要求1所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述气液分离器（7）中的液态废水通过循环泵C（41）提升至再沸器B（17），所述再沸器B（17）将液态的废水变成蒸气后再次进入气液分离器（7）。

7.根据权利要求1和权利要求2所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述冷凝水脱二甲胺塔（5）、脱酸塔（35）、精馏塔（39）和重组分蒸发釜（36）在负压条件下工作。

8.根据权利要求1所述的治理与回收废水的方法，其特征是：所述酸为甲酸或乙酸。