CN104003566A - 高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，本发明先对废液进行萃取处理，把废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，再蒸馏脱萃取剂，含水二甲基乙酰胺再经过脱水处理、纯精馏处理得到水份小于300ppm的可以适合聚合级别二甲基乙酰胺产品，另外将萃余相输送到萃余相蒸馏塔脱水塔进行浓缩、过滤和吸附处理，回收萃取剂，对废液中的所有物料进行回收处理和循环使用，提高经济效益，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及多组份废液的回收技术领域，尤其是涉及一种高性能聚间苯二甲酰间苯二胺芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法。
背景技术
现有技术中，间位芳纶是排列规整的锯齿型大分子，在熔融以前就已经分解，玻璃化温度Tg为270℃，在350℃以下不会发生明显的分解和碳化。当温度超过400℃时，纤维逐渐发脆、炭化直至分解，但是不会产生熔滴；在火焰中不延燃，具有较好的阻燃性，极限氧指数LOI为29％—32％，性能极佳。具备优异的耐高温性，良好的尺寸稳定性，优良的可纺性、防火性和耐腐蚀性。
间位芳纶沉析纤维，是间位芳纶的一种产品，是把间位芳纶胶体通过高速沉析凝固而成，是一种极幼小的、表面毛羽极丰富的纤维状或者小膜片状浆状物，是芳纶纸必要的原料。制备成的芳纶纸，可做成大功率电机和发动机的励磁线圈，用作电枢的绝缘材料或加工成蜂窝状结构材料应用于飞机上。
聚间苯二甲酰间苯二胺聚合物通过沉析机沉析凝固成型，水洗，压干，最终得到的高性能聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维，是制造芳纶纸页的必要原料。在这过程中会产生废液，组成成分有：酰胺溶剂3～10％、盐0～3％和分散剂30～50％等；通常废液中的酰胺溶剂是二甲基乙酰胺，盐是氯化钙或者氯化镁，分散剂是丙三醇或者乙二醇。
间位芳纶沉析纤维生产过程会产生废液，其中废液的组份繁多，组分比 较复杂，直接排放会污染环境。目前，对其废液的回收和循环使用技术在国内外也少有介绍。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，它对废液进行回收处理和循环使用，提高经济效益，节能环保。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是。
高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
废液收集步骤，收集高性能芳纶沉析纤维生产过程中的多组份废液到废液贮罐，废液至少含有酰胺溶剂3～10％、盐0～3％和分散剂30～50％；
中和步骤，通过泵把废液贮罐中的废液输到中和贮罐，废液和中和贮罐内的中和剂中和，废液的PH值调到6.8～7.2；
压缩过滤步骤，通过箱式高压滤机过滤废液，把其中的悬浮物过滤干净，通过泵输送到中间贮罐；
萃取步骤，进入萃取塔进行萃取，中间贮罐中的废液通过泵输送进萃取塔的下部，同时从萃取塔的上部按照设定的比例输送萃取剂，废液和萃取剂在萃取塔里面进行充分的混合，将废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，从塔底出来的萃取相混合液存放在第四贮罐中；
脱萃取剂步骤，萃取相混合液进入蒸馏脱溶塔脱萃取剂，第四贮罐的萃取相混合液通过泵输送进蒸馏脱溶塔的上部，在蒸馏脱溶塔中进行萃取剂的脱出处理，从蒸馏脱溶塔的顶部输出达到循环使用要求的第一成品萃取剂，萃取剂通过冷凝器冷凝后进入第五贮罐，第五贮罐的萃取剂通过泵输送到萃 取塔的上部，循环使用萃取剂；
脱水步骤，蒸馏脱溶塔的釜底料通过泵输送到蒸馏脱水塔的上部，进行脱水处理；
精馏步骤，蒸馏脱水塔的釜底液通过泵输送到纯精馏塔的上部，进行精馏处理；
成品，纯净的、聚合级的酰胺溶剂从纯精馏塔的上部输出，酰胺溶剂通过塔顶的冷凝器冷凝后，得到水份小于300ppm的第二成品无色酰胺溶剂，能够直接用于间位芳纶的聚合，纯精馏塔的釜底重组份通过泵输送到废液贮罐或者焚烧处理；
萃余相除萃取剂步骤，从萃取塔的塔顶输出萃余相到蒸发器，通过蒸发器除去萃余相中的萃取剂；
浓缩步骤，输送到萃余相蒸馏塔脱水塔，进行浓缩、过滤和吸附处理，得到能够直接用于间位芳纶沉析纤维制备沉析液使用的含少量氯化钙的丙三醇，循环使用，达到经济环保生产的目的。
进一步的技术方案中，所述萃余相除萃取剂步骤中，蒸发器蒸发出来的萃取剂通过冷凝器冷凝，收集到储罐中得到达到循环使用要求的第四成品萃取剂，萃取剂输送到萃取塔，循环使用。
进一步的技术方案中，所述萃余相蒸馏塔脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在90～110度，塔顶的温度控制在60～70度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.08Mpa。
进一步的技术方案中，所述压缩过滤步骤中，箱式高压滤机中充满硅藻土过滤介质，用于提高产品的过滤精度，经过过滤处理后的废液是清澈透明的液体。
进一步的技术方案中，所述萃取步骤中，萃取剂选用指氯仿，萃取相混合液是指萃取剂和酰胺溶剂的混合液。
进一步的技术方案中，所述萃取步骤中，萃取剂选用氯仿，从第一塔的上部输送萃取剂的比例为萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～10：1。
进一步的技术方案中，所述萃取步骤中，萃取塔选用塔直径为400～600mm、高度为20～30m的塔筒体，塔内部是填料和塔内件。
进一步的技术方案中，所述蒸馏脱溶塔选用均一直径的常压蒸馏塔，塔釜的温度控制在105～120度，塔顶的温度通过回流控制在60～80度。
进一步的技术方案中，所述蒸馏脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在115～130度，塔顶的温度控制在60～80度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa。
进一步的技术方案中，所述纯精馏塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在120～130度，塔顶的温度控制在110～120度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa。
采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明先对废液进行萃取处理，把废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，再蒸馏脱萃取剂，含水二甲基乙酰胺再经过脱水处理、纯精馏处理得到水份小于300ppm的可以适合聚合级别二甲基乙酰胺产品，另外将萃余相输送到萃余相蒸馏塔脱水塔进行浓缩、过滤和吸附处理，回收萃取剂，对废液中的所有物料进行回收处理和循环使用，提高经济效益，节能环保。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例，高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，见图1所示，包括以下步骤：
废液收集步骤，收集高性能芳纶沉析纤维生产过程中的多组份废液到废液贮罐，废液至少含有酰胺溶剂3～10％、盐0～3％和分散剂30～50％；
中和步骤，通过泵把废液贮罐中的废液输到中和贮罐，废液和中和贮罐内的中和剂中和，废液的PH值调到6.8～7.2；
压缩过滤步骤，箱式高压滤机中充满硅藻土过滤介质，用于提高产品的过滤精度；通过箱式高压滤机过滤废液，把其中的悬浮物过滤干净，经过过滤处理后的废液是清澈透明的液体，通过泵输送到中间贮罐；
萃取步骤，萃取塔选用塔直径为400～600mm、高度为20～30m的塔筒体，塔内部是填料和塔内件；经过过滤处理的废液输送到萃取塔进行萃取处理，萃取剂选用指氯仿，中间贮罐中的废液通过泵输送进萃取塔的下部，同时从萃取塔的上部按照设定的比例输送萃取剂，从第一塔的上部输送萃取剂的比例为萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～10：1，较佳的输送例范围为萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～7：1，废液和萃取剂在萃取塔里面进行充分的混合，将废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，从塔底出来的萃取相混合液存放在第四贮罐中，萃取相混合液是指萃取剂和酰胺溶剂的混合液；
脱萃取剂步骤，蒸馏脱溶塔选用均一直径的常压蒸馏塔，塔釜的温度控制在105～120度，塔顶的温度通过回流控制在60～80度；萃取相混合液进 入蒸馏脱溶塔脱萃取剂，第四贮罐的萃取相混合液通过泵输送进蒸馏脱溶塔的上部，在蒸馏脱溶塔中进行萃取剂的脱出处理，从蒸馏脱溶塔的顶部输出达到循环使用要求的第一成品萃取剂，萃取剂通过冷凝器冷凝后进入第五贮罐，第五贮罐的萃取剂通过泵输送到萃取塔的上部，循环使用萃取剂；
脱水步骤，蒸馏脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在115～130度，塔顶的温度控制在60～80度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa；蒸馏脱溶塔的釜底料通过泵输送到蒸馏脱水塔的上部，进行脱水处理；
精馏步骤，纯精馏塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在120～130度，塔顶的温度控制在110～120度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa；蒸馏脱水塔的釜底液通过泵输送到纯精馏塔的上部，进行精馏处理；
成品，纯净的、聚合级的酰胺溶剂从纯精馏塔的上部输出，酰胺溶剂通过塔顶的冷凝器冷凝后，得到水份小于300ppm的第二成品无色酰胺溶剂，能够直接用于间位芳纶的聚合，纯精馏塔的釜底重组份通过泵输送到废液贮罐或者焚烧处理；
萃余相除萃取剂步骤，萃余相蒸馏塔脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在90～110度，塔顶的温度控制在60～70度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.08Mpa；从萃取塔的塔顶输出萃余相到蒸发器，通过蒸发器除去萃余相中的萃取剂；蒸发器蒸发出来的萃取剂通过冷凝器冷凝，收集到储罐中得到达到循环使用要求的第四成品萃取剂，萃取剂输送到萃取塔，循环使用；
浓缩步骤，输送到萃余相蒸馏塔脱水塔，进行浓缩、过滤和吸附处理，得到能够直接用于间位芳纶沉析纤维制备沉析液使用的含少量氯化钙的丙三 醇，循环使用，达到经济环保生产的目的。
用本发明的方法先对废液进行萃取处理，把废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，再蒸馏脱萃取剂，含水二甲基乙酰胺再经过脱水处理、纯精馏处理得到水份小于300ppm的适合聚合级别二甲基乙酰胺产品。萃余相的液体含有30～50％的丙三醇或者乙二醇，1～2％二甲基乙酰胺，0～4％的氯化钙或者氯化镁，经过加热处理，把里面微量的氯仿分离出来，再通过一蒸馏塔处理，把里面的水份处理掉，最终得到的产品为含有丙三醇或者乙二醇86～98％，二甲基乙酰胺2～6％，氯化钙或者氯化镁0～8％的产品，直接回到沉析纤维配料贮罐进行配料，配备适合生产沉析纤维的沉析液。本发明的优点在于先通过萃取处理，先分离出酰胺溶剂，降低萃余相蒸馏处理的难度和在处理过程的塔釜温度，保护分散剂丙三醇等的稳定性。
以下结合实验数据进一步说明本发明。
废液通过萃取塔萃取处理后，测得的实验数据如下表1～2。
废液组份：含丙三醇30％，氯化钙3％，二甲基乙酰胺7％，其实验数据如表1所示。
表1
废液组份：含丙三醇50％，氯化钙4％，二甲基乙酰胺10％，实验数据如表2所示。
表2
从上述数据可以看出，随着萃取剂的比例增加，萃余相的数据向好的方向，但是减少的比例不是很大，并且回用丙三醇的回用液中允许含有部分二甲基乙酰胺，所以过高的比例也是不可取的，因为过高的比例会导致后面脱萃取剂的能力要增加，能耗也就有所增加，通常萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～10：1；更加可取的是萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～7：1。
本发明对萃取相混合液的分离处理，把上述萃取塔釜出来的萃取相混合液分别通过蒸馏脱溶塔、蒸馏脱水塔和纯精馏塔处理，其实验数据如表3～5所示。
| 蒸馏脱溶塔 | 进料量 | 塔釜出料 | 出料数据 | 塔顶温度 | 塔釜温度 | 回流 |
| 1 | 2000kg/h | 520kg/h | DMAC:86.32％, | 68 | 119 | 200kg/h |
| 2 | 4000kg/h | 950kg/h | DMAC:84.45％, | 69 | 119 | 400kg/h |
表3
| 蒸馏脱水塔 | 塔釜出料 | 出料数据 | 塔顶温度 | 塔釜温度 | 回流 | 塔真空 |
| 1 | 410kg/h | 水份170ppm | 76 | 123 | 50 | -0.085mpa |
| 2 | 780kg/h | 水份160ppm | 81 | 126 | 75 | -0.086mpa |
表4
表5
从纯精馏塔的数据可以看出，本发明得到的产品无色透明，并且水份极低，溶剂的产品质量处于同行的领先水平。由于间位芳纶的合成中，水分的影响很大，所以溶剂的处理质量好坏与芳纶的产品质量密切相关。
本发明对萃余相的处理，萃取塔顶出料的萃余相，含有大量的丙三醇、少量的二甲基乙酰胺、少量的氯化钙和微量的溶解在液体中的氯仿。把这液体先通过一个简易的蒸发器，加热把液体中的氯仿除掉，然后液体进到萃余相蒸馏塔脱水塔处理，其实验数据如表6所示。
表6萃余相蒸馏塔脱水塔处理的液体
经过萃余相蒸馏塔脱水塔处理的液体，循环回到沉析纤维的配料工序中进行配料回用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本 说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
废液收集步骤，收集高性能芳纶沉析纤维生产过程中的多组份废液到废液贮罐，废液至少含有酰胺溶剂3～10％、盐0～3％和分散剂30～50％；
中和步骤，通过泵把废液贮罐中的废液输到中和贮罐，废液和中和贮罐内的中和剂中和，废液的PH值调到6.8～7.2；
压缩过滤步骤，通过箱式高压滤机过滤废液，把其中的悬浮物过滤干净，通过泵输送到中间贮罐；
萃取步骤，进入萃取塔进行萃取，中间贮罐中的废液通过泵输送进萃取塔的下部，同时从萃取塔的上部按照设定的比例输送萃取剂，废液和萃取剂在萃取塔里面进行充分的混合，将废液中的二甲基乙酰胺萃取出来，从塔底出来的萃取相混合液存放在第四贮罐中；
脱萃取剂步骤，萃取相混合液进入蒸馏脱溶塔脱萃取剂，第四贮罐的萃取相混合液通过泵输送进蒸馏脱溶塔的上部，在蒸馏脱溶塔中进行萃取剂的脱出处理，从蒸馏脱溶塔的顶部输出达到循环使用要求的第一成品萃取剂，萃取剂通过冷凝器冷凝后进入第五贮罐，第五贮罐的萃取剂通过泵输送到萃取塔的上部，循环使用萃取剂；
脱水步骤，蒸馏脱溶塔的釜底料通过泵输送到蒸馏脱水塔的上部，进行脱水处理；
精馏步骤，蒸馏脱水塔的釜底液通过泵输送到纯精馏塔的上部，进行精馏处理；
成品，纯净的、聚合级的酰胺溶剂从纯精馏塔的上部输出，酰胺溶剂通过塔顶的冷凝器冷凝后，得到水份小于300ppm的第二成品无色酰胺溶剂，能够直接用于间位芳纶的聚合，纯精馏塔的釜底重组份通过泵输送到废液贮罐或者焚烧处理；
萃余相除萃取剂步骤，从萃取塔的塔顶输出萃余相到蒸发器，通过蒸发器除去萃余相中的萃取剂；
浓缩步骤，输送到萃余相蒸馏塔脱水塔，进行浓缩、过滤和吸附处理，得到能够直接用于间位芳纶沉析纤维制备沉析液使用的第三成品含少量氯化钙的丙三醇，循环使用，达到经济环保生产的目的。
2.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述萃余相除萃取剂步骤中，蒸发器蒸发出来的萃取剂通过冷凝器冷凝，收集到储罐中得到达到循环使用要求的第四成品萃取剂，萃取剂输送到萃取塔，循环使用。
3.根据权利要求2所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述萃余相蒸馏塔脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在90～110度，塔顶的温度控制在60～70度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.08Mpa。
4.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述压缩过滤步骤中，箱式高压滤机中充满硅藻土过滤介质，用于提高产品的过滤精度，经过过滤处理后的废液是清澈透明的液体。
5.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述萃取步骤中，萃取剂选用指氯仿，萃取相混合液是指萃取剂和酰胺溶剂的混合液。
6.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述萃取步骤中，萃取剂选用氯仿，从第一塔的上部输送萃取剂的比例为萃取剂：废液中二甲基乙酰胺有效含量＝5～10：1。
7.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述萃取步骤中，萃取塔选用塔直径为400～600mm、高度为20～30m的塔筒体，塔内部是填料和塔内件。
8.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述蒸馏脱溶塔选用均一直径的常压蒸馏塔，塔釜的温度控制在105～120度，塔顶的温度通过回流控制在60～80度。
9.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述蒸馏脱水塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在115～130度，塔顶的温度控制在60～80度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa。
10.根据权利要求1所述的高性能芳纶沉析纤维生产过程中多组份废液的回收方法，其特征在于：所述纯精馏塔选用均一直径的减压蒸馏塔，塔釜的温度控制在120～130度，塔顶的温度控制在110～120度，真空度控制在－0.07Mpa～－0.09Mpa。
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