CN109111005A - 一种从工业废水中制取高纯dmac的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法及系统，将含DMAC的废水输入进行加热；蒸汽进行高速离心气液分离；高速离心分离出的气态组分进行冷却，将分离出的液态组分回流返送加热器进行循环加热；冷却获得的液体，一部分液体回流至高速离心分离器内；另一部分液体进行检测，判断液体中DMAC的含量，若低于设定值则进行合格外排，若高于设定值，则进行不合格回收，送回加热器进行循环处理；进行循环，直到低沸点水分蒸发完全；将内剩下的DMAC及沸点高于DMAC的组分输入第二个加热器中；继续蒸发，控制真空度表压值和温度，蒸发分离出DMAC。无需采用高塔，占据空间与地面较小，获得的DMAC纯度可以达到99.99%，提高了DMAC的回收率，且分离液可直接外排，不会对环境造成影响。

Description

一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法及系统
技术领域
本发明涉及DMAC回收，尤其与一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法及系统相关。
背景技术
DMAC的化学名称为二甲基乙酰胺，其沸点为166℃，是一种强极性低毒的化工原料，通常在化学工业中作为优良有机溶剂使用，广泛应用于医药合成、农药制造、膜制造及合成纤维等领域，因此在工业化生产使用的过程中，就会产生大量含有DMAC的废水，有的浓度高达20-30%，若将此排放到大自然，就会对环境造成极大的危害。因此，需要对DMAC进行处理或者回收，避免对环境的破坏。
目前，工业化处理含DMAC废水的方法大致分成两大类：
第一大类：针对含DMAC浓渡较低的废水，将DMAC分解转化成对环境无害的小分子，具体方法有：
其一，生化法处理技术；
其二，微化电解氧化法。
以上这两种方法是将DMAC转化为其它物质，浪费了DMAC资源。
第二大类：将DMAC从废水中分离出来，回收利用，具体方法有：
其一，萃取法，选用强极性的有机溶剂将DMAC从水中萃取出来，再将有机溶剂与DMAC分离，但选择的有机溶剂如CS2、CCL4等，都有毒，易挥发，对环境造成二次污染；
其二，蒸馏法精馏法，分为常压蒸馏法与减压蒸馏法。常压蒸馏法，因DMAC的沸点166℃较高，当蒸馏温度超过120℃，DMAC就会分解生成二甲胺，二甲胺有毒，给环境造成二次污染。减压蒸精馏法，通常工艺路线较长，需要多台精馏塔设备串联组合，一般精馏塔的高度都30~50m左右，需要较高的空间，且占地面积较大。
利用以上方法回收DMAC，其DMAC含量在仅在98%，很难达到较高的纯度；同时分离出的废水还含有大量的有机物，COD严重超标，不能直接向外排放。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法及系统，无需采用高塔，占据空间与地面较小，适合工业化应用，可获得的DMAC纯度可以达到99.99%，提高了DMAC的回收率，且分离液（水）可直接外排，不会对环境造成影响。
本发明采用以下技术：
一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将含DMAC的废水输入加热器进行加热；
S2将蒸发出的蒸汽送入高速离心分离器进行高速离心气液分离；
S3将高速离心分离出的液态组分回流返送加热器进行循环加热；
S4将高速离心分离出的气态组分进行冷却，获得液体，
将一部分液体回流至高速离心分离器内，对高速离心分离器上端气体逸出口的温度进行恒定，液体回流的流量大小根据当前需要达到的恒定温度设定；
对另一部分液体进行检测，判断液体中DMAC的含量，若低于设定值则进行合格外排，若高于设定值，则进行不合格回收，送回加热器进行循环处理；
S5按照S1到S4的步骤进行循环，加热器内的液体温度不断上升，当加热器内的液体温度达到120℃时，进行减压蒸发，仍按照S1到S4的步骤进行循环，以控制加热器内的液体温度不超过120℃；
S6蒸发完毕后，将加热器内剩下的DMAC及沸点高于DMAC的组分通过真空抽料输入第二个加热器中；
S7在第二个加热器中进行加热蒸发，真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃；
S8对蒸发出的液体进行冷却，分离出DMAC，剩下高于DMAC沸点的组分集中回收处理。
进一步，步骤S4中的检测，设定值为100PPM。
进一步，步骤S4中的检测，由COD在线检测仪完成，通过标定水中COD值对应有机物DMAC含量。
进一步，步骤S5中，当低沸点组分，即水，蒸发完成后，剩余在高速离心分离器内的液体为高纯度的第二组分DMAC，可进行回收。
一种用于实现从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，包括第一加热器、高速离心分离器、第一冷却器、在线检测仪、回收罐、第二加热器、第二冷却器、成品罐，其中，
第一加热器的蒸发出口连接高速离心分离器，
高速离心分离器的上端气体逸出口连接第一冷却器，
第一冷却器连接在线检测仪和第二阀门，
在线检测仪通过第三阀门连接合格排放管，通过第四阀门连接回收罐，
第二阀门连接高速离心分离器，
高速离心分离器的边缘流出口通过第一阀门连接第一加热器，
回收罐连接第一加热器，
第一加热器的排料口通过真空抽料机连接第二加热器，
第二加热器的蒸发出口连接第二冷却器，
第二冷却器连接成品罐。
进一步，在线检测仪为COD在线检测仪。
进一步，高速离心分离器的边缘流出口还通过第五阀门连接第二组分回收罐。
进一步，第二加热器的真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃。
进一步，还包括控制器，控制器连接第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、在线检测仪。
进一步，高速离心分离器上端气体逸出口处设有温度传感器，温度传感器连接控制器。
本发明有益效果：
1、采用加热蒸发结合高速离心分离，并利用在线检测进行回流，不断循环将低于DMAC沸点的组分分离，留下高纯度的DMAC及高沸点组分，再通过进一步加热蒸发、冷却，利用较短的工艺路线可获得纯度高达99.99%的DMAC；
2、采用高速离心分离器利用不同组分不同沸点，由粒子的重力产生的离心力进行分离，没有高塔，占据空间小；并且利用冷却液体对高速离心分离器上端的温度进行恒定，有效确保高速离心分离器的效果，能够将低沸点组分全部分离；且当低沸点组份蒸馏完成后，剩余在高速离心分离器内的组份是比较纯的第二沸点组份的液体，可以将其回收；
3、将常压蒸发和减压蒸发相结合，降低DMAC的沸点，有效防止在循环蒸发过程中DMAC分解；
4、DMAC具有强烈的吸水性，在空气中很容易吸收空气中的水分，通过本发明的方法有效解决了在DMAC含量越高时工艺控制难度越大的问题，有些避免了多设备多管道多空间残存空气等因素对DMAC向99%级别提纯的影响，相比于现有的其他方法，本发明提供的方案极大的节省了场地空间，降低了回收提纯的成本，并且能够将纯度提高到99.99%级别，达到0.01%的精度级别，分离后的废水排放不会对环境造成污染，且也不会在回收过程中产生二次污染，具备较强的实用性，适合工业化应用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和具体实施方法更为清楚，结合附图实例对本申请进行进一步详细说明。
如图1所示为本发明的工艺流程图。
从工业废水中制取高纯DMAC的方法。
S1将含DMAC的废水输入加热器进行加热。
S2将蒸发出的气态组分送入高速离心分离器进行高速离心气液分离。
S3将高速离心分离出的气态组分进行冷却，另一方面，在高速离心分离器内，水蒸气夹带有高沸点组份的DMAC呈液态，利用重力产生离心力的作用从高速离心分离器边缘流出，集中回流到加热器内。
S4从高速离心分离器中心逸出的气体经过冷却后成为液体。
将一部分液体回流至高速离心分离器内，对高速离心分离器上端气体逸出口的温度进行恒定，液体回流的流量大小根据当前需要达到的恒定温度设定，可通过温度传感器、PLC控制器、回流管路上的阀门进行控制实现。
对另一部分液体进行检测，判断液体中DMAC的含量，若低于设定值则进行合格外排，若高于设定值，则进行不合格回收，送回加热器进行循环处理。
S5按照S1到S4的步骤进行循环，加热器内的液体温度不断上升，当加热器内的液体温度达到120℃时，进行减压蒸发，仍按照S1到S4的步骤进行循环，以控制加热器内的液体温度不超过120℃；
S6蒸发完毕后，将加热器内剩下的DMAC及沸点高于DMAC的组分通过真空抽料输入第二个加热器中。
S7在第二个加热器中进行加热蒸发，真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃。
S8对蒸发出的液体进行冷却，分离出DMAC，剩下高于DMAC沸点的组分。
具体的，步骤S4中的检测，设定值为100PPM。
具体的，步骤S4中的检测，由COD在线检测仪完成，通过标定水中COD值对应有机物DMAC含量。
具体的，步骤S5中，当低沸点组分蒸发完成后，剩余在高速离心分离器内的液体为高纯度的第二组分DMAC，可进行回收。
一种从工业废水中制取高纯DMAC的系统，包括第一加热器101、高速离心分离器102、第一冷却器103、在线检测仪104、回收罐105、第二加热器201、第二冷却器202、成品罐203，其中，
第一加热器101的蒸发出口连接高速离心分离器102，
高速离心分离器102的上端气体逸出口连接第一冷却器103，
第一冷却器103连接在线检测仪104和第二阀门1-2，
在线检测仪104通过第三阀门1-3连接合格排放管，通过第四阀门1-4连接回收罐105，
第二阀门1-2连接高速离心分离器102，
高速离心分离器102的边缘流出口通过第一阀门1-1连接第一加热器101，
回收罐105连接第一加热器101，
第一加热器101的排料口通过真空抽料机连接第二加热器201，
第二加热器201的蒸发出口连接第二冷却器202，
第二冷却器202连接成品罐203。
具体的，在线检测仪104为COD在线检测仪。
具体的，高速离心分离器102的边缘流出口还通过第五阀门1-5连接第二组分回收罐。
具体的，第二加热器201的真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃。
具体的，还包括控制器，控制器连接第一阀门1-1、第二阀门1-2、第三阀门1-3、第四阀门1-4、第五阀门1-5、在线检测仪104。高速离心分离器102上端气体逸出口处设有温度传感器，温度传感器连接控制器。控制器可以选用PLC控制器。
一般的，含有DMAC的废水，由几种不同沸点的相溶液态物质构成，包括的组分有：
水-沸点100℃；
DMAC-沸点166℃；
更高沸点的聚乙二醇等-沸点200℃以上。
针对工业化的生产过程中产生大量含有DMAC的废水，具体含量（质量百分比）大致为：
水占70-90%；
DMAC占1-25%；
高沸点的聚乙二醇等占1-5%。
具体回收操作过程：
1、首先启动打料泵，将废水打入第一加热器101，把废水打到最高液位，约2m3，暂停停止打料；
2、与此同时启动打开第一加热器101的蒸汽阀门，通入工业蒸汽，对第一加热器101进行加热，开始进行蒸发；
3、与此同时启动运行高速离心分离器102；
4、与此同时打开第一冷却器103的冷却水进水阀门；
5、与此同时打开第二阀门1-2，关闭回收槽中转阀，关闭进行外排的第三阀门1-3；并运行在线COD检测仪103。
6、第一加热器101蒸发出的气态组分送入高速离心分离器102进行高速离心气液分离：
气态组分通过上端气体逸出口逸出，进入第一冷却器103进行冷却；
在高速离心分离器102内，水蒸气夹带有高沸点组份的DMAC呈液态，利用重力产生离心力的作用从高速离心分离器102边缘流出，集中通过第一阀门1-1回流到第一加热器101内。
7、温度传感器实时反馈高速离心分离器102上端气体逸出口处的温度数值，由PLC控制器采集处理，并对第二阀门1-2的回流水量进行控制，通过回流，使高速离心分离器102上端气体逸出口的温度恒定为100℃。
8、当COD在线检测仪103检测的COD小于100时，打开第三阀门1-3进行合格外排，同时启动废水打料泵继续送料；并保持开启第一冷却器103的冷却水进水阀；
当COD在线检测仪103检测的COD高于100时，关闭第三阀门1-3，打开通向回收罐105的第四阀门1-4，通过回收罐105将不合格液体返送并重新打入第一加热器101，仍然保持第二阀门1-2的回流开度；保持开启第一冷却器103的冷却水进水阀。
9、继续蒸发，继续对保持回流开度，继续检测进行外排或者返送。
10、经过多次循环，第一加热器101内低沸点组分即水逐渐减少，当达到第二组份DMAC沸点温度点时，第一加热器101内低沸点组分即水基本蒸发完毕，此时将将高速离心分离器102上端气体逸出口需要达到的恒定温度值设定为第二组分DMAC沸点温度，继续蒸发，确保低沸点组分即水完全蒸发，剩下DMAC及高沸点组分。为了防止DMAC分解，在升温过程中，其中，当加热器内的液体温度达到120℃时，打开真空泵阀门，抽真空进行减压蒸发，以控制加热器内的液体温度不超过120℃。
随着废水处理时间进行，第一加热器101中高于水沸点的组分即DMAC与聚乙二醇就越来越多，第一加热器101的温度就要逐渐升高，当第一加热器101的高沸点组分浓缩到一定量时，从高速离心分离器102上端逸出的气体组分发生变化，即水中就带出了DMAC，当检测到水中COD超标时就向外排放，而是排放到回收罐105，在下次生产时用泵打入第一加热器101，再次循环加热蒸发。
同时，对高速离心分离器102下部流出组份的纯度进行检测，当第二组份DMAC的含量达到99.99%，就关闭第一阀门1-1，打开第五阀门1-5，进行直接回收；若是没有达到，就继续第五阀门1-5，打开第一阀门1-1，送回第一加热器101中。
11、将第一加热器101完全蒸发掉低沸点组分即水后，通过真空抽料将剩下DMAC及高沸点组分输入第二加热器201中，输入完后，关闭第一加热器101的排料低阀，启动打料泵，继续输入含DMAC的废水，进行第二轮回收循环。
12、与此同时启动打开第二加热器201的蒸汽阀门，通入工业蒸汽，对第二加热器201进行加热，通过真空泵进行减压蒸发，真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃，开始进行蒸发。
13、将蒸发的蒸汽送入第二冷却器202进行冷却，获得高纯度DMAC，经检测纯度为99.99%，然后送入成品罐203。
14、蒸发完成后，剩余在第二加热器201中的为高沸点组分，如聚乙二醇等，集中进行处理。
具体操作实例：
1、开启蒸汽锅炉，将蒸汽压力升到工作压力即0.8Mpa。
2、运行冷却系统的设备，包括第一冷却器102和第二冷却器202。
3、在3m3的第一加热器101中加入2m3的含DMAC的废水料液。
4、逐步开启蒸汽进行常压蒸发，控制进料在550-650kg/hr，出料在450-550kg/hr，回流在100-150kg/hr，连续处理规定时间，保持蒸汽压力为0.8Mpa。
5、在常压蒸发进行一定时间后进行减压蒸发，开启真空系统的设备，真空表压为-0.09Mpa，控制进料在500-550kg/hr，出料在400-450kg/hr，回流在100-150kg/hr，连续处理规定时间，保持蒸汽压力为0.7Mpa。
6、进一步进行减压蒸发，控制真空表压为-0.093Mpa，到平衡出成品，控制进料在300-400kg/hr，出料在250-300kg/hr，回流在100-150kg/hr，连续处理规定时间，保持蒸汽压力为0.6Mpa。
7、检测DMAC的纯度，是否达到99.99%，未达到该要求值，继续进行减压蒸馏；如果达到该要求值，放入第二加热器201中，仍采用减压蒸发的方法，迅速简单蒸发出DMAC，对DMAC进行回收；把聚乙二醇分离开，待第二加热器201中残存一定数量的聚乙二醇后，打开底阀盖进行清理。
当高速离心分离器102运行时，一边排放符合要求的废水，一边进行补料，直到第一加热器101中蒸发到含量合格到99.99%的DMAC为止。
以上为一个单元的操作，当第一加热器101中蒸发到含量合格到99.99%的DMAC后，高速离心分离器102可以进行下一个单元的操作；而第一加热器101内的剩余液体进入第二加热器201中进行简单蒸发，分离DMAC与高沸点的聚乙二醇，并冷却蒸发液体获得高纯度的DMAC。

Claims (10)

1.一种从工业废水中制取高纯DMAC的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将含DMAC的废水输入加热器进行加热；
S2将蒸发出的蒸汽送入高速离心分离器进行高速离心气液分离；
S3将高速离心分离出的液态组分回流返送加热器进行循环加热；
S4将高速离心分离出的气态组分进行冷却，获得的液体，
一部分液体回流至高速离心分离器内，对高速离心分离器上端气体逸出口的温度进行恒定，液体回流的流量大小根据当前需要达到的恒定温度设定；
另一部分液体进行检测，判断液体中DMAC的含量，若低于设定值则进行合格外排，若高于设定值，则进行不合格回收，送回加热器进行循环处理；
S5按照S1到S4的步骤进行循环，加热器内的液体温度不断上升，当加热器内的液体温度达到120℃时，进行减压蒸发，仍按照S1到S4的步骤进行循环，以控制加热器内的液体温度不超过120℃；
S6蒸发完毕后，将加热器内剩下的DMAC及沸点高于DMAC的组分通过真空抽料输入第二个加热器中；
S7在第二个加热器中进行加热蒸发，真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃；
S8对蒸发出的液体进行冷却，分离出DMAC，剩下高于DMAC沸点的组分集中回收处理。
2.根据权利要求1所述的从工业废水中制取高纯DMAC的方法，其特征在于，步骤S4中的检测，设定值为100PPM。
3.根据权利要求1所述的从工业废水中制取高纯DMAC的方法，其特征在于，步骤S4中的检测，由COD在线检测仪完成，通过标定水中COD值对应有机物DMAC含量。
4.根据权利要求1所述的从工业废水中制取高纯DMAC的方法，其特征在于，步骤S5中，当低沸点组分蒸发完成后，剩余在高速离心分离器内的液体为高纯度的第二组分DMAC，可进行回收。
5.一种从工业废水中制取高纯DMAC的系统，用于实现如权利要求1~4中任意一项所述的方法，其特征在于，包括第一加热器（101）、高速离心分离器（102）、第一冷却器（103）、在线检测仪（104）、回收罐（105）、第二加热器（201）、第二冷却器（202）、成品罐（203），其中，
第一加热器（101）的蒸发出口连接高速离心分离器（102），
高速离心分离器（102）的上端气体逸出口连接第一冷却器（103），
第一冷却器（103）连接在线检测仪（104）和第二阀门（1-2），
在线检测仪（104）通过第三阀门（1-3）连接合格排放管，通过第四阀门（1-4）连接回收罐（105），
第二阀门（1-2）连接高速离心分离器（102），
高速离心分离器（102）的边缘流出口通过第一阀门（1-1）连接第一加热器（101），
回收罐（105）连接第一加热器（101），
第一加热器（101）的排料口通过真空抽料机连接第二加热器（201），
第二加热器（201）的蒸发出口连接第二冷却器（202），
第二冷却器（202）连接成品罐（203）。
6.根据权利要求5所述的从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，在线检测仪（104）为COD在线检测仪。
7.根据权利要求5所述的从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，高速离心分离器（102）的边缘流出口还通过第五阀门（1-5）连接第二组分回收罐。
8.根据权利要求5所述的从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，第二加热器（201）的真空度表压值控制在-0.095~0.09MPa，温度控制在90~100℃。
9.根据权利要求5所述的从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，还包括控制器，控制器连接第一阀门（1-1）、第二阀门（1-2）、第三阀门（1-3）、第四阀门（1-4）、第五阀门（1-5）、在线检测仪（104）。
10.根据权利要求9所述的从工业废水中制取高纯DMAC的系统，其特征在于，高速离心分离器（102）上端气体逸出口处设有温度传感器，温度传感器连接控制器。
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