CN109438275A - 一种从制膜工业废水中回收dmac的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种从膜工业废水中回收DMAC的方法。该方法通过减压逆流三效精馏的操作方式来处理DMAC废水，流程由三个塔和一个提浓塔组成，通过减压方式，降低DMAC的沸点，以达到分离的目的。本发明可以提高物料的传热效率，多效精馏可以实现热能的梯级利用。

Description

一种从制膜工业废水中回收DMAC的方法

技术领域

本发明涉及膜工业废水回收领域，用多效精馏法从废水中回收DMAC的方法。

背景技术

DMAC(二甲基乙酰胺)是强极性的非质子溶剂，无色透明，可以与水、酯、醇、酮、醚、芳香族化合物等溶剂完全互溶，同时对多种高分子材料，如树脂、合成纤维、塑料薄膜等具有优异的溶解性能，是重要的化工原料。与N,N—二甲基甲酰胺(DMF)相比，毒性和挥发性较低，稳定性较高，不易变色，广泛应用于石油加工和有机合成工业中,因此对此类废水进行处理回收DMAC具有十分重要的意义。DMAC是生产共混聚醚矾中空纤维膜的重要反应溶剂,它具有溶解度高、沸点高、产品性能好的特点。由于二甲基乙酰胺在纺织生产中用量较大,而且目前纺织行业中凝固浴中含有二甲基乙酰胺的废液直接排放,浓度较高会对周边的生态环境造成影响。所以为了降低生产成本,解决环保问题,须对二甲基乙酰胺进行回收利用。

目前，国内外对含有DMAC废水的处理方法主要有萃取法和精馏法。但是，萃取法需要使用萃取剂，由于引入了第三种组分，会对产品质量有所影响，而且萃取剂用量较大，容易造成环境污染。DMAC废水中含有聚合物，这些聚合物在超过120℃时，会出现黏结结焦的现象；为了降低沸点，避免其高温结焦的现象，研究探索减压精馏的工艺方法，是十分必要的。

由于DMAC的沸点较高，为混合物中的重组分，水为混合物中的轻组分，为了得到高纯度的DMAC需要蒸出大量的水，此过程消耗大量热量。精馏过程将消耗的能量转化为分离的动力，但是压降、传质、传热过程造成不可逆的有效能损失。但多效精馏所需的热量与单塔相比可以减少约30％—40％。虽然双效精馏极大地解决了单塔精馏耗能较高的问题，但是仍然需要在一个塔的塔底使用加热蒸汽，另一个塔的塔顶使用冷却水。特别对低浓度DMAC废水来说，能耗依然很高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术从膜工业废水中回收DMAC高能耗的问题，尤其是对于特别低浓度DMAC废水(如质量分数在5％—15％的DMAC的废水)，提供一种从膜工业废水中回收DMAC的方法。该方法通过减压逆流三效精馏的操作方式来处理DMAC废水，流程由三个塔和一个提浓塔组成，通过减压方式，降低DMAC的沸点，以达到分离的目的。本发明可以提高物料的传热效率，多效精馏可以实现热能的梯级利用。

本发明的技术方案为：

一种从膜工业废水中回收DMAC的方法，包括以下步骤：

(1)物料DMAC废水在常温常压下由第一精馏塔的18—20块板进入，操作回流比为0.17—0.20，塔顶上升蒸汽经第一冷凝器C1冷凝，回流液由第一精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第一精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第一换热器H1于55—70℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.44—0.52，其余进入第二精馏塔中；

其中，第一精馏塔的塔顶温度为40—45℃,塔釜温度为55—60℃，第一精馏塔的塔板数为19—21块，操作压力为7.4—9.6kPa；

(2)由步骤(1)得到的DMAC和水的混合物(55—70℃)，由第18—21块进入第二精馏塔，塔顶操作回流比为0.20—0.30，塔顶上升蒸汽经第一换热器H1冷凝，回流液由第二精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第二精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第二换热器H2于73—88℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.84—1.06，其余进入第三精馏塔中；

其中，第二精馏塔的塔顶温度为65—70℃,塔釜温度为73—78℃，第二精馏塔的塔板数为19—22块，操作压力为25.0—31.2kPa。

(3)由步骤(2)得到的DMAC和水的混合物(73—88℃)，由第17—20块进入第三精馏塔，塔顶操作回流比为0.30—0.40，塔顶上升蒸汽经第二换热器H2冷凝，回流液由第三精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第三精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第三换热器H3于93—120℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为3.49—5.48，其余进入提浓精馏塔中；

其中，第三精馏塔的塔顶温度为85—90℃,塔釜温度为93—120℃，第三精馏塔的塔板数为18—21块，操作压力为57.8—70.1kPa。

(4)由步骤(3)得到的DMAC和水的混合物(93—120℃)，由第8—11块进入提浓精馏塔，塔顶操作回流比为0.40—0.50，塔顶上升蒸汽经第二冷凝器C2冷凝，回流液由提浓精馏塔的塔顶回流，采出液为水，提浓精馏塔塔釜为产品DMAC，回流液经第四换热器H4于55—60℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为1.33—3.99，其余采出；

其中，提浓精馏塔的塔顶温度为40—45℃,塔釜温度为92—93℃，提浓精馏塔的塔板数为10—13块，操作压力为7.4—9.6kPa。

所述的物料DMAC废水的主要组分的质量百分比分别为DMAC含量5％—15％，聚合物为1％—2％，水83％—94％。

所述的提浓精馏塔的塔釜中DMAC的质量分数为99.8％以上。

本发明的实质性特点为：

由于DMAC废水中存在聚合物，在塔釜温度超过120℃时，热敏性聚合物就会在塔釜内壁发生结焦，部分DMAC会分解为二甲胺。本发明将质量分数为5％—15％DMAC废水进行减压逆流三效精馏，流程由三个塔和一个提浓塔组成，物料从压力最低的第一精馏(T1)进料(F1)，塔顶气相(V1)冷凝后，一部分为精馏产品(D1)采出，剩余部分回流至塔内，塔釜的液体作为相邻高压塔第二精馏塔的进料(F2)。冷热流体之间换热，即第一精馏塔塔釜的液体与第二精馏塔顶的蒸汽换热，这样一方面节省了第二效塔的冷公用工程，另一方面减少了第一效塔的热公用工程。同理，第二精馏塔顶气相(V2)冷凝后，一部分作为精馏产品(D2)采出，剩余部分回流至塔内，塔釜的液体作为第三精馏塔的进料(F3)。冷热流体之间换热，即第二精馏塔釜的液体与第三精馏塔顶的蒸汽换热。第四个精馏塔为提浓塔，用于提纯较高浓度的DMAC产品。

本发明的有益效果为：

通过本发明的工艺并使用本发明的方法回收废水中的DMAC，可以有效地降低能耗，且特别适用于低浓度DMAC(质量分数为5％—15％)废水的回收。

由于废水中的DMAC的质量分数很小，精馏过程需要蒸发大量的水，耗能很大，本发明通过减压逆流多效精馏的操作方式，相比于普通精馏年度总费用(TAC)，节约在50％以上。即使与耗能最小的萃取精馏相比，TAC也仅仅最多多出11.8％。但在产品DMAC的品质上，本发明产品品质更高，由于没有使用萃取剂，并未引入第三种杂质，本发明也不存在萃取剂污染的问题。同时，可以使DMAC的收率在99.9％以上。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式解释本发明，但不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于从废水中回收DMAC的装置工艺流程图。

其中，

T1—第一精馏塔 T2—第二精馏塔

T3—第三精馏塔 提浓塔—提浓精馏塔

H1—第一换热器 H2—第二换热器

F1—塔1进料 F2—塔2进料

F3—塔3进料 V1—塔1塔顶气相

V2—塔2塔顶气相 V3—塔3塔顶气相

B1—塔1塔底采出 B2—塔2塔底采出

B3—塔3塔底采出 B4—塔4塔底采出

D1—塔1塔顶采出 D2—塔2塔顶采出

D3—塔3塔顶采出 D4—塔4塔顶采出

C1—第一冷凝器 C2—第二冷凝器

具体实施方式

以下是对本发明的具体实施方式进行详细说明。参照附图1，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的回收废水中的DMAC方法包括的步骤详细描述如下：

(1)物料DMAC废水F1在常温常压下由第一精馏塔T1的18—20块板进入，塔顶操作回流比为0.17—0.20，塔顶上升蒸汽经第一冷凝器C1冷凝，回流液由第一精馏塔T1的塔顶回流，采出液为水，第一精馏塔T1塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第一换热器H1于55—70℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.44—0.52，其余进入第二精馏塔T2中，其中第一精馏塔T1的塔顶温度为40—45℃,塔釜温度为55—60℃，塔釜DMAC的质量分数为25％—30％，第一精馏塔T1的塔板数为19—21块，操作压力为7.4—9.6kPa。

(2)由(1)得到的DMAC和水的混合物(55—70℃)，由第18—21块进入第二精馏塔T2，塔顶操作回流比为0.20—0.30，塔顶上升蒸汽经第一换热器H1冷凝，回流液由第二精馏塔T2的塔顶回流，采出液为水，第二精馏塔T2塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第二换热器H2于73—88℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.84—1.06，其余进入第三精馏塔T3中，其中第二精馏塔T2的塔顶温度为65—70℃,塔釜温度为73—78℃，塔釜DMAC的质量分数为36％—44％，第二精馏塔T2的塔板数为19—22块，操作压力为25.0—31.2kPa。

(3)由(2)得到的DMAC和水的混合物(73—88℃)，由第17—20块进入第三精馏塔T3，塔顶操作回流比为0.30—0.40，塔顶上升蒸汽经第二换热器H2冷凝，回流液由第三精馏塔T3的塔顶回流，采出液为水，第三精馏塔T3塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第三换热器H3于93—120—℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为3.94—5.48其余进入提浓精馏塔中，其中第三精馏塔T3的塔顶温度为85—90℃,塔釜温度为93—120℃，塔釜DMAC的质量分数为51％—70％，第三精馏塔T3的塔板数为18—21块，操作压力为57.8—70.1kPa。

(4)由(3)得到的DMAC和水的混合物(93—120℃)，由第8—11块进入提浓精馏塔，操作回流比为0.40—0.50，塔顶上升蒸汽经第二冷凝器C2冷凝，回流液由提浓精馏塔的塔顶回流，采出液为水，提浓精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第四换热器H4于55—60℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为1.33—3.99，其余采出，其中提浓精馏塔的塔顶温度为40—45℃,塔釜温度为92—93℃，塔釜DMAC的质量分数为99.8％以上，提浓精馏塔的塔板数为10—13块，操作压力为7.4—9.6kPa。

膜工业废水物料组成

实施例1

在下实施的实例中，来自膜工业中的废水确定参数为进料情况，进料流量2000kg/h，DMAC含量5％，聚合物为1.2％，常压常温进料；塔顶总采出量1800kg/h，塔釜为200kg/h。分离目标为：三效精馏中DMAC在塔釜的收率为100％。

物料DMAC废水F1在常温常压下由第一精馏塔T1的20块板进入，塔顶操作回流比为0.18，塔顶上升蒸汽经第一冷凝器C1冷凝，回流液由第一精馏塔T1的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为569kg/h，第一精馏塔T1塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第一换热器H1于57—70℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.52，其余进入第二精馏塔T2中，其中第一精馏塔T1的塔顶温度为43.7℃,塔釜温度为57℃，塔釜DMAC的质量分数为27.1％，第一精馏塔T1的塔板数为21块，操作压力为9kPa。

由(1)得到的DMAC和水的混合物(57—67.5℃)，进料量为1431kg/h，由第21块进入第二精馏塔T2，塔顶操作回流比为0.23，塔顶上升蒸汽经第一换热器H1冷凝，回流液由第二精馏塔T2的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为600kg/h，第二精馏塔T2塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第二换热器H2于74.1—85℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为1.06，其余进入第三精馏塔T3中，其中第二精馏塔T2的塔顶温度为67.5℃,塔釜温度为74.1℃，塔釜DMAC的质量分数为38.8％，第二精馏塔T2的塔板数为22块，操作压力为28kPa。

由(2)得到的DMAC和水的混合物(74.1—85℃)，进料量为831kg/h，由第20块进入第三精馏塔T3，塔顶操作回流比为0.33，塔顶上升蒸汽经第二换热器H2冷凝，回流液由第三精馏塔T3的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为631kg/h，第三精馏塔T3塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第三换热器H3于93.6—120℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为5.48，其余进入提浓精馏塔中，其中第三精馏塔T3的塔顶温度为85℃,塔釜温度为93.6℃，塔釜DMAC的质量分数为53.5％，第三精馏塔T3的塔板数为21块，操作压力为57.8kPa。

由(3)得到的DMAC和水的混合物(93.6—120℃)，进料量为200kg/h,由第10块进入提浓精馏塔，塔顶操作回流比为0.40，塔顶上升蒸汽经第二冷凝器C2冷凝，回流液由提浓精馏塔的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为100kg/h，提浓精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第四换热器H4于57—60℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为3.99，其余采出，塔釜采出量100kg/h，其中提浓精馏塔的塔顶温度为43.7℃,塔釜温度为92.7℃，塔釜DMAC的质量分数为99.8％以上，提浓精馏塔的塔板数为12块，操作压力为9kPa。

实施例2

在下实施的实例中，来自膜工业中的废水确定参数为进料情况，进料流量2000kg/h，DMAC含量15％，聚合物为1.3％，常压常温进料；塔顶总采出量1600kg/h，塔釜为200kg/h。分离目标为：三效精馏中DMAC在塔釜的收率为100％。

物料DMAC废水F1在常温常压下由第一精馏塔T1的18块板进入，塔顶操作回流比为0.17，塔顶上升蒸汽经第一冷凝器C1冷凝，回流液由第一精馏塔T1的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为506kg/h，第一精馏塔T1塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第一换热器H1于57.6—67.9℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.44，其余进入第二精馏塔T2中，其中第一精馏塔T1的塔顶温度为43.8℃,塔釜温度为57.6℃，塔釜DMAC的质量分数为28.2％，第一精馏塔T1的塔板数为19块，操作压力为9kPa。

由(1)得到的DMAC和水的混合物(57.6—67.9℃)，进料量为1494kg/h，由第18块进入第二精馏塔T2，塔顶操作回流比为0.27，塔顶上升蒸汽经第一换热器H1冷凝，回流液由第二精馏塔T2的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为533kg/h，第二精馏塔T2塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第二换热器H2于75.8—85.9℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.84，其余进入第三精馏塔T3中，其中第二精馏塔T2的塔顶温度为67.9℃,塔釜温度为75.8℃，塔釜DMAC的质量分数为42.3％，第二精馏塔T2的塔板数为19块，操作压力为28.5kPa。

由(2)得到的DMAC和水的混合物(75.8—85.9℃)，进料量为961kg/h，由第17块进入第三精馏塔T3，塔顶操作回流比为0.38，塔顶上升蒸汽经第二换热器H2冷凝，回流液由第三精馏塔T3的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为561kg/h，第三精馏塔T3塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第三换热器H3于102—120℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为3.94，其余进入提浓精馏塔中，其中第三精馏塔T3的塔顶温度为85.9℃,塔釜温度为102℃，塔釜DMAC的质量分数为68.5％，第三精馏塔T3的塔板数为18块，操作压力为60kPa。

由(3)得到的DMAC和水的混合物(102—120℃)，进料量为400kg/h,由第11块进入提浓精馏塔，塔顶操作回流比为0.45，塔顶上升蒸汽经第二冷凝器C2冷凝，回流液由提浓精馏塔的塔顶回流，采出液为水，塔顶采出量为100kg/h，提浓精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第四换热器H4于57.6—60℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为1.33，其余采出，塔釜采出量100kg/h，其中提浓精馏塔的塔顶温度为43.8℃,塔釜温度为92.7℃，塔釜DMAC的质量分数为99.8％以上，提浓精馏塔的塔板数为13块，操作压力为9kPa。

本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (3)

1.一种从膜工业废水中回收DMAC的方法，其特征为该方法包括以下步骤：

（1）物料DMAC废水在常温常压下由第一精馏塔的18-20块板进入，塔顶操作回流比为0.17-0.20，塔顶上升蒸汽经第一冷凝器C1冷凝，回流液由第一精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第一精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第一换热器H1于55-70℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.44-0.52，其余进入第二精馏塔中；

其中，第一精馏塔的塔顶温度为40-45℃,塔釜温度为55-60℃，第一精馏塔的塔板数为19-21块，操作压力为7.4-9.6kPa；

（2）由步骤（1）得到的DMAC和水的混合物（55-70℃），由第18-21块进入第二精馏塔，塔顶操作回流比为0.20-0.30，塔顶上升蒸汽经第一换热器H1冷凝，回流液由第二精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第二精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第二换热器H2于73-88℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为0.84-1.06，其余进入第三精馏塔中；

其中，第二精馏塔的塔顶温度为65-70℃,塔釜温度为73-78℃，第二精馏塔的塔板数为19-22块，操作压力为25.0-31.2kPa；

（3）由步骤（2）得到的DMAC和水的混合物（73-88℃），由第17-20块进入第三精馏塔，塔顶操作回流比为0.30-0.40，塔顶上升蒸汽经第二换热器H2冷凝，回流液由第三精馏塔的塔顶回流，采出液为水，第三精馏塔塔釜为DMAC和水的混合物，回流液经第三换热器H3于93-120℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为3.49-5.48，其余进入提浓精馏塔中；

其中，第三精馏塔的塔顶温度为85-90℃,塔釜温度为93-120℃，第三精馏塔的塔板数为18-21块，操作压力为57.8-70.1kPa；

（4）由步骤（3）得到的DMAC和水的混合物（93-120℃），由第8-11块进入提浓精馏塔，塔顶操作回流比为0.40-0.50，塔顶上升蒸汽经第二冷凝器C2冷凝，回流液由提浓精馏塔的塔顶回流，采出液为水，提浓精馏塔塔釜为产品DMAC，回流液经第四换热器H4于55-60℃回流于塔釜，塔釜操作回流比为1.33-3.99，其余采出；

其中，提浓精馏塔的塔顶温度为40-45℃,塔釜温度为92-93℃，提浓精馏塔的塔板数为10-13块，操作压力为7.4-9.6kPa。

2.如权利要求1所述的从膜工业废水中回收DMAC的方法，其特征为所述的物料DMAC废水的主要组分的质量百分比分别为DMAC含量5%—15%，聚合物为1%—2%，水83%—94%。

3.如权利要求1所述的从膜工业废水中回收DMAC的方法，其特征为所述的提浓精馏塔的塔釜中DMAC的质量分数为99.8%以上。