CN110372560B - 对位芳纶生产过程中溶剂nmp的回收方法 - Google Patents

对位芳纶生产过程中溶剂nmp的回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子合成技术领域。针对萃取精馏回收工艺,采用低、高压塔分步脱除的方法,降低塔内温度;采用闪蒸工艺脱除重组分,避免再沸器腐蚀问题。本发明涉及的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,采取萃取精馏工艺,依次包括中和、萃取、低压精馏、高压精馏、脱重和精制过程,通过低、高压两步精馏过程回收萃取剂,采用薄膜蒸发工艺脱除NMP中夹带的氯化钙和低聚物;采用精制工艺收集塔顶操作压力2~5KPa,回流比0.3~0.8,0~10℃的塔顶馏分,得到回收NMP。本发明涉及的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,分离效果好,回收率高。NMP纯度高,水含量低,污染排放低,适用于含溶剂NMP废水的处理与NMP回收,特别适用于对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收。

Description

对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法
技术领域
本发明属于高分子合成技术领域,涉及废水处理技术,特别涉及废水中溶剂回收技术。
背景技术
对位芳纶即对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,工业上是由聚对苯二胺和对苯二甲酰氯缩聚合成的,在其生产过程中原料对苯二胺和对苯二甲酰氯都需要使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为缩聚反应的溶剂。
对位芳纶即对位芳香族聚酰胺产过程中,现有的NMP回收方法主要有直接精馏法和萃取精馏法。其中萃取精馏法因NMP回收率高而成为主要的回收方法。萃取精馏法是用低沸点氯代烷烃做萃取剂从洗涤液中萃取出NMP,然后再精馏分离萃取剂和NMP。但是在分离精馏过程中存在两个问题:一是萃取剂氯代烷烃存在酸化现象。氯代烷烃受热容易脱去氯原子生成氯化氢。而在萃取剂和NMP的分离过程中需要加热,而随着萃取剂含量的降低分离温度会越来越高,因此氯代烷烃存在受热分解的风险,尤其在温度≥120℃的条件下;二是精馏废液腐蚀再沸器。氯代烷烃在萃取NMP过程中会将少量助溶剂氯化钙及低聚物一并萃取到萃取相中,在后续分离萃取剂及精制NMP的过程中这些杂质会逐步累积。由于氯化钙和NMP有强烈的络合效应,在NMP含量25%左右时,氯化钙和NMP就可以因络合效应变成固体,再加上低聚物增粘等因素,精馏塔底液体会逐渐变成褐色或黑色粘稠的液体,被称为精馏废液。精馏废液由于密度较大会沉积在底部的再沸器中,降低再沸器导热效率,并对再沸器产生腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,有效避免萃取精馏过程萃取剂氯代烷烃分解酸化和再沸器腐蚀问题。
本发明的目的是这样实现的,针对萃取精馏回收工艺,采用低、高压塔分步脱除的方法,降低塔内温度;采用薄膜蒸发器闪蒸脱除NMP中的重组分,避免再沸器腐蚀问题。同时利用高压塔顶气相给低压塔釜作热源,节约能耗。
本发明涉及的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,采取萃取精馏工艺,依次包括中和、萃取、低压精馏、高压精馏、薄膜蒸发和精制过程:
(1)低压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔进行萃取剂和NMP的第一步分离,控制塔顶操作压力40~60KPa,回流比0.05~0.2,塔顶气相操作温度50~70℃,塔顶得到水与萃取剂的混合物,分层后下层萃取剂返回萃取塔重复使用;上层水相去盐处理单元;
(2)高压精馏:低压精馏的塔底物料输送至高压塔继续进行萃取剂与NMP的第二步分离,控制塔顶操作压力90~110KPa,回流比0.05~0.2,塔顶气相操作温度60~80℃,塔顶得到萃取剂,返回萃取塔重复使用;
(3)脱重:将高压精馏塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,脱除NMP中夹带的少量氯化钙和低聚物,控制薄膜蒸发压力1~3KPa,温度90~95℃;
(4)NMP精制:薄膜蒸发器脱重处理后的顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力2~5KPa,回流比0.3~0.8,塔顶气相操作温度0~10℃,塔底102~106℃得到回收NMP。
优选的,萃取过程将中和处理后对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液,输送至萃取塔中以氯代烷烃为萃取剂进行液液萃取,溶剂比1.5~3.5,得到塔顶水相和塔底萃取相;
优选的,高压精馏塔顶气相作为低压塔底热源,经过换热后返回高压精馏塔顶回流罐,冷凝得到萃取剂。
为了获得更好的技术效果,萃取剂氯代烷烃为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷、二氯乙烷中的一种或几种的混合物。
本发明涉及的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,分离效果好,NMP纯度高(纯度大于99.9%,水含量低于100ppm),污染排放低,回收率高。既有效解决了精馏废液沉积在再沸器内部造成再沸器导热效率低、腐蚀再沸器的问题,同时也解决了萃取剂分解酸化的问题,适用于含溶剂NMP废水的处理与NMP回收,特别适用于对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收。
具体实施方式
为了进一步理解本发明的发明内容,将参照优选事例更详细描述本发明,提供所述的事例仅处于说明的目的,不构成对本发明的任何限制。除非特殊说明,物料比均以质量比计。
实施例一
萃取:将对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液经中和处理后,输送至萃取塔中进行液液萃取,萃取剂为二氯甲烷:四氯化碳=1:1,溶剂比为1.5,萃取相输送到低-高压精馏塔中进行萃取剂和NMP的初步分离。
低-高压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔中进行萃取剂与NMP的初步分离,控制塔顶操作压力为40KPa,回流比为0.1,塔顶气相操作温度为50℃,塔顶回流罐下层萃取剂返回萃取塔重复使用,上层水相输送至盐处理单元;低压塔底物料输送至高压塔再次进行萃取剂与NMP的分离,控制塔顶操作压力为90KPa,回流比为0.05,塔顶气相操作温度为60℃,塔顶气相给低压塔底作热源,经过换热后至塔顶回流罐,罐内萃取剂相返回萃取塔重复使用,塔底物料输送至薄膜蒸发器。
脱重:将高压塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,控制薄膜蒸发器的压力为1KPa,温度为90℃,将脱重后的NMP输送至NMP精制塔,对NMP进行精制处理。
NMP精制:薄膜蒸发器顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力为2.5KPa,回流比为0.3,塔顶气相操作温度为0℃,塔底温度为102℃,脱除里面夹带的少量萃取剂,塔底得到纯度为99.93%,水含量80ppm的精制NMP产品,回收率99.94%。
实施例二
液液萃取:将对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液经中和处理后,输送至萃取塔中进行液液萃取,萃取剂为三氯乙烷:二氯甲烷=1:1,溶剂比为2,萃取相输送到低-高压精馏塔中进行萃取剂和NMP的初步分离。
低-高压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔中进行萃取剂与NMP的初步分离,控制塔顶操作压力为50KPa,回流比为0.05,塔顶气相操作温度为60℃,塔顶回流罐下层萃取剂返回萃取塔重复使用,上层水相输送至盐处理单元;低压塔底物料输送至高压塔再次进行萃取剂与NMP的分离,控制塔顶操作压力为105KPa,回流比为0.15,塔顶气相操作温度为65℃,塔顶气相给低压塔底作热源,经过换热后至塔顶回流罐,罐内萃取剂相返回萃取塔重复使用,塔底物料输送至薄膜蒸发器。
脱重:将高压塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,控制薄膜蒸发器的压力为1.5KPa,温度为92℃,将脱重后的NMP输送至NMP精制塔,对NMP进行精制处理。
NMP精制:薄膜蒸发器顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力为2KPa,回流比为0.4,塔顶气相操作温度为3℃,塔底温度为104℃,脱除里面夹带的少量萃取剂,塔底得到纯度为99.95%,水含量84ppm的精制NMP产品,回收率99.93%。
实施例三
萃取:将对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液经中和处理后,输送至萃取塔中进行液液萃取,萃取剂为二氯乙烷:三氯甲烷=1:1,溶剂比为2.5,萃取相输送到低-高压精馏塔中进行萃取剂和NMP的初步分离。
低-高压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔中进行萃取剂与NMP的初步分离,控制塔顶操作压力为45KPa,回流比为0.2,塔顶气相操作温度为55℃,塔顶回流罐下层萃取剂返回萃取塔重复使用,上层水相输送至盐处理单元;低压塔底物料输送至高压塔再次进行萃取剂与NMP的分离,控制塔顶操作压力为95KPa,回流比为0.13,塔顶气相操作温度为75℃,塔顶气相给低压塔底作热源,经过换热后至塔顶回流罐,罐内萃取剂相返回萃取塔重复使用,塔底物料输送至薄膜蒸发器。
脱重:将高压塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,控制薄膜蒸发器的压力为2KPa,温度为95℃,将脱重后的NMP输送至NMP精制塔,对NMP进行精制处理。
NMP精制:薄膜蒸发器顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力为3KPa,回流比为0.6,塔顶气相操作温度为5℃,塔底温度为105℃,脱除里面夹带的少量萃取剂,塔底得到纯度为99.98%,水含量77ppm的精制NMP产品,回收率99.91%。
实施例四
萃取:将对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液经中和处理后,输送至萃取塔中进行液液萃取,萃取剂为二氯乙烷,溶剂比为3,萃取相输送到低-高压精馏塔中进行萃取剂和NMP的初步分离。
低-高压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔中进行萃取剂与NMP的初步分离,控制塔顶操作压力为60KPa,回流比为0.15,塔顶气相操作温度为70℃,塔顶回流罐下层萃取剂返回萃取塔重复使用,上层水相输送至盐处理单元;低压塔底物料输送至高压塔再次进行萃取剂与NMP的分离,控制塔顶操作压力为110KPa,回流比为0.2,塔顶气相操作温度为80℃,塔顶气相给低压塔底作热源,经过换热后至塔顶回流罐,罐内萃取剂相返回萃取塔重复使用,塔底物料输送至薄膜蒸发器。
脱重:将高压塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,控制薄膜蒸发器的压力为2.5KPa,温度为94℃,将脱重后的NMP输送至NMP精制塔,对NMP进行精制处理。
NMP精制:薄膜蒸发器顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力为4.5KPa,回流比为0.8,塔顶气相操作温度为8℃,塔底温度为106℃,脱除里面夹带的少量萃取剂,塔底得到纯度为99.94%,水含量70ppm的精制NMP产品,回收率99.92%。
实施例五
萃取:将对位芳纶生产过程中产生的酸性洗涤液经中和处理后,输送至萃取塔中进行液液萃取,萃取剂为四氯化碳,溶剂比为3.5,萃取相输送到低-高压精馏塔中进行萃取剂和NMP的初步分离。
低-高压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔中进行萃取剂与NMP的初步分离,控制塔顶操作压力为55KPa,回流比为0.08,塔顶气相操作温度为65℃,塔顶回流罐下层萃取剂返回萃取塔重复使用,上层水相输送至盐处理单元;低压塔底物料输送至高压塔再次进行萃取剂与NMP的分离,控制塔顶操作压力为100KPa,回流比为0.1,塔顶气相操作温度为70℃,塔顶气相给低压塔底作热源,经过换热后至塔顶回流罐,罐内萃取剂相返回萃取塔重复使用,塔底物料输送至薄膜蒸发器。
脱重:将高压塔底物料输送至薄膜蒸发器内,对NMP进行脱重处理,控制薄膜蒸发器的压力为3KPa,温度为93℃,将脱重后的NMP输送至NMP精制塔,对NMP进行精制处理。
NMP精制:薄膜蒸发器顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,对NMP进行精制,控制塔顶操作压力为5KPa,回流比为0.5,塔顶气相操作温度为10℃,塔底温度为103℃,脱除里面夹带的少量萃取剂,塔底得到纯度为99.93%,水含量92ppm的精制NMP产品,回收率99.94%。

Claims (4)

1.一种对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,采取萃取精馏工艺,依次包括中和、萃取和精馏过程,其特征在于:所述精馏过程依次包括低压精馏、高压精馏、脱重和精制过程:
低压精馏:将萃取塔底萃取相输送至低压塔进行萃取剂和NMP的第一步分离,控制塔顶操作压力40~60KPa,回流比0.05~0.2,塔顶气相操作温度50~70℃,塔顶得到水与萃取剂的混合物,分层后下层得到萃取剂;
高压精馏:低压精馏的塔底物料输送至高压塔继续进行萃取剂与NMP的第二步分离,控制塔顶操作压力90~110KPa,回流比0.05~0.2,塔顶气相操作温度60~80℃,塔顶得到萃取剂;
脱重:采用薄膜蒸发工艺进行脱重处理,薄膜蒸发压力1~3KP;
NMP精制:薄膜蒸发器脱重处理后的顶部气相经冷凝后输送到NMP精制塔内,塔顶操作压力2~5KPa,回流比0.3~0.8,塔顶气相操作温度0~10℃,塔底得到回收NMP。
2.根据权利要求1所述的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,其特征在于:萃取过程为以氯代烷烃为萃取剂进行液液萃取,溶剂比1.5~3.5,得到塔顶水相和塔底萃取相。
3.根据权利要求1所述的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,其特征在于:萃取剂氯代烷烃为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷、二氯乙烷中的一种或其中几种的混合物。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的对位芳纶生产过程中溶剂NMP的回收方法,其特征在于:高压精馏塔塔顶气相作为低压塔热源,经过换热后返回高压精馏塔顶回流罐,冷凝得到萃取剂。
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