CN110862330B - 一种用于dmac废液回收的高效节能精馏工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,本发明高效节能精馏的装置系统包括浓缩塔、精馏塔、脱酸塔,其均为填料塔。为降低精馏过程中DMAC的分解,本发明高效节能精馏的装置系统采用真空操作。浓缩塔与精馏塔之间设置第一蒸发器、第二蒸发器及汽液分离罐,精馏塔塔顶上升汽相作为浓缩塔再沸器的热源,脱酸塔上升汽相作为第一蒸发器的热源,以实现热量的回收,降低精馏能耗。浓缩塔采用塔釜进料,避免液体物料中的杂质流经浓缩塔塔体,造成填料堵塞,同时进精馏塔采用气相进料,避免废液中的聚合物树脂和醋酸盐堵塞精馏塔和脱酸塔。

Description

一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺
技术领域
本发明涉及DMAC的分离纯化领域,具体涉及用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺。
背景技术
二甲基乙酰胺(DMAC)是一种强极性非质子化溶剂,能与水、醚、酮、酯等完全互溶,具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低等特点,用途广泛。它对多种树脂尤其是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂有良好的溶解性能,常用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺(铝)薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉、高分子合成纤维纺丝和其他有机合成的优良极性溶剂等,其使用过程中产生大量的含DMAC废水,因此对此类废水进行处理回收DMAC具有十分重要的意义。
目前对含有DMAC废水主要的处理方法有萃取法和精馏法。其中,萃取法需额外引入萃取剂,精馏产品中常含有少量萃取剂,对二次使用造成较大的影响,且萃取剂用量较大,造成了二次污染。精馏法是另外一种常用DMAC回收方法,回收工艺一般采用两塔提纯法,可使DMAC的回收率达到98%。CN108276302的中国专利公开了一种DMAC、DMF或DMSO废液脱水精制回收工艺及系统,用于含有金属元素、酸等物质的DMAC、DMF或DMSO或类似废液进行处理。以上技术虽然采用了多效节能工艺,但未对脱酸塔塔顶蒸气热量进行利用,能耗依然较高。同时薄膜生产过程中DMAC经历的温度较高,会使部分DMAC分解生成二甲胺和醋酸,通常在精馏回收前,会在废水中加入NaOH进行中和,使得废水中含有少量的醋酸钠;同时由于DMAC使用过程中接触了大量的树脂,部分树脂会随着溶剂带出,导致废水中会含有少量的树脂。以上技术也无法对含有树脂和醋酸盐的废水进行有效处理,易导致精馏塔填料和再沸器堵塞,缺点较为明显。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题,本发明的目的在于提供一种节能减排的双效精馏法与热量集成相结合的用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,本发明采用同时节能效果明显的三塔双效精馏工艺,可处理含聚合物树脂和醋酸盐废水。
为解决以上问题,本发明为实现其工艺方法采用的装置系统为:
一种用于回收DMAC废水的三塔双效精馏系统,所述三塔双效精馏系统包括浓缩塔、精馏塔、脱酸塔,其均为填料塔。浓缩塔与精馏塔之间设置第一蒸发器、第二蒸发器及汽液分离罐,精馏塔塔顶上升汽相作为浓缩塔再沸器的热源,脱酸塔上升汽相作为第一再沸器的热源,以实现热量的回收,降低精馏能耗。为降低精馏过程中DMAC的分解,系统采用真空操作。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于包括以下步骤:
S1:浓缩塔塔底设有用于对其釜料进行加热的浓缩塔再沸器;来自废液罐区的DMAC废液经过碱液中和、过滤的预处理后,由浓缩塔塔底进入塔内进行蒸馏浓缩至含DMAC45~55wt%后,由浓缩塔塔底出料;
S2:由浓缩塔塔底出料的物料与汽液分离罐排出的液体混合后,进入第一蒸发器初步加热,然后进入第二蒸发器继续加热使混合物料部分汽化,部分汽化的混合物料再进入汽液分离罐进行汽液分离,气体从汽液分离罐顶部排出,液体从汽液分离罐下部排出并与来自浓缩塔塔底出料的物料混合后,重新返回至第一蒸发器内进行加热;
S3:从汽液分离罐顶部排出的气体进入精馏塔内进行精馏,精馏塔塔底设有用于对其釜料进行加热的精馏塔再沸器,精馏塔塔顶蒸气经冷凝后分为两部分排出,一部分回流至精馏塔塔顶内,另一部分作为塔顶产品采出;
S4:脱酸塔与精馏塔共用一个再沸器,精馏塔塔釜上升的部分蒸气流出精馏塔并进入脱酸塔塔釜内,脱酸塔塔釜液体回流至精馏塔塔釜内;脱酸塔塔顶蒸气经冷凝后分为两部分排出,一部分回流至脱酸塔塔顶内,另一部分作为DMAC成品采出;其中步骤S2中,汽液分离罐罐底定期排出沉积的含固物料。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S1中,浓缩塔的理论板在10~30块,其操作回流比0.5~2,塔操作压力控制在5~15kpa,塔底温度45~60℃,塔顶温度40~50℃;所述浓缩塔、精馏塔和脱酸塔均采用填料塔装置。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S3中,精馏塔的理论板在15~35块,精馏塔操作回流比0.4~2.5,塔操作压力控制在25~40kpa,塔底温度110~130℃,塔顶温度60~75℃;步骤S2中,混合物料由第一蒸发器加热至80~90℃后,进入第二蒸发器继续加热至85~100℃。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S3中,从汽液分离罐顶部排出的气体,由精馏塔的第8~12块理论板进入塔内进行精馏。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于脱酸塔的操作回流比0.3~1.5,塔操作压力25~40kpa,塔底温度125~130℃,塔顶温度120~125℃。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于所述浓缩塔再沸器采用列管式换热器结构,浓缩塔釜料进入浓缩塔再沸器的管程,所述精馏塔塔顶蒸气进入浓缩塔再沸器的壳程进行冷凝,同时作为热源加热浓缩塔釜料。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于所述第一蒸发器采用列管式换热器结构,脱酸塔塔顶蒸气进入第一蒸发器的壳程进行冷凝,同时作为热源加热第一蒸发器的管程物料。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S1中,所述来自废液罐区的DMAC废液由以下重量百分数的组分组成:DMAC 10%—40%,聚合物树脂0.5%—2%,醋酸盐0.5%—3%,水55%—88%。
所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S1中,DMAC废液由碱液中和至中性。
与现有技术相比,本发明具有下述优点:
1)本发明采用双效精馏工艺,并有效回收了脱酸塔塔顶的冷凝热,相比传统工艺节能效果明显;
2)浓缩塔采用塔釜进料,避免液体物料中的杂质流经浓缩塔塔体,造成填料堵塞,同时进精馏塔采用气相进料,避免废液中的聚合物树脂和醋酸盐堵塞精馏塔和脱酸塔。
附图说明
图1为用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺的装置流程示意图。
其中:1—浓缩塔;2—浓缩塔冷凝器;3—浓缩塔再沸器;4—第一蒸发器;5—第二蒸发器;6—汽液分离罐;7—精馏塔;8—精馏塔再沸器;9—脱酸塔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例:对照图1
一种用于回收DMAC废水的三塔双效精馏系统,所述三塔双效系统包括浓缩塔1、精馏塔7、脱酸塔9,其均为填料塔。浓缩塔1与精馏塔7之间设置第一蒸发器4、第二蒸发器5及汽液分离罐6,精馏塔7塔顶上升汽相作为浓缩塔再沸器3加热的热源,脱酸塔9上升汽相作为第一蒸发器4加热的热源,以实现热量的回收,降低精馏能耗。系统采用真空操作,降低精馏操作温度,减少精馏过程中DMAC的分解。
其中,上述含DMAC废液的回收处理包括以下步骤:
步骤1:来自废液罐区的DMAC废液经过碱液中和至中性、过滤等预处理后,由浓缩塔1塔底进入,浓缩塔1塔底设有浓缩塔再沸器3,浓缩塔1塔顶设有浓缩塔冷凝器2,浓缩塔1操作回流比0.5~2,理论板在10~30块,塔操作压力控制在5~15kpa,塔底温度45~60℃,塔顶温度40~50℃。
步骤2:DMAC废液经过浓缩塔1蒸馏浓缩至含DMAC 45%~55%后由浓缩塔1塔底出塔,并与汽液分离罐6返回的液体物料混合后进入第一蒸发器,经第一蒸发器加热至80~90℃后再进入第二蒸发器,继续加热至85~100℃,混合物料部分汽化后进入汽液分离罐6进行汽液分离,气体从汽液分离罐6顶部排出并进入精馏塔7,液体物料从汽液分离罐6下部排出并与来自浓缩塔1塔底出料的物料混合后,重新返回至第一蒸发器4内进行加热。
步骤3:汽液分离罐6排出的气体由精馏塔7的第8~12块理论板进入塔内,精馏塔7操作回流比0.4~2.5,理论板15~35块,塔操作压力控制在25~40kpa,塔底温度110~130℃,塔顶温度60~75℃。
步骤4:精馏塔7塔顶蒸气进入浓缩塔再沸器3的壳程进行冷凝,同时作为热源加热浓缩塔1塔釜物料,冷凝后冷凝液部分回流至精馏塔7,部分作为塔顶产品采出;
步骤5:脱酸塔9与精馏塔7共用一个再沸器,精馏塔7塔釜上升的部分蒸气流出精馏塔7进入脱酸塔9塔釜,脱酸塔9塔釜塔釜液体回流至精馏塔7塔釜内。脱酸塔9操作回流比0.3~1.5,塔操作压力25~40kpa,塔底温度125~130℃,塔顶温度120~125℃。
步骤6:脱酸塔9塔顶蒸气由脱酸塔9引出至第一蒸发器4的壳程,作为第一蒸发器(4)的管程物料的加热热源,并在此实现脱酸塔9塔顶蒸气的全部冷凝,冷凝液部分回流至脱酸塔塔顶,部分作为DMAC成品采出。
实施例1
在本实施例1中,来自薄膜工业中的含DMAC废水确定参数为,进料流量2500kg/h,DMAC含量30%,聚合物树脂为0.5%,醋酸盐含量为1%,其余为水,常压常温进料。
来自废液罐区的含DMAC废水经过碱液中和至中性、过滤等预处理后,由浓缩塔1塔底进入,浓缩塔1的操作回流比为0.5,理论板在25块,塔操作压力10kpa,塔底采出1500kg/h,塔顶采出1000kg/h。预处理后的含DMAC废水经过浓缩塔1蒸馏浓缩至含DMAC 50%后由浓缩塔1塔底出料。
由浓缩塔1塔底出料的釜料与汽液分离罐6返回的液体物料混合后,由第一蒸发器4加热至85℃后,进入第二蒸发器5继续加热至100℃,然后进入汽液分离罐6进行汽液分离,气体从汽液分离罐6顶部排出并进入精馏塔7,液体物料从汽液分离罐6下部排出并与来自浓缩塔1塔底出料的物料混合后,重新返回至第一蒸发器4内进行加热。其中气液分离的过程中,固体物料在汽液分离罐6中不断浓缩,每隔三小时由汽液分离罐底部排出物料250kg,输送至固体回收装置进行处理。
汽液分离罐6排出的气体由精馏塔7的第10块理论板进入塔内,精馏塔7的操作回流比0.8,理论板30块,塔操作压力25kpa,塔底温度125℃,塔顶温度68℃。
脱酸塔9与精馏塔7共用一个再沸器,脱酸塔9的操作回流比0.6,塔操作压力25kpa,塔底温度125℃,塔顶温度120℃,采出DMAC成品量为740kg/h(脱酸塔9采出的DMAC成品纯度为99.5%以上),精馏塔7塔顶采出液体物料735kg/h,精馏塔7塔底根据塔釜液位定期排出精馏残液。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (6)

1.一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于包括以下步骤:
S1:浓缩塔(1)塔底设有用于对其釜料进行加热的浓缩塔再沸器(3);来自废液罐区的DMAC废液经过碱液中和至中性、过滤的预处理后,由浓缩塔(1)塔底进入塔内进行蒸馏浓缩至含DMAC 45~55wt%后,由浓缩塔(1)塔底出料;
S2:由浓缩塔(1)塔底出料的物料与汽液分离罐(6)排出的液体混合后,进入第一蒸发器(4)初步加热至80~90℃后,然后进入第二蒸发器(5)继续加热至85~100℃使混合物料部分汽化,部分汽化的混合物料再进入汽液分离罐(6)进行汽液分离,气体从汽液分离罐(6)顶部排出,液体从汽液分离罐(6)下部排出并与来自浓缩塔(1)塔底出料的物料混合后,重新返回至第一蒸发器(4)内进行加热;
S3:从汽液分离罐(6)顶部排出的气体进入精馏塔(7)内进行精馏,精馏塔(7)塔底设有用于对其釜料进行加热的精馏塔再沸器(8),精馏塔(7)塔顶蒸气经冷凝后分为两部分排出,一部分回流至精馏塔(7)塔顶内,另一部分作为塔顶产品采出;
骤S3中,精馏塔(7)的理论板在15~35块,精馏塔操作回流比0.4~2.5,塔操作压力控制在25~40kpa,塔底温度110~130℃,塔顶温度60~75℃;
S4:脱酸塔(9)与精馏塔(7)共用一个再沸器,精馏塔(7)塔釜上升的部分蒸气流出精馏塔(7)并进入脱酸塔(9)塔釜内,脱酸塔(9)塔釜液体回流至精馏塔(7)塔釜内;脱酸塔(9)塔顶蒸气经冷凝后分为两部分排出,一部分回流至脱酸塔(9)塔顶内,另一部分作为DMAC成品采出;
脱酸塔(9)的操作回流比0.3~1.5,塔操作压力25~40kpa,塔底温度125~130℃,塔顶温度120~125℃;
其中步骤S2中,汽液分离罐(6)罐底定期排出沉积的含固物料。
2.根据权利要求1所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S1中,浓缩塔(1)的理论板在10~30块,其操作回流比0.5~2,塔操作压力控制在5~15kpa,塔底温度45~60℃,塔顶温度40~50℃;所述浓缩塔(1)、精馏塔(7)和脱酸塔(9)均采用填料塔装置。
3.根据权利要求1所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S3中,从汽液分离罐(6)顶部排出的气体,由精馏塔(7)的第8~12块理论板进入塔内进行精馏。
4.根据权利要求1所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于所述浓缩塔再沸器(3)采用列管式换热器结构,浓缩塔(1)釜料进入浓缩塔再沸器(3)的管程,所述精馏塔(7)塔顶蒸气进入浓缩塔再沸器(3)的壳程进行冷凝,同时作为热源加热浓缩塔(1)釜料。
5.根据权利要求1所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于所述第一蒸发器(4)采用列管式换热器结构,脱酸塔(9)塔顶蒸气进入第一蒸发器(4)的壳程进行冷凝,同时作为热源加热第一蒸发器(4)的管程物料。
6.根据权利要求1所述的一种用于DMAC废液回收的高效节能精馏工艺,其特征在于步骤S1中,所述来自废液罐区的DMAC废液由以下重量百分数的组分组成:DMAC 10%—40%,聚合物树脂0.5%—2%,醋酸盐0.5%—3%,水55%—88%。
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