CN111470563A - 一种dmf或dmac废气废水串联处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于DMF/DMAC废弃物处理技术领域，提供了一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，包括：废液提浓组件，用于对废液进行强制循环加热并进行闪蒸，以对闪蒸得到的气相进行提浓；废气处理组件，用于对废气进行收集处理使其成为废液；以及精馏脱酸组件，用于对废液进行精馏脱酸，本发明的有益效果是：首先其在提浓过程中，通过控制蒸汽压缩机、薄膜蒸发器和强制循环加热器的温度，以防止二甲胺分解，使得提浓后排出的水中二甲胺含量极低，使水能够回生产线循环使用，解决了现有多效蒸发提浓消耗一次蒸汽量大，成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及DMF/DMAC废弃物处理技术领域，尤其涉及一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统及方法。
背景技术
DMF/DMAC作为一种强极性溶剂，是重要的有机化工原料和优良的溶剂，广泛的应用在医药、农药、膜行业、皮革行业、纺织行业等行业。上述行业在使用DMF/DMAC时，会产生含有DMF/DMAC的废气或者废水。
现有技术中没有对上述废气或者废水进行系统处理的综合方法。例如现有技术中在提浓时通过蒸汽压缩机再压缩，因为蒸汽压缩温度偏低，这样就需要增加大面积换热器进行换热，换热器形式多采用薄膜蒸发器，但薄膜蒸发器不适用于有结晶的物料，另外提浓过程中加热室温度控制比较高，二甲胺分解较多，需增设脱胺塔对二甲胺进行处理增大了蒸汽耗量、电能等处理成本。此外，现有技术中在精馏时不能解决当高浓度溶液含酸较高时，成品中脱下来的酸在脱酸塔中不断积累DMF或DMAC与甲酸或乙酸共沸的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统及方法，旨在解决背景技术中提出的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，包括：
废液提浓组件，用于对废液进行强制循环加热并进行闪蒸，以对闪蒸得到的气相进行提浓；
废气处理组件，用于对废气进行收集处理使其成为废液；以及
精馏脱酸组件，用于对废液进行精馏脱酸。
作为本发明进一步的方案：所述废液提浓组件包括依次连接的进料加热器、强制循环蒸发器、蒸发罐和提浓塔，其中，所述进料加热器用于使用蒸汽对废液进行预热，所述强制循环蒸发器用于使用蒸汽压缩机产生的二次压缩蒸汽对废液换热使其至沸腾状态，所述蒸发罐用于对沸腾状态的废液进行闪蒸，所述提浓塔用于对闪蒸出的气相进行提浓。
作为本发明再进一步的方案：所述精馏脱酸组件包括依次连接的精馏塔和脱酸塔，其中所述精馏塔用于对提浓得到的气相进行精馏，所述脱酸塔用于对精馏塔采出的液相进行脱酸，得到DMF/DMAC成品。
作为本发明再进一步的方案：所述废液提浓组件和精馏脱酸组件之间还设有二次蒸发装置，所述二次蒸发装置包括依次连接的二次加热器和二次蒸发罐，用于对提浓塔产物以及蒸发罐的液相进行二次蒸发。
作为本发明再进一步的方案：还包括用于对废气进行收集处理使其成为废液的废气处理组件。
作为本发明再进一步的方案：所述废气处理组件包括冷却装置、风机和喷淋吸收塔，所述冷却装置用于对废气进行降温，冷却装置和喷淋吸收塔之间的管道上安装有风机，所述喷淋吸收塔用于对废气进行喷淋吸收得到废液。
作为本发明再进一步的方案：还包括尾气处理组件，用于对精馏脱酸组件抽真空得到的尾气进行处理，所述尾气处理组件包括一级吸收塔和二级吸收塔，所述一级吸收塔和二级吸收塔分别通过酸液和水对尾气进行喷淋吸收。
本发明实施例的另一目的在于提供一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，包括以下步骤：
将废液泵计量后进行预热，预热完成后送入薄膜蒸发器使用蒸汽进行加热脱水，之后废液进入到强制循环加热器中与经过蒸汽压缩机产生的二次蒸汽换热至沸腾状态后，进入蒸发罐内闪蒸，气相进入提浓塔进行浓缩；
气相完成提浓后，与未蒸发的蒸发罐中的废液进入到二次加热器和二次蒸发罐内，进行气液分离；
分离得到的气相进入精馏塔中部，在精馏塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，水汽化逐板上升，DMF/DMAC则逐板下降，待含水量小于设定阈值时，由塔釜液相采出进入脱酸塔，所述精馏塔为真空状态；
所述脱酸塔为真空状态，在脱酸塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，DMF/DMAC汽化而逐板上升，对采出的气态DMF/DMAC冷凝存储即可。
作为本发明再进一步的方案：还对精馏塔在抽真空时产生的尾气依次进行酸液和水喷淋，以对尾气进行吸收。
作为本发明再进一步的方案：在对废液进行提浓时，控制蒸汽压缩机对蒸汽进行二次压缩以得到温度提升为10-20℃的二次蒸汽，同时，控制薄膜蒸发器温度为80-90℃，强制循环加热器温度为85-95℃，以防止二甲胺分解。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先其在提浓过程中，通过控制蒸汽压缩机、薄膜蒸发器和强制循环加热器的温度，以防止二甲胺分解，使得提浓后排出的水中二甲胺含量极低，在10-20PPm之间，使水能够回生产线循环使用，解决了现有多效蒸发提浓消耗一次蒸汽量大，成本高的问题；而且将PVP处理放在提浓工段进行大部分处理后，再经过进入精馏前二次蒸发再处理，保证进入精馏工段及后续脱酸工段没有PVP干扰，处理更为科学及时有效，成品中没有杂质；再者，对于含DMF/DMAC的废气也能进行处理，并把废气吸收处理前增加冷却装置，使得废气中DMF/DMAC大量回收，浓度大幅提高，使其废水不用再经过提浓设备直接精馏提纯，降低了能耗，节约了运营成本。
附图说明
图1为一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统的工作原理图。
图2为一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统中废气处理组件的结构示意图。
图3为一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统中提浓组件的结构示意图。
图4为一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统中精馏脱酸组件的结构示意图。
图5为一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统中尾气处理组件的结构示意图。
附图中：100-提浓组件、101-蒸汽压缩机、102-除水罐、103-进料加热器、104-蒸发罐、105-丝网除沫器、106-提浓塔、107-提浓塔再沸器、108-二次加热器、109-二次蒸发罐、110-二次除沫器、200-精馏脱酸组件、201-精馏塔、202-精馏塔再沸器、203-脱酸塔、204-脱酸塔再沸器、205-成品冷却器、206-成品出料罐、207-成品冷凝液罐、300-废气处理组件、301-冷却装置、302-风机、303-喷淋吸收塔、400-尾气处理组件、401-一级吸收塔、402-二级吸收塔、403-含盐水罐、404-酸液储罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1和3所示，为本发明一个实施例提供的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统的结构图，包括废液提浓组件100、精馏脱酸组件200和废气处理组件300，所述废液提浓组件100用于对废液进行强制循环加热并进行闪蒸，以对闪蒸得到的气相进行提浓；精馏脱酸组件200，用于对废液进行精馏脱酸，所述废气处理组件300用于对废气进行收集处理使其成为废液。
具体的来说，所述废液提浓组件100包括依次连接的进料加热器103、强制循环蒸发器、蒸发罐104和提浓塔106，其中，所述进料加热器103用于使用蒸汽对废液进行预热，进料加热器103预热使用的蒸汽，可以为强制循环蒸发器、蒸发罐104等部件中的含有余温的蒸汽，所述强制循环蒸发器用于使用蒸汽压缩机101产生的二次压缩蒸汽对废液换热使其至沸腾状态，当然，所述蒸汽压缩机101上还连接有除水罐102，以去除蒸汽中的液态水，所述蒸发罐104用于对沸腾状态的废液进行闪蒸，所述提浓塔106用于对闪蒸出的气相进行提浓，提浓塔106上连接有提浓塔再沸器107，对循环的废液进行加热，保证提浓效果，此外，在本实施例中，提浓塔106和蒸发罐104之间还设有丝网除沫器105，用以去除气相中含有的泡沫。
本实施例中，强制循环蒸发器与大流量强制循环泵配套使用，可以增加管道流速，提高换热器传热效率，使得换热器内的管束不易堵塞，延长设备的运行周期。
本实施例的一种情况中，所述提浓塔106的塔顶水一部分泵送回提浓塔106，一部分泵送至塔顶水罐供给车间循环使用。
而且在对废液进行提浓时，控制蒸汽压缩机对蒸汽进行二次压缩以得到温度提升为10-20℃的二次蒸汽，优选为15℃，同时，控制薄膜蒸发器温度为80-90℃，优选为85℃，强制循环加热器温度为85-95℃，优选为90℃，以防止二甲胺分解，使得提浓后排出的水中二甲胺含量极低在10-20PPm之间，使水能够回生产线循环使用。
如图4所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述精馏脱酸组件200包括依次连接的精馏塔201和脱酸塔203，其中所述精馏塔201用于对提浓得到的气相进行精馏，所述脱酸塔203用于对精馏塔采出的液相进行脱酸，得到DMF/DMAC成品，精馏塔201和脱酸塔203在作业时均为真空状态，真空度约为-0.090兆帕，冬天可达-0.093兆帕，将脱酸产生的少量甲酸或乙酸连续从塔底采出至中和罐中和成盐，再到干燥机干燥，盐与PVP一同挤出，可解决甲酸和乙酸的积累问题。
本实施例中，二次蒸发罐109的气相出口与精馏塔201连接，当气相自精馏塔201中部进入时，在精馏塔再沸器202与塔顶回流的共同作用下，水易汽化而逐板上升，DMF/DMAC则逐板下降，此时精馏塔201的塔顶蒸汽进入塔顶冷凝器与循环水换热成液态塔顶水，液态塔顶水一部分回送至精馏塔201内，另一部分泵送至气水分离罐；待精馏塔201内含水量≤200ppm时，由塔釜液相采出进入脱酸塔203，在脱酸塔再沸器204与塔顶回流的共同作用下，DMF/DMAC易汽化而逐板上升，脱酸塔203的塔顶蒸汽通过成品冷却器205与循环水换热得到液态DMF/DMAC，储存在成品冷凝液罐207中并泵送回脱酸塔204，经过多次循环后，气态的DMF/DMAC从脱酸塔203侧线出料，经过成品冷却器205的冷却后，得到液态DMF/DMAC储存在成品出料罐206中，并可根据需求泵送至最终的成品罐中。
而现有技术中，脱酸时多为塔顶直接出料，长期连续运行能力差，需要中间停车或间断，导致大量采出不合格品，不能保证成品品质达到以下指标：成品的品质可以达到水分含量≤150ppm，甲酸/乙酸≤25ppm，二甲胺≤10ppm。
如图4所示，作为本发明一个优选的实施例，所述废液提浓组件100和精馏脱酸组件200之间还设有二次蒸发装置，所述二次蒸发装置包括依次连接的二次加热器108和二次蒸发罐109，用于对提浓塔产物以及蒸发罐104的液相进行二次蒸发。
本实施例中，二次加热器108的入料端与提浓塔106和蒸发罐104连接，用于对提浓塔产物和蒸发罐104的液相进行二次加热，二次加热器108的出料端与二次蒸发罐109连接，在二次加热器108中与蒸汽进行换热至沸腾状后，废液进入蒸发罐内闪蒸，使气、液分离，二次蒸发罐109的气相出口处也可以设置二次除沫器110，作为优选的，二次加热器108和二次蒸发罐109也使用蒸汽作为热源。
如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述废气处理组件300包括冷却装置301、风机302和喷淋吸收塔303，所述冷却装置301用于对废气进行降温，冷却装置301和喷淋吸收塔303之间的管道上安装有风机302，所述喷淋吸收塔303用于对废气进行喷淋吸收得到废液。
本实施例中，冷却装置301为串联设置的多组，利用DMF/DMAC与水的潜热差异，冷却过程中DMF/DMAC先行冷却，使废气中70～80%的DMF/DMAC冷却下来并且浓度可高达80%以上，可直接送至高浓度中间储罐，直接进行精馏脱酸，含20～30%DMF/DMAC的废气再通过喷淋吸收塔303循环吸收成15%左右的溶液与废液一起进行提浓、精馏和脱酸，经过上述处理，喷淋吸收塔303的塔顶气体达到DMF/DMAC小于50mg/m³的环保标准排放。
如图5所示，作为本发明另一个优选的实施例，还包括尾气处理组件400，用于对精馏脱酸组件200抽真空得到的尾气进行处理，所述尾气处理组件400包括一级吸收塔401和二级吸收塔402，所述一级吸收塔401和二级吸收塔402分别通过酸液和水对尾气进行喷淋吸收，最后经活性炭吸附后达标排放。
本实施例中，一级吸收塔401和二级吸收塔402依次连接，且一级吸收塔401和二级吸收塔402还分别与含盐水罐403和酸液储罐404连接，且一级吸收塔401和二级吸收塔402均通过循环方式对尾气进行处理，即使尾气在一级吸收塔401和二级吸收塔402内循环运动。
如图1所示，本发明实施例还提供一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，包括以下步骤：
将废液泵计量后进行预热，预热完成后送入薄膜蒸发器使用蒸汽进行加热脱水，之后废液进入到强制循环加热器中与经过蒸汽压缩机产生的二次蒸汽换热至沸腾状态后，进入蒸发罐内闪蒸，气相进入提浓塔进行浓缩，所述提浓塔为真空状态；
气相完成提浓后，与未蒸发的蒸发罐中的废液进入到二次加热器和二次蒸发罐内，进行气液分离；
分离得到的气相进入精馏塔中部，在精馏塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，水汽化逐板上升，DMF/DMAC则逐板下降，待含水量小于设定阈值时，由塔釜液相采出进入脱酸塔，所述精馏塔为真空状态；
所述脱酸塔为真空状态，在脱酸塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，DMF/DMAC汽化而逐板上升，对采出的气态DMF/DMAC冷凝存储即可。
具体的来说，还对精馏塔在抽真空时产生的尾气依次进行盐水和酸液喷淋，以对尾气进行吸收，最后经过活性炭吸附尾气达标排放。
更具体的，即通过尾气处理组件400对抽真空得到的尾气进行处理，所述尾气处理组件400包括一级吸收塔401和二级吸收塔402，所述一级吸收塔401和二级吸收塔402分别通过酸液和水对尾气进行喷淋吸收，最后经过活性炭吸附尾气达标排放。
本实施例中，一级吸收塔401和二级吸收塔402依次连接，且一级吸收塔401和二级吸收塔402还分别与含盐水罐403和酸液储罐404连接，且一级吸收塔401和二级吸收塔402均通过循环方式对尾气进行处理，即使尾气在一级吸收塔401和二级吸收塔402内循环运动。
在对废液进行提浓时，控制蒸汽压缩机对蒸汽进行二次压缩以得到温度提升为10-20℃的二次蒸汽，优选为15℃，同时，控制薄膜蒸发器温度为80-90℃，优选为85℃，强制循环加热器温度为85-95℃，优选为90℃，以防止二甲胺分解。
上述实施例中，是对含有DMF/DMAC的废水进行处理，实际应用时，对于含有DMF/DMAC的废气，对废气进行冷却、喷淋吸收，将废气转化为废水状态，再进行处理即可，该方式在之前的实施例中也有体现，本实施例不对其进行再次说明。
有必要进行说明的是，上述实施例中，为了简化技术方案，便于理解，对于实际存在的管道、附属管道、以及管道上的阀门和泵、控制部件、储罐等设备上的传感、监控、计量设备等均未进行体现，而本领域技术人员在实际应用时，知道或者应该知道在布置本发明时需要在合适的地方布置上述部件。
本发明上述实施例提供了一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，并基于该DMF或DMAC废弃物处理系统提出了一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，首先其在提浓过程中，通过控制蒸汽压缩机、薄膜蒸发器和强制循环加热器的温度，以防止二甲胺分解，使得提浓后排出的水中二甲胺含量极低，在10-20PPm之间，使水能够回生产线循环使用，解决了现有多效蒸发提浓消耗一次蒸汽量大，成本高的问题，使提浓的综合成本由原来的120-150元/吨降至60-70元/吨，大大降低了企业的治理及回收成本，使企业运行费用降低；
其次，将PVP处理放在提浓工段进行大部分处理后，再经过进入精馏前二次蒸发再处理，保证进入精馏工段及后续脱酸工段没有PVP干扰，处理更为科学及时有效，成品中没有杂质；
再者，对于含DMF/DMAC的废气也能进行处理，并把废气吸收处理前增加冷却装置，使得废气中DMF/DMAC大量回收，浓度大幅提高，使其废水不用再经过提浓设备直接精馏提纯，降低了能耗，节约了运营成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，包括：
废液提浓组件，用于对废液进行强制循环加热并进行闪蒸，以对闪蒸得到的气相进行提浓；
废气处理组件，用于对废气进行收集处理使其成为废液；以及
精馏脱酸组件，用于对废液进行精馏脱酸。
2.根据权利要求1所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，所述废液提浓组件包括依次连接的进料加热器、强制循环蒸发器、蒸发罐和提浓塔，其中，所述进料加热器用于使用蒸汽对废液进行预热，所述强制循环蒸发器用于使用蒸汽压缩机产生的二次压缩蒸汽对废液换热使其至沸腾状态，所述蒸发罐用于对沸腾状态的废液进行闪蒸，所述提浓塔用于对闪蒸出的气相进行提浓。
3.根据权利要求1所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，所述精馏脱酸组件包括依次连接的精馏塔和脱酸塔，其中所述精馏塔用于对提浓得到的气相进行精馏，所述脱酸塔用于对精馏塔采出的液相进行脱酸，得到DMF/DMAC成品。
4.根据权利要求3所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，所述废液提浓组件和精馏脱酸组件之间还设有二次蒸发装置，所述二次蒸发装置包括依次连接的二次加热器和二次蒸发罐，用于对提浓塔产物以及蒸发罐的液相进行二次蒸发。
5.根据权利要求1所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，所述废气处理组件包括冷却装置、风机和喷淋吸收塔，所述冷却装置用于对废气进行降温，冷却装置和喷淋吸收塔之间的管道上安装有风机，所述喷淋吸收塔用于对废气进行喷淋吸收得到废液。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理系统，其特征在于，还包括尾气处理组件，用于对精馏脱酸组件抽真空得到的尾气进行处理，所述尾气处理组件包括一级吸收塔和二级吸收塔，所述一级吸收塔和二级吸收塔分别通过酸液和水对尾气进行喷淋吸收。
7.一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将废液泵计量后进行预热，预热完成后送入薄膜蒸发器使用蒸汽进行加热脱水，之后废液进入到强制循环加热器中与经过蒸汽压缩机产生的二次蒸汽换热至沸腾状态后，进入蒸发罐内闪蒸，气相进入提浓塔进行浓缩；
气相完成提浓后，与未蒸发的蒸发罐中的废液进入到二次加热器和二次蒸发罐内，进行气液分离；
分离得到的气相进入精馏塔中部，在精馏塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，水汽化逐板上升，DMF/DMAC则逐板下降，待含水量小于设定阈值时，由塔釜液相采出进入脱酸塔，所述精馏塔为真空状态；
所述脱酸塔为真空状态，在脱酸塔再沸器与塔顶回流的共同作用下，DMF/DMAC汽化而逐板上升，对采出的气态DMF/DMAC冷凝存储即可。
8.根据权利要求7所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，其特征在于，还对精馏塔在抽真空时产生的尾气依次进行酸液和水喷淋，以对尾气进行吸收。
9.根据权利要求7所述的一种DMF或DMAC废气废水串联处理方法，其特征在于，在对废液进行提浓时，控制蒸汽压缩机对蒸汽进行二次压缩以得到温度提升为10-20℃的二次蒸汽，同时，控制薄膜蒸发器温度为80-90℃，强制循环加热器温度为85-95℃，以防止二甲胺分解。
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