CN206955680U - 一种dmf废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种DMF废水处理装置,该装置包括预处理系统(1‑1)、一级低压精馏系统和二级低压精馏系统,所述一级低压精馏系统包括精馏塔(2‑1)、机械式压缩机(2‑2)和精馏塔再沸器(2‑3),所述二级低压精馏系统包括精馏塔(3‑1)、蒸汽喷射泵(3‑2)和精馏塔再沸器(3‑3)。与传统三塔处理装置相比,本实用新型的整个装置可在低负压状态下操作,从而可有效减少DMF的分解量,避免产生大量更难处理的二甲胺废水;系统带有预处理装置,可有效解决设备结垢、堵塞严重的问题;且根据DMF废水的特性,在不同环节设计不同的热泵,充分发挥两种不同类型热泵的优势,节能效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种DMF废水处理装置。
背景技术
聚氨酯(PU)合成革产生于20世纪七十年代末,发展于20世纪的九十年代,是塑料工业的一个重要组成部分,在国民经济各个行业中被广泛使用,其应用领域遍及人们日常生活的方方面面。在PU合成革生产过程中大量使用的N,N-二甲基甲酰胺(简称DMF)是一种极性溶剂,有“万能溶剂”之美称。DMF在PU合成革工业中作为溶剂广泛应用于PU合成革表面处理过程和二层皮湿法移膜表面处理工艺。由于DMF仅作为载体溶剂而不发生化学反应,在量上几乎没有损耗,而是全部进入生产废水中。每年仅合成革行业排放的含DMF废水约1亿吨。
DMF具有生物毒性,人体长期接触或吸入会阻碍造血机能,并造成肝脏障碍,还会对大气和水造成严重污染。DMF价值较高,为了消除DMF废水对环境的影响,也为了降低企业生产成本,必须对DMF废水进行回收并循环使用。
目前PU合成革企业大部分采用多效精馏的工艺处理回收DMF废水中的DMF,回收成本的80%左右用于热能消耗上,存在回收高能耗的问题。同时,该工艺由于操作温度高,造成DMF分解严重,产生大量更难处理的二甲胺废水,并伴有设备结垢、堵塞严重的问题。因此,要使PU合成革行业持续发展,必须做到PU合成革清洁生产,解决环保和高能耗的问题。
中国专利CN201510092727.1公开了一种DMF废水处理装置及方法,提出采用减压精馏塔和分隔壁精馏塔或三塔精馏的工艺,该工艺用到两台蒸汽压缩机、一台DMF压缩机,实现二次蒸汽的循环利用,具有一定的节能效果。其不足之处是,采用两台蒸汽压缩机进行预浓缩,节能效果非常有限,且采用DMF压缩机提高DMF蒸汽的温度和压力,为DMF精馏塔供热,DMF的温度得以提高,分解会非常严重,进而产生更难处理的二甲胺废水;该工艺理论可行,但缺乏可操作性。
中国专利CN201410364484.8公开了带热泵的双效精馏法处理低浓度DMF废水的工艺,提出利用减压精馏塔塔顶蒸汽为闪蒸塔塔釜物料提供热源,减压精馏塔塔釜物料经过DMF压缩机为闪蒸塔塔顶冷凝提供冷源。该工艺理论分析有误,减压精馏塔的压力控制远高于闪蒸塔压力,而减压精馏塔塔釜物料经过DMF压缩机压缩后提高了热值,还为闪蒸塔塔顶冷凝提供冷源,理论与逻辑有误,没有可实施性。
中国科技论文——《MVR热泵精馏处理回收稀DMAC水溶液》提出三种MVR热泵精馏工艺,其中一种工艺为MVR-常规两塔精馏工艺,DMAC预浓缩塔的塔顶二次蒸汽采用MVR热泵压缩后为预浓缩塔塔釜供热,DMAC精馏塔由外部蒸汽供热。该工艺可操作性强,节能效果较好,不足之处在于DMAC精馏塔的二次蒸汽仍然无法利用,消耗较大量的冷却水;而且没有预处理,无法解决精馏塔结垢堵塞的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种DMF废水处理装置,以解决传统DMF废水处理装置能耗高的问题,同时解决设备结垢和堵塞的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
一种DMF废水处理装置,包括一级低压精馏系统和二级低压精馏系统;所述一级低压精馏系统包括精馏塔2-1、机械式压缩机2-2、精馏塔再沸器2-3;所述二级低压精馏系统包括精馏塔3-1、蒸汽喷射泵3-2、精馏塔再沸器3-3;
所述精馏塔2-1的塔顶连接所述机械式压缩机2-2,所述机械式压缩机2-2连接所述精馏塔再沸器2-3,所述精馏塔2-1的中下段通过连接所述精馏塔再沸器2-3形成回路;
所述精馏塔3-1的塔顶连接所述蒸汽喷射泵3-2,所述蒸汽喷射泵3-2连接所述精馏塔再沸器3-3,所述精馏塔3-1的中下段通过连接所述精馏塔再沸器3-3形成回路。
优选地,所述一级低压精馏系统还包括冷凝水泵2-4、精馏塔釜液泵2-5。
进一步优选地,所述精馏塔再沸器2-3通过所述冷凝水泵2-4连接所述精馏塔2-1中上段进料口和冷凝水出水口。
进一步优选地,所述精馏塔釜液泵2-5连接精馏塔3-1的中段进料口。
优选地,所述二级低压精馏系统还包括冷凝水泵3-4、精馏塔釜液泵3-5。
进一步优选地,所述精馏塔再沸器3-3通过所述冷凝水泵3-4连接所述精馏塔3-1中上段进料口和冷凝水出水口。
优选地,所述DMF废水处理装置还包括预处理系统1-1,所述预处理系统1-1是过滤精度达到0.05-2μm的微滤或超滤系统,所述预处理系统1-1连接所述精馏塔2-1的中段。
进一步优选地,所述微滤或超滤系统中使用的滤膜的材料包括PE、PES、PVC、PVDF、陶瓷、不锈钢、钛及钛合金中的一种。
进一步优选地,所述滤膜的形状包括中空纤维、卷式膜、管式膜、板式膜。
进一步优选地,所述滤膜为PE管式膜、PVDF管式膜及陶瓷管式膜、板式膜中的一种。
上述DMF废水处理装置的处理工艺,包括以下步骤:
(1)DMF废水流入精馏塔2-1中;
(2)DMF废水经精馏塔2-1精馏分离后,精馏塔2-1的塔顶水蒸汽由机械式压缩机2-2压缩升温后送入精馏塔再沸器2-3,为精馏塔再沸器2-3供热,得到的冷凝水经冷凝水泵2-4一部分回流至精馏塔2-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出;
(3)精馏塔2-1塔底得到的DMF浓缩废水一部分经精馏塔釜液泵2-5送入精馏塔3-1,一部分经精馏塔再沸器2-3加热后回流至精馏塔2-1;
(4)流入精馏塔3-1的DMF浓缩废水精馏分离后,精馏塔3-1的塔顶的水蒸汽在蒸汽喷射泵3-2处与高压蒸汽混合后送入精馏塔再沸器3-3,为精馏塔再沸器3-3供热,得到的冷凝水经冷凝水泵3-4后一部分回流至精馏塔3-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出;
(5)精馏塔3-1塔底的冷凝液一部分流入精馏塔再沸器3-3,经加热后回流至精馏塔3-1,一部分由精馏塔釜液泵3-5送出,得到DMF产品。
所述DMF废水流入精馏塔2-1前先经过预处理系统1-1处理。
优选地,所述精馏塔2-1是负压精馏塔,操作温度为60-100℃,操作压力0.02-0.1MPa,塔顶回流比为0.7-5。
优选地,所述精馏塔3-1是负压精馏塔,操作温度为60-100℃,操作压力0.02-0.1MPa,塔顶回流比为0.7-3。
优选地,所述机械式压缩机2-2的压缩比为1.3-2.0,可提供温升15-20℃。
优选地,所述蒸汽喷射泵3-2处通入的高压蒸汽的压力为0.6-1.2MPa。
本实用新型的有益效果:本实用新型提出一种DMF废水处理装置,整个装置可在低负压状态下操作,从而可有效减少DMF的分解量,避免产生大量更难处理的二甲胺废水;系统带有预处理系统,可有效解决设备结垢、堵塞严重的问题;且根据DMF废水的特性,在不同环节设计不同的热泵,充分发挥两种不同类型热泵的优势,节能效果显著。
附图说明
图1所示为本实用新型的示意图。
其中:1-1,预处理系统;2-1,精馏塔;2-2,机械式压缩机;2-3,精馏塔再沸器;2-4,冷凝水泵;2-5,精馏塔釜液泵;3-1,精馏塔;3-2,蒸汽喷射泵;3-3,精馏塔再沸器;3-4,冷凝水泵;3-5,精馏塔釜液泵。
具体实施方式
一种DMF废水处理装置如图1所示,包括一级低压精馏系统和二级低压精馏系统,所述一级低压精馏系统包括精馏塔2-1、机械式压缩机2-2、精馏塔再沸器2-3、冷凝水泵2-4和精馏塔釜液泵2-5,所述二级低压精馏系统包括精馏塔3-1、蒸汽喷射泵3-2、精馏塔再沸器3-3、冷凝水泵3-4和精馏塔釜液泵3-5;
所述精馏塔2-1的塔顶连接所述机械式压缩机2-2,所述机械式压缩机2-2连接所述精馏塔再沸器2-3,所述精馏塔2-1的中下段通过连接所述精馏塔再沸器2-3形成回路,所述精馏塔再沸器2-3通过所述冷凝水泵2-4连接所述精馏塔2-1中上段进料口和冷凝水出水口,所述精馏塔釜液泵2-5连接精馏塔3-1的中段进料口;
所述精馏塔3-1的塔顶连接所述蒸汽喷射泵3-2,所述蒸汽喷射泵3-2连接所述精馏塔再沸器3-3,所述精馏塔3-1的中下段通过连接所述精馏塔再沸器3-3形成回路,所述精馏塔再沸器3-3通过所述冷凝水泵3-4连接所述精馏塔3-1中上段进料口和冷凝水出水口,所述精馏塔3-1的塔底连接所述精馏塔釜液泵3-5;
还可以包括预处理系统1-1,所述预处理系统1-1连接所述精馏塔2-1的中段。
实施例1
一种低压双效双热泵精馏法处理DMF废水的工艺,包括以下步骤:
(1)DMF废水经过滤精度为0.05μm的PE管式滤膜预处理系统1-1处理后,流入精馏塔2-1中;
(2)在精馏塔2-1温度为60℃、压力为0.02MPa的操作条件下,DMF废水精馏分离后,塔顶的水蒸汽由机械式压缩机2-2压缩升温20℃后送入精馏塔再沸器2-3,为精馏塔再沸器2-3供热,得到的冷凝水经冷凝水泵2-4后一部分回流至精馏塔2-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为0.7;
(3)精馏塔2-1塔底得到的DMF浓缩废水一部分经精馏塔釜液泵2-5送入精馏塔3-1,一部分经精馏塔再沸器2-3加热后回流至精馏塔2-1;
(4)在精馏塔3-1温度为60℃、压力为0.02MPa的操作条件下,流入精馏塔3-1的DMF浓缩废水精馏分离后,塔顶的水蒸汽在蒸汽喷射泵3-2处与1.2MPa的高压蒸汽混合升温后流入精馏塔再沸器3-3,为精馏塔再沸器3-3供热,得到的冷凝水经精馏塔冷凝水泵3-4后一部分回流至精馏塔3-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为0.7;
(5)精馏塔3-1塔底的冷凝液一部分流入精馏塔再沸器3-3,经加热后回流至精馏塔3-1,一部分由精馏塔釜液泵3-5送出,得到DMF产品。
实施例2
一种低压双效双热泵精馏法处理DMF废水的工艺,包括以下步骤:
(1)DMF废水经过滤精度为1.2μm的PVDF管式滤膜预处理系统1-1处理后,流入精馏塔2-1中;
(2)在精馏塔2-1温度为80℃、压力为0.05MPa的操作条件下,DMF废水经精馏分离后,塔顶的水蒸汽由机械式压缩机2-2压缩升温18℃后送入精馏塔再沸器2-3,为精馏塔再沸器2-3供热,得到的冷凝水经精馏塔冷凝水泵2-4后一部分回流至馏塔2-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为3;
(3)精馏塔2-1塔底得到的DMF浓缩废水一部分经精馏塔釜液泵2-5送入精馏塔3-1,一部分经精馏塔再沸器2-3加热后回流至精馏塔2-1;
(4)在精馏塔3-1温度为80℃、压力为0.05MPa的操作条件下,流入精馏塔3-1的DMF浓缩废水精馏分离后,塔顶的水蒸汽在蒸汽喷射泵3-2处与1.2MPa的高压蒸汽混合升温后流入精馏塔再沸器3-3,为精馏塔再沸器3-3供热,得到的冷凝水经精馏塔冷凝水泵3-4后一部分回流至精馏塔3-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为2;
(5)精馏塔3-1塔底冷凝液一部分流入精馏塔再沸器3-3,经加热后回流至精馏塔3-1,一部分由精馏塔釜液泵3-5送出,得到DMF产品。
实施例3
一种低压双效双热泵精馏法处理DMF废水的工艺,包括以下步骤:
(1)DMF废水经过滤精度2μm的陶瓷管式膜预处理系统1-1处理后送入精馏塔2-1中;
(2)在精馏塔2-1温度为100℃、压力为0.1MPa的操作条件下,DMF废水精馏分离后,塔顶的水蒸汽由机械式压缩机2-2压缩升温15℃后送入精馏塔再沸器2-3,为精馏塔再沸器2-3供热,得到的冷凝水经精馏塔冷凝水泵2-4后一部分回流至精馏塔2-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为5;
(3)精馏塔2-1塔底得到的DMF浓缩废水一部分经精馏塔釜液泵2-5送入精馏塔3-1,一部分经精馏塔再沸器2-3加热后回流至精馏塔2-1;
(4)在精馏塔3-1温度为100℃、压力0.1MPa的操作条件下,流入精馏塔3-1的DMF浓缩废水精馏分离后,塔顶的水蒸汽在蒸汽喷射泵3-2处与1.2MPa的高压蒸汽混合升温后流入精馏塔再沸器3-3,为精馏塔再沸器3-3供热,得到的冷凝水经精馏塔冷凝水泵3-4后一部分回流至精馏塔3-1,一部分通过蒸馏水出料口直接采出,塔顶回流比为3;
(5)精馏塔3-1塔底冷凝液一部分流入精馏塔再沸器3-3,经加热后回流至精馏塔3-1,一部分由精馏塔釜液泵3-5送出,得到DMF产品。
将实施例1中的DMF废水处理工艺与传统的三塔精馏处理工艺比较,结果列在表1中。
表1实施例1的处理工艺与传统的三塔精馏处理工艺的比较
由表1,实施例1的工艺整个系统均在低负压状态下操作,可有效减少DMF的分解量,避免产生大量更难处理的二甲胺废水,解决DMF废水处理的环保难题;系统带有预处理装置,可有效解决设备结垢、堵塞严重的问题;且根据DMF废水的特性,在不同环节设计不同的热泵,充分发挥两种不同类型热泵的优势,节能效果显著,与传统三效精馏处理DMF废水工艺比较,节省能耗35%,具有显著的经济实用性及经济效益。
Claims (4)
1.一种DMF废水处理装置,其特征在于,包括预处理系统(1-1)、一级低压精馏系统和二级低压精馏系统,所述一级低压精馏系统包括精馏塔(2-1)、机械式压缩机(2-2)、精馏塔再沸器(2-3)、冷凝水泵(2-4)、精馏塔釜液泵(2-5);所述二级低压精馏系统包括精馏塔(3-1)、蒸汽喷射泵(3-2)、精馏塔再沸器(3-3)、冷凝水泵(3-4)、精馏塔釜液泵(3-5);
所述预处理系统(1-1)是过滤精度达到0.05-2μm的微滤或超滤系统,所述预处理系统(1-1)连接所述精馏塔(2-1)的中段;
所述精馏塔(2-1)的塔顶连接所述机械式压缩机(2-2),所述机械式压缩机(2-2)连接所述精馏塔再沸器(2-3),所述精馏塔(2-1)的中下段通过连接所述精馏塔再沸器(2-3)形成回路,所述精馏塔再沸器(2-3)通过所述冷凝水泵(2-4)连接所述精馏塔(2-1)中上段进料口和冷凝水出水口,所述精馏塔釜液泵(2-5)连接精馏塔(3-1)的中段进料口;
所述精馏塔(3-1)的塔顶连接所述蒸汽喷射泵(3-2),所述蒸汽喷射泵(3-2)连接所述精馏塔再沸器(3-3),所述精馏塔(3-1)的中下段通过连接所述精馏塔再沸器(3-3)形成回路,所述精馏塔再沸器(3-3)通过所述冷凝水泵(3-4)连接所述精馏塔(3-1)中上段进料口和冷凝水出水口。
2.根据权利要求1所述的一种DMF废水处理装置,其特征在于,所述微滤或超滤系统中使用的滤膜的材料包括PE、PES、PVC、PVDF、陶瓷、不锈钢、钛及钛合金中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种DMF废水处理装置,其特征在于,所述滤膜的形状包括中空纤维、卷式膜、管式膜、板式膜。
4.根据权利要求2或3所述的一种DMF废水处理装置,其特征在于,所述滤膜为PE管式膜、PVDF管式膜及陶瓷管式膜、板式膜中的一种。
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