CN210085181U - 去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，处理装置包括减压蒸馏塔、气提塔，所述减压蒸馏塔塔顶出口与所述气提塔进料口连通所述减压蒸馏塔用于对送入的碳纤维废水减压蒸馏处理，从塔顶馏出丙烯腈和水的混合物；所述气提塔是通过压缩空气来蒸发出水中丙烯腈。碳纤维生产的废水原料在减压蒸馏塔中得到分离处理，塔顶馏出的高浓度丙烯腈水溶液送入气提塔，塔顶排出高含量丙烯腈废气，使得丙烯腈大部分脱除，废水中丙烯腈的浓度从2‑3％，降低到0.10‑0.15％，或再将含低浓度丙烯腈的废水泵至凝固浴储罐，达到丙烯腈对环境的零排放。
Description
技术领域
本实用新型属于化纤废水处理技术领域，具体涉及一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置。
背景技术
聚丙烯腈基碳纤维在生产过程中会排放含一定浓度的二甲基亚砜与丙烯腈废水。其中丙烯腈的去除是后续二甲基亚砜分离回收的前提，如随污水直接排放,不仅破坏水体生态系统,还危害人类的健康。含丙烯腈的生产污水主要产生自聚合、纺丝和溶剂回收等工艺环节，成分复杂，常含有低分子聚合物。
目前多采用的处理方法有空气曝气氧化、Fenton氧化、紫外灯、絮凝沉降等综合工序进行预处理，去除废水中难生化处理的高浓度的丙烯腈及其低聚物，这类物质进入生化系统后不仅影响生化系统的正常运行，而且增大了有机物降解的负荷；同时这些低分子聚合物易堵塞填料，降低填料的比表面积，丙烯腈去除率低，增加了废水生化处理难度。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，能够去除废水中大部份丙烯腈，去除率高。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，包括减压蒸馏塔、气提塔，所述减压蒸馏塔塔顶出口与所述气提塔的液体进料口连通；所述减压蒸馏塔用于对送入的碳纤维废水减压蒸馏处理，从塔顶馏出丙烯腈和水的混合物；所述气提塔是通过压缩空气来蒸发出水中丙烯腈。
优选的，处理装置还包括冷凝器，所述冷凝器设在所述减压蒸馏塔与所述气提塔之间的管路上，对所述减压蒸馏塔的塔顶馏出物进行冷凝处理。
优选的，处理装置还包括与所述减压蒸馏塔进料口连通的预热器，所述预热器对送入所述减压蒸馏塔的物料进行加热。
优选的，处理装置还包括原料罐，所述原料罐与所述预热器连接。
优选的，所述气提塔的塔底出料口与所述原料罐连接。
优选的，所述减压蒸馏塔包括再沸器。
优选的，所述冷凝器与所述气提塔之间设有缓冲罐，所述缓冲罐收集所述冷凝器冷凝后的物料。
优选的，所述减压蒸馏塔的塔底出口与所述原料罐连接。
本实用新型提供的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，包括减压蒸馏塔、气提塔，所述减压蒸馏塔塔顶出口与所述气提塔进料口连通。碳纤维生产的废水原料在减压蒸馏塔中得到分离处理，塔顶馏出的高浓度丙烯腈水溶液送入气提塔，塔顶排出高含量丙烯腈废气，使得丙烯腈大部分脱除，废水中丙烯腈的浓度从2-3％，降低到0.10-0.15％，或再将含低浓度丙烯腈的废水泵至凝固浴储罐，达到丙烯腈对环境的零排放。
本实用新型利用碳纤维生产废水中丙烯腈、水和二甲基亚砜三种物质在一定真空度下的沸点不同对其进行分离，几乎全部丙烯腈和少部分水被蒸馏至塔顶冷却至废水缓冲罐，而全部二甲基亚砜和大部分水落到塔釜被泵至二甲基亚砜回收系统，且整个生产过程自动化程度高，过程能耗少，为大规模的连续化生产应用提供的一定的优势。
本实用新型通过合理设计，有效去除碳纤维生产废水中丙烯腈，整个工艺流程合理且容易控制、自动化程度高且过程能耗低，产品质量高且稳定性好，是一种高效可行除碳纤维生产废水中丙烯腈的方法。
本实用新型针对碳纤维生产废水的物理化学性质，将整个装置系统选定为 316L不锈钢材质，完全解决了分离工艺中材质耐腐蚀性能的问题，保证了后续二甲基亚砜分离回收产品的质量和稳定性控制。
附图说明
图1为本实用新型实施例的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置的结构示意图。
附图标记表示为：
1、废水塔；11、再沸器；2、气提塔；3、冷凝器；4、预热器；5、凝固浴储罐；6、缓冲罐。
具体实施方式
结合附图1所示，本实用新型的实施例，公开了一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，包括废水塔1、气提塔2，所述废水塔1的塔顶出口与所述气提塔2的液体进料口连通；所述废水塔1用于对送入的碳纤维废水减压蒸馏处理，从塔顶馏出丙烯腈和水的混合物；所述气提塔2是通过压缩空气来蒸发出水中丙烯腈。
废水塔1是一种减压蒸馏塔，由于碳纤维废水原料是含丙烯腈和二甲基亚砜的水溶液，丙烯腈在减压蒸馏塔内进行减压蒸馏时，由塔顶馏出丙烯腈和水的混合物，该混合物再送入气提塔处理，由压缩空气将其中的丙烯腈吹脱出，送到锅炉或碳化焚烧炉处理；减压蒸馏塔的塔底为只含二甲基亚砜的水溶液。图1中箭头所指的方向为物料流动的方向。
具体来说，含丙烯腈和二甲基亚砜的水溶液从凝固浴储罐5中泵送至预热器4，加热到一定温度送入废水塔1，废水塔1物料经塔底再沸器11加热后不断汽化至塔顶，再由与塔顶蒸汽出口连接的冷凝器3换热冷凝，冷凝成液体进入缓冲罐6。缓冲罐6中液体到达一定高度后，小部分留在缓冲罐6做液封作用，大部分物料经气提塔2釜循环泵送入气提塔顶，且在气提塔2中不断循环，同时气提塔2底利用压缩装置空气进行吹脱，使其中的大部分丙烯腈与水分离，化为气相被送至锅炉中焚烧处理，气提塔2塔底物料，若丙烯腈含量达不到排放标准可继续返回至凝固浴储罐5，如合格可作污水采出。
废水塔1和气提塔2的内部构件均为高效规整填料组成；所述的废水塔1 再沸器11采用强制循环再沸器进行塔釜加热。
废水塔1和气提塔2的塔体及填料，以及两者的连接管线均为316L不锈钢材质制成。
原料经预热器4加热后进入废水塔1，塔顶的馏出物为丙烯腈的含量较高的水溶液，送入缓冲罐6，同时塔底为脱除了丙烯腈的二甲基亚砜水溶液进入二甲基亚砜回收系统处理，其中几乎不含丙烯腈。若含有少量丙烯腈，可返送至凝固浴储罐5。
缓冲罐6中的丙烯腈与水的混合溶液经气提塔2循环泵不断循环送入气提塔2的入料口，再结合压缩装置吹入压缩空气进行吹脱，气提塔2常压操作，气提塔2顶含丙烯腈的废气送去锅炉或碳化焚烧炉焚烧；气提塔2底部含丙烯腈较低的废水再次送至凝固浴储罐5，如达到排放标准，可直接去污水处理。
其中凝固浴储罐5中物料是水、二甲基亚砜与丙烯腈的三元组分，不含丙烯腈低聚物，二甲基亚砜质量百分比含量在5.0％-50％，丙烯腈质量百分比含量≤5％，原料的进料量为0.5t/h-2t/h，具体的操作条件为：
废水塔1的塔顶压力为-0.04±0.01Mpa，塔顶温度约85±15℃，塔内温度约为88±10℃，塔内加热蒸汽流量控制45-90m3/h，使废水塔1缓冲罐6的采出量为50-100kg/h，塔釜物料送入二甲基亚砜回收系统。
缓冲罐6中的物料经输送泵送入气提塔2塔顶，气提塔2塔底采用压缩空气进气，空气流量控制在40-100m3/h，吹脱塔顶气相送入锅炉或碳化焚烧炉进行处理，塔釜污水送回至凝固浴或去污水处理。
实施例1
针对国内碳纤维生产的聚丙烯腈聚合和纺丝过程中产生的二甲基亚砜废水中丙烯腈小分子的脱除。将凝固浴中，二甲基亚砜和丙烯腈质量百分比分别为22.36％和0.27％，原料经预热器加热到75.2℃进入废水塔，塔釜温度为89.2℃，塔顶温度为86.4℃，塔顶压力为-0.04Mp，塔底得到不含丙烯腈的纯度为25.38％二甲基亚砜水溶液，进入二甲基亚砜回收系统。同时废水缓冲罐中得到不含二甲基亚砜的纯度为3.12％的丙烯腈水溶液，再经输送泵送入气提塔塔顶，气提塔塔底采用空气进气，空气吹脱塔顶气相送入锅炉或碳化焚烧炉进行处理，当凝固浴原料进料量为1t/h，空气流量控制在40m3/h，塔釜中得到纯度为0.23％的丙烯腈水溶液，吹脱率达到90％以上；当空气流量控制在70m3/h，塔釜中得到纯度为0.21％的丙烯腈水溶液，吹脱量不呈比例变化，吹脱率达到92％以上；可将釜底产物送回至凝固浴或去污水处理。
实施例2
针对国内碳纤维生产的聚丙烯腈聚合和纺丝过程中产生的二甲基亚砜废水中丙烯腈小分子的脱除。将凝固浴中，二甲基亚砜和丙烯腈质量百分比分别为43.29％和0.15％，原料经预热器加热到79.1℃进入废水塔，塔釜温度为97.4℃，塔顶温度为87.2℃，塔顶压力为-0.04Mp，塔底得到不含丙烯腈的纯度为49.17％二甲基亚砜水溶液，后进入二甲基亚砜回收系统。同时废水缓冲罐中得到不含二甲基亚砜的纯度为2.05％的丙烯腈水溶液，再经输送泵送入气提塔塔顶，气提塔塔底采用空气进气，空气吹脱塔顶气相送入锅炉或碳化焚烧炉进行处理，当凝固浴原料进料量为1t/h，空气流量控制在40m3/h，塔釜中得到纯度为0.17％的丙烯腈水溶液，吹脱率达到90％以上；当空气流量控制在50m3/h，塔釜中得到纯度为0.16％的丙烯腈水溶液，吹脱量同时不呈比例变化，吹脱率达到90％以上；可将釜底产物送回至凝固浴或去污水处理。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，包括减压蒸馏塔、气提塔，所述减压蒸馏塔塔顶出口与所述气提塔的液体进料口连通；所述减压蒸馏塔用于对送入的碳纤维废水减压蒸馏处理，从塔顶馏出丙烯腈和水的混合物；所述气提塔是通过压缩空气来蒸发出水中丙烯腈。
2.根据权利要求1所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，处理装置还包括冷凝器，所述冷凝器设在所述减压蒸馏塔与所述气提塔之间的管路上，对所述减压蒸馏塔的塔顶馏出物进行冷凝处理。
3.根据权利要求1或2所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，处理装置还包括与所述减压蒸馏塔进料口连通的预热器，所述预热器对送入所述减压蒸馏塔的物料进行加热。
4.根据权利要求3所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，处理装置还包括原料罐，所述原料罐与所述预热器连接。
5.根据权利要求4所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，所述气提塔的塔底出料口与所述原料罐连接。
6.根据权利要求1所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，所述减压蒸馏塔包括再沸器。
7.根据权利要求2所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，所述冷凝器与所述气提塔之间设有缓冲罐，所述缓冲罐收集所述冷凝器冷凝后的物料。
8.根据权利要求4所述的去除碳纤维生产废水中丙烯腈的处理装置，其特征在于，所述减压蒸馏塔的塔底出口与所述原料罐连接。
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| CN115559024A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-03 | 山西钢科碳材料有限公司 | 废聚丙烯腈溶液回收利用方法 |
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