申請日2014.11.10

　　公開(公告)日2016.06.08

　　IPC分類號C07C231/24; C07C233/05

　　摘要

　　含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法及設備，涉及蒸餾純化含較少二甲基乙酰胺廢水的方法及設備;包括減壓、低溫多級濃縮的步驟和蒸發(fā)、精餾的步驟。設備包括：一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、蒸發(fā)罐、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔。本發(fā)明具有本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種能耗低、回收率高，DMAc分解少，不污染環(huán)境、塔頂水中COD含量少，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

　　權利要求書

　　1.一種含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法，其特征在于包括以下步驟：

　　步驟1：將含有1-10%DMAc、低沸物和高沸物的廢水經原液泵送入一級濃縮塔進行一級濃縮，一級濃縮塔塔底溫度42-46℃，塔頂溫度39-43℃;

　　步驟2：待一級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升0.2%-0.5%時由一級出料泵送入二級濃縮塔進行二級濃縮，二級濃縮塔塔底溫度55℃-59℃，塔頂溫度52℃-56℃;

　　步驟3：待二級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升0.6%-1.5%時由二級出料泵送至三級濃縮塔進行三級濃縮，三級濃縮塔塔底溫度68℃-72℃，塔頂溫度65℃-69℃;

　　步驟4：待三級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升2%-3%時由三級出料泵送入蒸發(fā)罐，然后進入進料加熱器，與蒸汽進行換熱至沸騰后，進入蒸發(fā)罐內閃蒸，使氣、液分離，氣相進入四級濃縮塔進行四級濃縮，四級濃縮塔塔底溫度81℃-85℃，塔頂溫度78℃-82℃;蒸發(fā)罐內未蒸發(fā)的液相與三級出料泵送入蒸發(fā)罐的液體混合后經進料循環(huán)泵進入進料加熱器繼續(xù)蒸發(fā);

　　步驟5：待四級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度達到18%-25%時由四級出料泵送至精餾塔中部，在精餾塔再沸器與塔頂回流的共同作用下，水易汽化而逐板上升，DMAc則逐板下降;

　　步驟6：待精餾塔塔釜中DMAc含水<150ppm時，由精餾塔塔釜液相采出進入脫酸塔，DMAc產品由脫酸塔上部側線采出，經純DMAc冷卻器冷卻后進入DMAc出料罐;

　　上述步驟中一至三級濃縮塔用熱設備的溫度控制由蒸汽調節(jié)閥調節(jié)蒸汽流量控制;各級濃縮塔、蒸發(fā)罐、精餾塔和脫酸塔的能量利用方法為：四級濃縮塔的再沸器、進料加熱器、精餾塔再沸器和脫酸塔再沸器能源為一次蒸汽加熱;四級濃縮塔塔頂蒸汽加熱三級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入四塔塔頂液罐;三級濃縮塔塔頂蒸汽加熱二級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入三塔塔頂液罐;二級濃縮塔塔頂蒸汽加熱一級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入二塔塔頂液罐;一級濃縮塔塔頂蒸汽進入一級濃縮塔塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)塔頂水后進入一塔塔頂液罐;

　　一級濃縮塔塔頂水一部分由一級濃縮塔回流泵送回一級濃縮塔、一部分由一級濃縮塔出水泵送至二塔塔頂液罐，二級濃縮塔塔頂水一部分由二級濃縮塔回流泵送回二級濃縮塔、一部分由二級濃縮塔出水泵送至三塔塔頂液罐，三級濃縮塔塔頂水一部分由三級濃縮塔回流泵送回三級濃縮塔、一部分由三級濃縮塔出水泵送至四塔塔頂液罐，四級濃縮塔塔頂水一部分由四級濃縮塔回流泵送回四級濃縮塔、一部分由四塔出水泵送入罐區(qū)塔頂水罐回生產線重復使用或者送入污水處理池進行處理;

　　精餾塔塔頂蒸汽進入精餾塔塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)塔頂水，一部分由精餾塔回流泵送回精餾塔重復使用，一部分由精餾塔出水泵送至四塔塔頂水罐;脫酸塔塔頂蒸汽進入DMAc冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)DMAc，全部由DMAc回流泵送回脫酸塔;四個濃縮塔、精餾塔及脫酸塔均為真空操作，其真空度分別為：一級濃縮塔在-0.09MPa至-0.095MPa之間、二級濃縮塔在-0.08MPa至-0.086MPa之間、三級濃縮塔在-0.06MPa至-0.07MPa之間、四級濃縮塔在-0.04MPa至-0.052MPa之間、精餾塔在-0.085MPa至-0.095MPa之間、脫酸塔在-0.08MPa至-0.09MPa之間。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法，其特征在于所述的蒸發(fā)罐內未蒸發(fā)的液相在工作120小時后，每處理1~3小時廢水，由蒸發(fā)罐的排渣口排出蒸發(fā)罐容積1%~3%的液相進入干燥機預干燥，每處理6天廢水，干燥機內干燥后的流體由PVP濃液泵泵送入螺桿擠出機擠出PVP。

　　3.用于實現(xiàn)權利要求1所述的方法的一種含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化設備，其特征在于包括：一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、蒸發(fā)罐、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔;一級濃縮塔塔頂蒸汽出口經塔頂冷凝器與一級濃縮塔塔頂液罐進口相連，一級濃縮塔塔頂液罐出口分別經一級回流泵和一級出水泵與一級濃縮塔加水口和二級濃縮塔塔頂液罐入口相連，一級濃縮塔出料泵與二級濃縮塔進料口相連，二級濃縮塔塔頂蒸汽出口與一級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，一級濃縮塔的再沸器熱源出口與二級濃縮塔的塔頂液罐入口相連，二級濃縮塔塔頂液罐出口分別經二級回流泵和二級出水泵與二級濃縮塔加水口和三級濃縮塔塔頂液罐入口相連;二級濃縮塔出料泵與三級濃縮塔進料口相連，三級濃縮塔塔頂蒸汽出口與二級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，二級濃縮塔的再沸器熱源出口與三級濃縮塔的塔頂液罐入口相連;三級濃縮塔塔頂液罐出口分別經三級回流泵和三級出水泵與三級濃縮塔加水口和四級濃縮塔塔頂液罐相連;三級濃縮塔出料泵與蒸發(fā)罐的入料一口相連，蒸發(fā)罐的出料口經進料循環(huán)泵與進料加熱器入口相連，進料加熱器出口與蒸發(fā)罐的入料二口相連，蒸發(fā)罐的氣相出口與四級濃縮塔進料口相連，四級濃縮塔塔頂蒸汽出口與三級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，三級濃縮塔的再沸器熱源出口與四級濃縮塔的塔頂液罐入口相連，四級濃縮塔的塔頂液罐出口分別經四級回流泵和四級出水泵與四級濃縮塔加水口和廢水箱相連;四級濃縮塔出料泵與精餾塔進料口相連，精餾塔塔頂蒸汽出口經精餾塔冷凝器與精餾塔塔頂液罐入口相連，精餾塔塔頂液罐出口分別經精餾塔回流泵和精餾塔出水泵與精餾塔加水口和四級濃縮塔塔頂液罐入口相連，精餾塔出料泵與脫酸塔進料口相連，脫酸塔塔頂蒸汽出口經DMAc冷凝器與DMAc冷凝液罐入口相連，DMAc冷凝液罐出口經DMAc回流泵與脫酸塔回流口相連，脫酸塔側線出料口經純DMAc冷卻器與DMAc出料罐入口相連;一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔的真空口連接到真空泵。

　　4.根據(jù)權利要求3所述的含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化設備，其特征在于所述的蒸發(fā)罐放料排渣口連接有干燥機，干燥機的出料口經PVP濃液泵與PVP擠出機相連。

　　5.根據(jù)權利要求3所述的含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化設備，其特征在于所述的一級濃縮塔一側設有進料預熱器，進料預熱器的出口與原液泵進口相連。

　　說明書

　　含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法及設備

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種蒸餾純化含較少二甲基乙酰胺(DMAc)廢水的方法;詳細講是一種能量利用率高，節(jié)約能源，DMAc分解少，避免排污污染的含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法及設備。

　　背景技術

　　隨著中國水資源的短缺和污染，膜法水處理技術越來越廣泛地應用于市政用水、企業(yè)污水等多個水處理領域。而中空纖維膜作為膜法水處理技術的核心和易耗品，需求量飛速增長。中空纖維膜制造過程中DMAc主要用作溶劑，例如合成纖維紡絲時聚合物的溶劑，或作為中空纖維膜制備時聚合物的溶劑等等。為了能夠在中空纖維膜紡絲中獲得高質量的產品，要求使用的DMAc滿足以下規(guī)格：水含量<200ppm，乙酸<50ppm，二甲胺<30ppm，pH為6.5-7.5，電導率<0.6μS/cm。滿足上述規(guī)格要求的DMAc在下文中稱作純DMAc

　　據(jù)了解，中國目前擁有超過500家中空纖維膜生產企業(yè)，而其中絕大部分是中小規(guī)模，產生的廢水DMAc含量均低于10%，且企業(yè)不具備自主回收純化含DMAc廢液的能力。這些廢水如果得不到有效處理，將會嚴重污染土壤、地下水乃至整個生態(tài)環(huán)境。含DMAc廢水的純化難點在于處理成本，其中能耗成本是其中最重要的部分，且單位質量DMAc的純化，所需處理成本(包括能耗成本、人力成本、設備折舊成本等)與初始廢液中DMAc濃度成反比。現(xiàn)有的對于DMAc濃度在10%左右的廢水處理設備和方法，分離純化處理后回收的純DMAc價值可與處理成本平衡，而對于DMAc濃度低于10%的廢水處理，處于虧損狀態(tài)，且濃度越低，虧損越嚴重。在環(huán)保要求日趨嚴格的形勢下，長三角地區(qū)相關企業(yè)往往將產生的DMAc廢水集中送至專業(yè)分離純化單位進行處理。而高額的廢水處理費，使得原本就處于惡性競爭利潤微薄的企業(yè)雪上加霜。中國專利(公開號：102030672A)的發(fā)明專利公開的DMAc純化方法，用于氨綸生產過程中回收超高純DMAc溶劑，然而其適用范圍僅局限于DMAc濃度在20%至70%的廢水，對于DMAc濃度低于10%的廢水，難以通過該方法獲得高純度DMAc。另一項中國專利(公開號:100341848)公開的DMAc純化方法，采用常壓或略高于常壓條件，精餾塔塔頂溫度約為70℃-115℃、塔釜溫度約為150℃-180℃，得到了純DMAc。然而，該方法由于操作溫度較高，增加了能耗，也容易使DMAc分解成乙酸、二甲胺等小分子物質，增加了成品脫酸和塔頂水脫胺的負擔并且容易造成二次污染。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種能耗低、回收率高，DMAc分解少，不污染環(huán)境、塔頂水中COD含量少，節(jié)能環(huán)保的含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法及設備。

　　本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術的不足,所采用的技術方案是：

　　一種含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化方法，其特征在于包括以下步驟：

　　步驟1：將含有1-10%DMAc、低沸物和高沸物的廢水經原液泵送入一級濃縮塔進行一級濃縮，一級濃縮塔塔底溫度42-46℃，塔頂溫度39-43℃;

　　步驟2：待一級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升0.2%-0.5%時由一級出料泵送入二級濃縮塔進行二級濃縮，二級濃縮塔塔底溫度55℃-59℃，塔頂溫度52℃-56℃;

　　步驟3：待二級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升0.6%-1.5%時由二級出料泵送至三級濃縮塔進行三級濃縮，三級濃縮塔塔底溫度68℃-72℃，塔頂溫度65℃-69℃;

　　步驟4：待三級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度提升2%-3%時由三級出料泵送入蒸發(fā)罐，然后進入進料加熱器，與蒸汽進行換熱至沸騰后，進入蒸發(fā)罐內閃蒸，使氣、液分離，氣相進入四級濃縮塔進行四級濃縮，四級濃縮塔塔底溫度81℃-85℃，塔頂溫度78℃-82℃;蒸發(fā)罐內未蒸發(fā)的液相與三級出料泵送入蒸發(fā)罐的液體混合后經進料循環(huán)泵進入進料加熱器繼續(xù)蒸發(fā);

　　步驟5：待四級濃縮塔的塔釜液中DMAc濃度達到18%-25%時由四級出料泵送至精餾塔中部，在精餾塔再沸器與塔頂回流的共同作用下，水易汽化而逐板上升，DMAc則逐板下降;

　　步驟6：待精餾塔塔釜中DMAc含水<150ppm時，由精餾塔塔釜液相采出進入脫酸塔，DMAc產品由脫酸塔上部側線采出，經純DMAc冷卻器冷卻后進入DMAc出料罐，再用DMAc出料泵送至DMAc成品罐;

　　上述步驟中一至三級濃縮塔用熱設備的溫度控制由各濃縮塔的蒸汽調節(jié)閥調節(jié)蒸汽流量控制;各級濃縮塔、蒸發(fā)罐、精餾塔和脫酸塔的能量利用方法為：四級濃縮塔的再沸器、進料加熱器、精餾塔再沸器和脫酸塔再沸器能源為一次蒸汽(經蒸汽源產生的)加熱;四級濃縮塔塔頂蒸汽加熱三級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入四塔塔頂液罐;三級濃縮塔塔頂蒸汽加熱二級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入三塔塔頂液罐;二級濃縮塔塔頂蒸汽加熱一級濃縮塔的再沸器，冷凝水進入二塔塔頂液罐;一級濃縮塔塔頂蒸汽進入一級濃縮塔塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)塔頂水后進入一塔塔頂液罐;

　　一級濃縮塔塔頂水一部分由一級濃縮塔回流泵送回一級濃縮塔、一部分由一級濃縮塔出水泵送至二塔塔頂液罐，二級濃縮塔塔頂水一部分由二級濃縮塔回流泵送回二級濃縮塔、一部分由二級濃縮塔出水泵送至三塔塔頂液罐，三級濃縮塔塔頂水一部分由三級濃縮塔回流泵送回三級濃縮塔、一部分由三級濃縮塔出水泵送至四塔塔頂液罐，四級濃縮塔塔頂水一部分由四級濃縮塔回流泵送回四級濃縮塔、一部分由四塔出水泵送入罐區(qū)塔頂水罐回生產線重復使用或者送入污水處理池進行處理;

　　精餾塔塔頂蒸汽進入精餾塔塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)塔頂水，一部分由精餾塔回流泵送回精餾塔，一部分由精餾塔出水泵送至四塔塔頂水罐;脫酸塔塔頂蒸汽進入DMAc冷凝器與循環(huán)水換熱成液態(tài)DMAc，全部由DMAc回流泵送回脫酸塔;四個濃縮塔、精餾塔及脫酸塔均為真空操作，其真空度分別為：一級濃縮塔在-0.09MPa至-0.095MPa之間、二級濃縮塔在-0.08MPa至-0.086MPa之間、三級濃縮塔在-0.06MPa至-0.07MPa之間、四級濃縮塔在-0.04MPa至-0.052MPa之間、精餾塔在-0.085MPa至-0.095MPa之間、脫酸塔在-0.08MPa至-0.09MPa之間。真空度由真空泵進行抽吸、自動調節(jié)。

　　本發(fā)明中所述的蒸發(fā)罐內未蒸發(fā)的液相在設備工作120小時后，每處理1~3小時廢水，由蒸發(fā)罐的排渣口排出蒸發(fā)罐容積1%~3%的液相進入干燥機預干燥，每處理6天廢水，干燥機內干燥后的流體由PVP濃液泵泵送入螺桿擠出機擠出PVP。

　　一種含少量低沸物和高沸物的廢水中低濃度DMAc的蒸餾純化設備，其特征在于包括：一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、蒸發(fā)罐、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔;一級濃縮塔塔頂蒸汽出口經塔頂冷凝器與一級濃縮塔塔頂液罐進口相連，一級濃縮塔塔頂液罐出口分別經一級回流泵和一級出水泵與一級濃縮塔加水口和二級濃縮塔塔頂液罐入口相連，一級濃縮塔出料泵與二級濃縮塔進料口相連，二級濃縮塔塔頂蒸汽出口與一級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，一級濃縮塔的再沸器熱源出口與二級濃縮塔的塔頂液罐入口相連，二級濃縮塔塔頂液罐出口分別經二級回流泵和二級出水泵與二級濃縮塔加水口和三級濃縮塔塔頂液罐入口相連;二級濃縮塔出料泵與三級濃縮塔進料口相連，三級濃縮塔塔頂蒸汽出口與二級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，二級濃縮塔的再沸器熱源出口與三級濃縮塔的塔頂液罐入口相連;三級濃縮塔塔頂液罐出口分別經三級回流泵和三級出水泵與三級濃縮塔加水口和四級濃縮塔塔頂液罐相連;三級濃縮塔出料泵與蒸發(fā)罐的入料一口相連，蒸發(fā)罐的出料口經進料循環(huán)泵與進料加熱器入口相連，進料加熱器出口與蒸發(fā)罐的入料二口相連，蒸發(fā)罐的氣相出口與四級濃縮塔進料口相連，四級濃縮塔塔頂蒸汽出口與三級濃縮塔的再沸器熱源入口相連，三級濃縮塔的再沸器熱源出口與四級濃縮塔的塔頂液罐入口相連，四級濃縮塔的塔頂液罐出口分別經四級回流泵和四級出水泵與四級濃縮塔加水口和廢水箱相連;四級濃縮塔出料泵與精餾塔進料口相連，精餾塔塔頂蒸汽出口經精餾塔冷凝器與精餾塔塔頂液罐入口相連，精餾塔塔頂液罐出口分別經精餾塔回流泵和精餾塔出水泵與精餾塔加水口和四級濃縮塔塔頂液罐入口相連，精餾塔出料泵與脫酸塔進料口相連，脫酸塔塔頂蒸汽出口經DMAc冷凝器與DMAc冷凝液罐入口相連，DMAc冷凝液罐出口經DMAc回流泵與脫酸塔回流口相連，脫酸塔側線出料口經純DMAc冷卻器與DMAc出料罐入口相連;一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔的真空口連接到真空泵。

　　本發(fā)明中所述的蒸發(fā)罐放料排渣口連接有干燥機，干燥機的出料口經PVP濃液泵與PVP擠出機相連。

　　本發(fā)明中所述的一級濃縮塔一側設有進料預熱器，進料預熱器的出口與原液泵進口相連。

　　工作時，四級濃縮塔的再沸器、蒸發(fā)器的進料加熱器、精餾塔再沸器和脫酸塔再沸器的熱源入口與蒸汽源相連，熱源出口與收集水箱相連。一級濃縮塔、二級濃縮塔、三級濃縮塔、四級濃縮塔、精餾塔、脫酸塔為真空操作,其真空度分別為：一級濃縮塔在-0.09MPa至-0.095MPa之間、二級濃縮塔在-0.08MPa至-0.086MPa之間、三級濃縮塔在-0.06MPa至-0.07MPa之間、四級濃縮塔在-0.04MPa至-0.052MPa之間、精餾塔在-0.085MPa至-0.095MPa之間、脫酸塔在-0.08MPa至-0.09MPa之間。真空度由真空泵進行抽吸、自動調節(jié)。

　　本發(fā)明具有環(huán)保、超高回收率和節(jié)能等優(yōu)點，使?jié)舛鹊陀?0%的DMAc廢水純化能源消耗顯著降低，且純化后的DMAc成品各項指標均達到純DMAc的標準，可以重復使用，使企業(yè)在廢液處理和原料采購兩方面降低了成本。處理過程中避免了DMAc在高溫下分解成乙酸和二甲胺，減小了雜質增加、pH值和電導率的變化，避免污染環(huán)境。