申请日2017.06.19
公开(公告)日2017.11.03
IPC分类号C07C231/24; C07C233/03
摘要
本发明属于化工领域，尤其涉及一种节能减排、产出纯度高的DMF的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺和装置，具体来说，所述的工艺为：将DMF废水经过三级精馏处理，得到DMF产品;第一级精馏塔的塔釜温度为65‑75℃，塔顶温度为60‑65℃;第二级精馏塔的塔釜温度为65‑70℃，塔顶温度为55‑60℃;第三级精馏塔的塔釜温度为125‑135℃，塔顶温度为85‑90℃;第一级精馏塔为热泵精馏塔;第二级精馏塔的塔釜至少部分热源来自于第三级精馏塔的塔顶输出的蒸汽;第三级精馏塔采用蒸汽进料方式进料。其优点在于，节能减排、能够产出纯度高的DMF。
摘要附图
权利要求书
1.一种低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，其特征在于，所述的工艺为：将DMF废水经过三级精馏处理，得到DMF产品;
第一级精馏塔的塔釜温度为65-75℃，塔顶温度为60-65℃;
第二级精馏塔的塔釜温度为65-70℃，塔顶温度为55-60℃;
第三级精馏塔的塔釜温度为125-135℃，塔顶温度为85-90℃;
第一级精馏塔为热泵精馏塔;第二级精馏塔的塔釜热源来自于第三级精馏塔的塔顶输出的蒸汽;第三级精馏塔采用气相进料方式进料。
2.根据权利要求1所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，其特征在于，所述的第一级精馏塔、第二级精馏塔、第三级精馏塔内均为负压。
3.根据权利要求2所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，其特征在于，所述的负压的压力值为0.02-0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，其特征在于，第一级精馏塔的回流比为0.5-5;第二级精馏塔的回流比为0.5-3;第三级精馏塔的回流比为0.5-3。
5.根据权利要求1所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，其特征在于，所述的第二级精馏塔塔底产物经过蒸发和气液分离后进入到第三级精馏塔中;蒸发操作的温度为115-120℃。
6.一种用于实施如权利要求1-5任一所述的工艺的装置，其特征在于，包括依次连接的第一级精馏塔、第二级精馏塔、第三级精馏塔;其中，第一级精馏塔为热泵精馏塔;第二级精馏塔的热源由第三级精馏塔的塔顶蒸汽提供;第二级精馏塔、第三级精馏塔之间设有用于使第二级精馏塔的塔底馏出物气化的蒸发器。
7.根据权利要求6所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置，其特征在于，所述的热泵精馏塔包括第一塔体、第一塔釜和用于给塔釜供热的热泵，所述的热泵连接在塔顶出口。
8.根据权利要求6所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置，其特征在于，所述的第二级精馏塔包括第二塔体和第二塔釜;所述的第三级精馏塔包括第三塔体和第三塔釜;第二塔体和第三塔体之间设有和蒸发器连通气液分离器，所述的蒸发器与第二塔体的底部连通，所述的气液分离器与第三塔体的进料口连通。
9.根据权利要求8所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置，其特征在于，所述的第二塔体的顶部设有用于冷凝塔顶蒸汽的冷凝器。
10.根据权利要求6所述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置，其特征在于，所述的第一级精馏塔的入口连接有过滤器。
说明书
一种低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺和装置
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及一种节能减排、产出纯度高的DMF的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺和装置。
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，解决环保和高耗能的问题。
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;没有预处理，无法解决精馏塔结垢堵塞的问题;而且未采用气相进料工艺，无法确保DMAC的产品纯度。
发明内容
本发明提供一种节能减排、产出纯度高的DMF的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺和装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺，所述的工艺为：将DMF废水经过三级精馏处理，得到DMF产品;
第一级精馏塔的塔釜温度为65-75℃，塔顶温度为60-65℃;
第二级精馏塔的塔釜温度为65-70℃，塔顶温度为55-60℃;
第三级精馏塔的塔釜温度为125-135℃，塔顶温度为85-90℃;
第一级精馏塔为热泵精馏塔;第二级精馏塔的塔釜至少部分热源来自于第三级精馏塔的塔顶输出的蒸汽;第三级精馏塔采用蒸汽进料方式进料。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺中，所述的第一级精馏塔、第二级精馏塔、第三级精馏塔内均为负压。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺中，所述的负压的压力值为0.02-0.1MPa。需要说明的是，本发明所述的的压力均为绝对压力。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺中，第一级精馏塔的回流比为0.5-5;第二级精馏塔的回流比为0.5-3;第三级精馏塔的回流比为0.5-3。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能工艺中，所述的第二级精馏塔塔底产物经过蒸发和气液分离后进入到第三级精馏塔中;蒸发操作的温度为115-120℃。
同时，本发明还提供用于实施如上所述的工艺的装置，包括依次连接的第一级精馏塔、第二级精馏塔、第三级精馏塔;其中，第一级精馏塔为热泵精馏塔;第二级精馏塔热源由第三级精馏塔的塔顶蒸汽提供;第二级精馏塔、第三级精馏塔之间设有用于使第二级精馏塔的塔底馏出物气化的蒸发器。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置中，所述的热泵精馏塔包括第一塔体、第一塔釜和用于给第一塔釜供热的热泵，所述的热泵连接在塔顶出口。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置中，所述的第二级精馏塔包括第二塔体和第二塔釜;所述的第三级精馏塔包括第三塔体和第三塔釜;第二塔体和第三塔体之间设有和蒸发器连通的气液分离器，所述的蒸发器与第二塔体的底部连通，所述的气液分离器与第三塔体的进料口连通。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置中，所述的第二塔体的顶部设有用于冷凝塔顶蒸汽的冷凝器。
在上述的低压热泵精馏与双效精馏结合的DMF废水处理节能装置中，所述的第一级精馏塔的入口连接有过滤器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的工艺和系统均在较低负压状态下操作，可有效减少DMF的分解量，年节省DMF分解量约75吨，并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废水体系的特性，在不同的阶段采用热泵精馏与双效精馏相结合的处理方式，充分发挥两种不同工艺段的优势，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38%，具有显著的经济实用性及经济效益。
