申请日2016.12.16
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F1/04; C07C231/24; C07C233/05
摘要
本发明涉及一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统，该系统包括原料预热器、常压精馏塔、多个中间再沸器、塔顶冷凝器和塔釜再沸器。DMF废水通过预热器预热到泡点后进入精馏塔内分离。本发明采用多个中间再沸器减少高品位蒸汽的消耗量，中间板块侧线采出物料使用较低能级的蒸汽加热，从而节约塔底蒸汽消耗量，提高分离体系的热力学效率;与传统精馏方法相比热力学效率可提高39%以上。
摘要附图
权利要求书
1.一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统，其特征为带多个中间换热器的精馏系统：包括预热器、精馏塔、塔顶冷凝器、塔釜再沸器、中间再沸器;
所述预热器连接所述精馏塔，所述精馏塔塔顶连接所述塔顶冷凝器和H2O出料口，所述精馏塔塔底连接所述中间再沸器和DMF出料口，所述精馏塔提馏段通过连接所述中间再沸器形成回路。
2.如权利要求1所述的一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统，其特征是：中间换热器包括中间再沸器4、中间再沸器5、中间再沸器6;
所述中间再沸器包括侧线物料采出管和物料回流管。
3.一种采用如权利要求1的低浓度DMF废水系统处理的方法，具有如下步骤：
①将需要处理的DMF废水作为原料经所述废水预热器预热到泡点温度后通入所述精馏塔，精馏分离后在所述精馏塔塔顶得到水蒸汽，水蒸气经所述塔顶冷凝器冷凝，得到的冷凝液经所述精馏塔塔顶水出料口直接采出，所述精馏塔塔底经塔釜再沸器供热来提供传质推动力，分离得到高温浓缩后的DMF直接采出;
②所述精馏塔2提馏段通过所述中间再沸器(4)、所述中间再沸器(5)、所述中间再沸器(6)形成回路;
③所述原料进料中含10%DMF，所述第一个中间换热器(4)位于第37块板，抽出的液体量为7705.1kg/h，抽出温度为102.4℃;所述第二个中间换热器(5)位于第38块板，抽出液体量为543.1kg/h，抽出温度为104.5℃;所述第三个中间换热器6位于第39块板，抽出液体量为391.5kg/h，抽出温度为111.7℃;
④所述原料进料中含20%DMF，所述第一个中间换热器(4)位于第21块板，抽出的液体量为3692.6kg/h，抽出温度为101.7℃;所述第二个中间换热器(5)位于第25块板，抽出液体量为4835.8kg/h，抽出温度为113.3℃。
说明书
一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种低浓度DMF废水的分离方法，具体地说，涉及一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统。
背景技术
N，N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种低毒、无色、透明液体，在石油化工、有机合成、农药、制药、合成纤维、聚丙烯晴抽丝人造革等领域中作为一种性能优良的化工原料，极性较强，可与水、醚、醇、酯、不饱和烃和芳烃混溶，有“万能溶剂”之称。DMF在化工生产中广泛使用，造成了大量DMF废水的排放，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的污染。因此，对DMF废水的处理显得尤为重要。
生产过程中排放的废液中DMF浓度相对较低，如使用目前国内简单的DMF回收装置，由于能耗高，处理回收费用也较高，使得工厂经济效益下降。DMF废水的直接排放不仅造成环境污染，还会造成巨大的经济损失。
目前国内外对DMF废水的处理方法主要有物化法(精馏、吸附、萃取)、生化法、超临界水氧化法、化学法(碱化法)。生化法存在处理时间较长，降解不彻底的缺点;超临界水氧化法使用条件较为苛刻，大规模使用难度较大;吸附法涉及吸附剂再生和反萃取分离，不仅工艺复杂，而且处理费用较高;精馏回收是目前国内外使用较多的DMF回收方法。
常规DMF废水的分离工段采用的是精馏塔进行操作。DMF-H2O体系属于典型的大温差分离体系，常规分离方法中塔顶塔釜的温差较大，很多节能措施工业化应用技术不成熟。塔顶直接由冷凝水冷却，塔釜由高品位的蒸汽供热，由此造成了大量的能源浪费，热力学效率也较低。
发明内容
本发明针对上述分离方法存在的不足，提出一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统，即采用多个中间换热器的精馏节能方法，本发明不仅回收DMF质量稳定，回收率高，同时具有能耗低，设备流程简单的优点。
本发明提供的一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统，精馏系统包括预热器1、精馏塔2、塔顶冷凝器3、塔釜再沸器7、中间再沸器4、中间再沸器5和中间再沸器6。
预热器1连接精馏塔2，精馏塔2塔顶连接塔顶冷凝器3和水出料口，精馏塔2塔底连接中间再沸器4和DMF出料口，精馏塔2提馏段通过连接中间再沸器4、中间再沸器5和中间再沸器6分别形成回路。
本发明还提供了一种带多个中间换热器精馏法处理低浓度DMF废水系统处理的方法，具有如下步骤：
①将需要处理的DMF废水作为原料经废水预热器1预热到泡点温度后通入精馏塔2，精馏分离后在精馏塔2塔顶得到水蒸汽，水蒸气经塔顶冷凝器3冷凝，得到的冷凝液经精馏塔2水出料口直接采出，精馏塔2塔底经塔釜再沸器7供热提供传质推动力，分离得到高温浓缩后的DMF直接采出;
②精馏塔2提馏段通过中间再沸器4、中间再沸器5、中间再沸器6形成回路;
③原料进料中含10%DMF，第一个中间换热器4位于第37块板，抽出的液体量为7705.1kg/h，抽出温度为102.4℃;第二个中间换热器5位于第38块板，抽出液体量为543.1kg/h，抽出温度为104.5℃;第三个中间换热器6位于第39块板，抽出液体量为391.5kg/h，抽出温度为111.7℃;
④原料进料中含20%DMF，第一个中间换热器4位于第21块板，抽出的液体量为3692.6kg/h，抽出温度为101.7℃;第二个中间换热器5位于第25块板，抽出液体量为4835.8kg/h，抽出温度为113.3℃。
进一步的，精馏塔为填料塔，由精馏段和提馏段组成;操作压力为常压，塔顶回流比为0.44-0.54;塔内填充带孔板波纹的规整填料;侧线采出量为391-9671kg/h;塔釜采出质量分数大于等于99.8%的DMF，塔顶采出质量分数大于等于99.8%的水。
本发明的有益效果在于：
①改善传统精馏塔中塔底主要是由高品位的蒸汽给物料供热，从而造成的能量的大量消耗问题，与传统单塔相比，如附图1所示，对于10%DMF进料，能耗与中间再沸器增加个数呈现非线性递减趋势，增加三个中间再沸器后趋势变得平缓，综合考虑换热面积等因素，确定增加三个中间换热器最优，可节能77.43%，对于20%DMF进料，能耗随中间再沸器个数递减，增加两个中间再沸器趋势变得平缓，综合考虑换热面积等因素，确定增加两个中间换热器最优，可节能71.31%;
②利用提馏段物料采出，通过中间再沸器由低品位的蒸汽给物料供热，再进入到塔内分离，降低塔釜高品位蒸汽的消耗量，并且不增加设备投资;
③中间换热技术可以大幅度提高热力学效率，与传统单塔相比，如附图2所示，对于10%DMF进料，前三个中间再沸器与能耗呈线性递减趋势，增加第四个中间再沸器趋势基本平稳，综合能耗确定增加三个中间换热器最优，热力学效率提高65.69%，对于20%DMF进料，火用损失随着中间再沸器个数增加而减小，综合能耗确定增加两个中间再沸器最优，热力学效率提高47.10%，;
④经过精制得到的水和DMF产品纯度都很高，高纯度DMF产品可以循环使用，也可以作为产品出售，水可以作为工艺软水使用，减少了废水的排放。
