廢水回收DMF工藝研究

王玉鐲

山東華魯恒升化工股份有限公司

廢水回收DMF工藝研究

王玉鐲

山東華魯恒升化工股份有限公司

二甲基甲酞胺（簡稱為DMF），它是一種比較好的工業溶劑和有機合成材料，工業上的應用非常廣。可是DMF本身具有毒性，生物降解困難，所以在使用中必須回收利用，現有DMF回收的工藝中甲酸分解DMF的回收率影響比較大，生產中增加了能源消耗，因此促進DMF回收過程中的甲酸的分解，降低酸的濃度，提高DMF的回收率是函待解決的問題，具有深遠意義。此外，國內較成熟的DMF回收工藝為精餾法回收，這種流程盡管DMF的回收率較高，可是生產流程長，投資大，能耗高，所以開發投資小、能耗低的新的工藝具有重要的理論和實際意義。

DMF技術；廢水回收；工藝應用

工業上用它可以合成殺蟲瞇、磺胺嚓咤、強力霉素、可的松和維生素B6等多種物質；在石化生產應用中，作為氣體吸收劑，用來分離和精制氣體使用；但它具有醫學上的毒性對人體有害，會造成肝臟障礙，同時還對水和大氣環境造成了污染。為了消除DMF工業生產的廢水對環境的影響，同時也是降低生產中成本，我們就要回收并循環使用DMF或者作為副產品出售。

1 N，N一二甲基甲酞胺（DMF）的回收方法

1.1 雙塔DMF回收工藝

目前采用較多的是雙塔DMF的回收工藝。它的缺點是生產過程中能源消耗比較高，回收技術也比較落后，采用常規的儀表控制此系統，DMF的質量也不穩定，并且回收率也比較低。它使用的熱媒介質是低壓蒸汽或導熱油，由常壓濃縮和減壓精餾兩個塔組成，其工藝流程如圖1所示。

圖1 雙塔DMF回收工藝流程示意圖

1.2 節能型三塔DMF回收工藝

1）熱媒選用低壓蒸汽的節能型三塔DMF回收工藝

為了配合熱電廠節能降耗，利用了減壓精餾可以降低DMF沸點的這一特性，選用低壓蒸汽為熱媒，使低壓蒸汽作為熱媒的方法切實可行。同時對現有的DMF回收工藝和現有的設備裝置進行利用，不用增加新設備的投入，減少了資金的再次投入。工藝上配備了計算機DCS控制的系統，在原來的雙塔DMF回收工藝的基礎之上，又用一級減壓濃縮、二級常壓濃縮、減壓精餾的三塔回收工藝，此工藝回收能力有較大幅度的增加，DMF回收的質量也進一步穩定，節能降耗明顯，產品回收率較高。

2）節能型三塔DMF回收工藝的物料和熱量衡算

節能型三塔回收DMF的處理能力為13800kg/h，塔1、塔2、塔3的回流比為0.5，0.8和0.65。塔頂的水蒸氣經熱量交換冷卻以后作為回流用的水，再沸器2和再沸器3消耗大部分的熱量。DMF稀液如果按照處理量13800kg/h計，它需要的熱量是1344kJ/kg。因為低壓蒸汽的焙值大約為2253kJ/kg，它需要消耗掉蒸汽0.596kg/kgo（2152-1344）12152X100%=37.5%。所以在理論上看到節能型三塔DMF回收工藝熱能的單耗比現在的雙塔DMF回收工藝下降了。

2 廢水中DMF回收工藝甲酸分解過程研究

2.1 原液的配制

根據實際情況中脫酸塔塔釜液組成比例采用試劑配制實驗原料。實際塔釜中的主要成分包括極少量的水、DMF和甲酸，由甲酸（分析純）、DMF（分析純）試劑混合以后配制成實驗所用的原料。工業中回收DMF廢水經提濃以后回收過程中所產生的甲酸含量一般不超過5%，而DMF含量很大，一般大于95%（質量百分比）。因此配置的實驗所用原料中甲酸含量要求為4%，甲酸初始濃度要求約為O.Smo1.L-1DMF含量為約 96%。

2.2 實驗步驟

a）將三口燒瓶的底部放進電加熱套中，三口燒瓶固定于鐵架臺上；b）分別稱取質量分數為%%的二甲基甲酞胺，4%的甲酸放入燒瓶中；c）三口瓶一個瓶口接溫度計，中間的瓶口接冷凝管，其余的瓶口用玻璃塞把它塞緊；d）使用移液管移取Sml配置好的原液，使用堿式滴定管測定溶液中所含的甲酸濃度；e）用滴管向燒瓶內滴加一定量的濃硫酸；f）用堿式滴定管測定此溶液中總酸度；

2.3 分析方法

選取傳統的酸堿滴定法測定反應前后甲酸濃度I）首先配制酸堿標準溶液欲配置濃度在0.2mo1.L-1左右的NaOH標準溶液。首先在臺秤上稱取40克的NaOH放于燒杯中，再用少量水溶解以后倒入試劑瓶中，再用水稀釋到SL，搖均勻以后用橡皮塞把它塞緊，靜置以備用。a）標定稱取1.2g左右的基準鄰苯二甲酸氫鉀，在10-110℃下把它烘干至恒重，先烘干1.5h以后稱重，冷卻后稱準至0.0001g，記錄下數據，然后第二次再烘干1.5h，重復操作，直到這兩次數據相差不大即可。把它溶于規定量（約80mL）體積的水中，要求是無二氧化碳的水，再加2滴酚酞指示劑（1Og.L-1），然后用配制好的氫氧化鈉溶液滴定至溶液呈粉紅色，同時一起作空白試驗。

2.4 實驗結果

當萃取劑的萃取容量能滿足分離要求時，再增加萃取劑用量，萃取效果變化不明顯，這也將增加精餾分離萃取相中的DMF與萃取劑時的能耗。因此，適宜相比的選擇應該是，在保證達到萃取目標的前提下，盡量減少萃取劑用量，以降低成本。萃取效果與物料的萃取時間和靜置時間有密切的關系，萃取時間是兩相接觸傳質的時間，其大小在一定程度上決定兩相傳質的充分性。靜置時間是兩相混合后分離的時間，其大小決定著兩相分離的程度。當停留時間小于實際所需時間時，兩相傳質不充分，降低設備的萃取效果，使得萃取相產品減少，且可能使萃余相產品不合要求。而靜置時間小于其所需時間，則會加重兩相夾帶，使得萃取劑損失加大和產品減少。二者小于各自所需時間時，都將提高萃取劑再生的成本。綜上所述，實驗中可將萃取時間選為10分鐘，靜置時間10分鐘。

總之，本論文在現有DMF回收工藝基礎上，主要研究了DMF回收工藝中甲酸分解過程，選取了適宜的催化劑促進甲酸的分解，降低了甲酸含量，提高DMF回收率，提出了萃取回收DMF新工藝，確定了適宜的萃取操作條件，設計了工藝流程。

[1] 田麗娟. 廢水回收DMF工藝研究[D]. 河北科技大學,2011.

[2] 譚燕. 精餾回收廢水中DMF的節能工藝研究[D]. 浙江工業大學,2011.