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(yè)溶劑和有機(jī)合成材料，工業(yè)上的應(yīng)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(xiàn)有DMF回收的工藝中甲酸分解DMF的回收率影響比較大，生產(chǎn)中增加了能源消耗，因此促進(jìn)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(yuǎn)意義。此外，國內(nèi)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(chǎn)流程長，投資大，能耗高，所以開發(fā)投資小、能耗低的新的工藝具有重要的理論和實(shí)際意義。

DMF技術(shù)；廢水回收；工藝應(yīng)用

工業(yè)上用它可以合成殺蟲瞇、磺胺嚓咤、強(qiáng)力霉素、可的松和維生素B6等多種物質(zhì)；在石化生產(chǎn)應(yīng)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(yī)學(xué)上的毒性對(duì)人體有害，會(huì)造成肝臟障礙，同時(shí)還對(duì)水和大氣環(huán)境造成了污染。為了消除DMF工業(yè)生產(chǎn)的廢水對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)也是降低生產(chǎn)中成本，我們就要回收并循環(huán)使用DMF或者作為副產(chǎn)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(diǎn)是生產(chǎn)過程中能源消耗比較高，回收技術(shù)也比較落后，采用常規(guī)的儀表控制此系統(tǒng)，DMF的質(zhì)量也不穩(wěn)定，并且回收率也比較低。它使用的熱媒介質(zhì)是低壓蒸汽或?qū)嵊停沙簼饪s和減壓精餾兩個(gè)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(jié)能型三塔DMF回收工藝

1）熱媒選用低壓蒸汽的節(jié)能型三塔DMF回收工藝

為了配合熱電廠節(jié)能降耗，利用了減壓精餾可以降低DMF沸點(diǎn)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(shí)可行。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的DMF回收工藝和現(xiàn)有的設(shè)備裝置進(jìn)行利用，不用增加新設(shè)備的投入，減少了資金的再次投入。工藝上配備了計(jì)算機(jī)DCS控制的系統(tǒng)，在原來的雙塔DMF回收工藝的基礎(chǔ)之上，又用一級(jí)減壓濃縮、二級(jí)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(zhì)量也進(jìn)一步穩(wěn)定，節(jié)能降耗明顯，產(chǎn)品回收率較高。

2）節(jié)能型三塔DMF回收工藝的物料和熱量衡算

節(jié)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?shù)乃魵饨?jīng)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(jì)，它需要的熱量是1344kJ/kg。因?yàn)榈蛪赫羝谋褐荡蠹s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(jié)能型三塔DMF回收工藝熱能的單耗比現(xiàn)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(jù)實(shí)際情況中脫酸塔塔釜液組成比例采用試劑配制實(shí)驗(yàn)原料。實(shí)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(shí)驗(yàn)所用的原料。工業(yè)中回收DMF廢水經(jīng)提濃以后回收過程中所產(chǎn)生的甲酸含量一般不超過5%，而DMF含量很大，一般大于95%（質(zhì)量百分比）。因此配置的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟

a）將三口燒瓶的底部放進(jìn)電加熱套中，三口燒瓶固定于鐵架臺(tái)上；b）分別稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%%的二甲基甲酞胺，4%的甲酸放入燒瓶中；c）三口瓶一個(gè)瓶口接溫度計(jì)，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(nèi)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(tǒng)的酸堿滴定法測定反應(yīng)前后甲酸濃度I）首先配制酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液欲配置濃度在0.2mo1.L-1左右的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液。首先在臺(tái)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(biāo)定稱取1.2g左右的基準(zhǔn)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(zhǔn)至0.0001g，記錄下數(shù)據(jù)，然后第二次再烘干1.5h，重復(fù)操作，直到這兩次數(shù)據(jù)相差不大即可。把它溶于規(guī)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(shí)一起作空白試驗(yàn)。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)萃取劑的萃取容量能滿足分離要求時(shí)，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(shí)的能耗。因此，適宜相比的選擇應(yīng)該是，在保證達(dá)到萃取目標(biāo)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(shí)間和靜置時(shí)間有密切的關(guān)系，萃取時(shí)間是兩相接觸傳質(zhì)的時(shí)間，其大小在一定程度上決定兩相傳質(zhì)的充分性。靜置時(shí)間是兩相混合后分離的時(shí)間，其大小決定著兩相分離的程度。當(dāng)停留時(shí)間小于實(shí)際所需時(shí)間時(shí)，兩相傳質(zhì)不充分，降低設(shè)備的萃取效果，使得萃取相產(chǎn)品減少，且可能使萃余相產(chǎn)品不合要求。而靜置時(shí)間小于其所需時(shí)間，則會(huì)加重兩相夾帶，使得萃取劑損失加大和產(chǎn)品減少。二者小于各自所需時(shí)間時(shí)，都將提高萃取劑再生的成本。綜上所述，實(shí)驗(yàn)中可將萃取時(shí)間選為10分鐘，靜置時(shí)間10分鐘。

總之，本論文在現(xiàn)有DMF回收工藝基礎(chǔ)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(jìn)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(shè)計(jì)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(xué),2011.

[2] 譚燕. 精餾回收廢水中DMF的節(jié)能工藝研究[D]. 浙江工業(yè)大學(xué),2011.