《DMF回收装置操作手册.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DMF回收装置操作手册.doc（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、 概述（一） DMF回收的目的和意义湿法合成革制造工厂，在PU革的制造过程中是以DMF作为溶剂溶解PU树脂，然后浸渍或涂饰于基布的表面形成贝斯，在此过程中利用DMF与水的溶解性将DMF洗出，产生了湿法合成革制造过程中的废水。在湿法合成革诞生初期，企业规模一般较小，产生的废水量也较少，废水不作回收处理而直接排放。但随着企业规模的扩大以及人类对环境保护意识的增强，加之对合成革生产成本的要求，便开发出DMF废水的回收技术。本套装置即以回收DMF为目的，使企业有较好的经济效益，同时对环境保护也有着重要的意义。（二） DMF的性质与用途1、 DMF的性质DMF在常温常压下为无色透明的液体、略带氨味，
2、其分子式为C3H7NO，结构式为： CH3 O NCH CH3化学名称：N，N一二甲基甲酰胺DMF吸湿性很强，能与水、醇、醚、酯、酮、不饱和烃、芳香烃等混溶，但不与汽油、已烷、环已烷等饱和烃混溶。DMF基本上是一种中性溶剂，在无酸性或碱性物质存在下，常压蒸馏时保持稳定，在温度超过350时DMF开始分解成二甲胺和甲酸。当DMF暴露在强阳光下，也可能生成二甲胺，DMF水溶液中若有OH-离子存在，会产生二甲胺和甲酸根离子。DMF对纯铁及奥氏体不锈钢无腐蚀性，但应避免使用铜或铝制容器。因它们能使溶剂变色，由于DMF的强吸湿性，若容器密不严，DMF长久吸湿，会在相界面处对容器产生较严重的腐蚀，另外甲酸含
3、量较高时，也会加重对容器的腐蚀。DMF的物理性质见下表项目指标结构式CH3 O NCHCH3分子量73.09凝固点/-61沸点/153相对密度0.9445蒸汽压（25）/pa4.93102蒸发潜热（沸点）(KJ/Kg)524.17粘度(25)(Pas)8.0210-4导热系数(w/mk)1.842105闪点(开杯)67爆炸极限(体积) %2.215.2 2、DMF的用途DMF是重要的有机化工原料和优良的溶剂，在医药工业中用于制造抗菌素、激素等药物，化纤工业用于聚丙烯腈纺丝，农药工业用于制造高效低毒农药杀虫脒，石化工业用作气体吸收剂和乙炔溶剂，有机工业用作合成有机化合物的原料，塑料工业用作乙烯树
4、脂的溶剂，分析化学中用作非水滴定的溶剂、气相色谱固存定液、分离分析C2C3烃类、正异丁烯-1及顺-反丁烯-2，同时大量用于合成革的制造，染料、绝缘材料的生产。（三） 原料的来源及组成湿法合成革生产过程中的废水来源于生产线中凝固槽，因湿法革的品种不同，其生产工艺、配方也不尽相同，一般说来，废水中的DMF浓度约为1525%之间。另外湿法配料所添加的各种助剂，消泡剂有机硅油等，都将不可避免地部分析出并残留于废水中，还有树脂中某些低分子产物，使溶液成为乳浊液。同时在生产中，色粉、木粉、碳酸钙等粉状填料也有少量析出，与布毛等机械杂质悬浮于水中。再有水中的钙、镁离子也是不可忽视的成份，这些除DMF与水以外
5、的成分构成了废水中的固形份。（四） 主要工艺技术指标1、 工艺技术指标a、 生产能力（含20%DMF废液）6t/h。b、 废液浓度20%。c、 回收率98%。d、 成品纯度：含DMF99.95%，甲酸或二甲胺50PPm。e、排放水符合国家排水标准2、 公用工程指标a、 导热油：400万kcal/h。b、 循环水：400m3/h。c、 一次水（软化）：8-10t/h。d、 电：130KW。e、 压缩空气：0.5m3/min。二、DMF回收原理（一） DMF的精馏操作原理DMF与水是利用蒸馏方法分离的。蒸馏是利用溶液中各组分蒸汽压的差异或沸点的差异使组分得到分离的。而气、液相物热平衡关系，是双组分
6、得以分离的基础。由下部蒸发上来的蒸汽通过浮阀与液相相互接触，蒸汽部分冷凝放出的热量使板上液体部分气化，二者同时进行。从平衡角度看，两相开始接触时是不平衡的，若以板上的液相组成为参考状况，则与之相接触的气相中易挥发组分的浓度较平衡时为小，故液相中易挥发的组分将向气相中转移。同时气相中难挥发组分就向液相中转移，直到平衡为止。所以每层塔盘上既有热量的传递，也有质量的传递，气、液两相在塔中逆流接触，多次的部分气化和部分冷凝，使混合液得到分离。在上述精馏过程中，向塔顶引入回流液以及塔釜再沸器产生蒸汽是精馏操作得以连续进行的必要条件，在精馏操作中，回流比是一个主要的技术参数，它直接影响了设备费用、操作费用
7、、产品品质。为了降低能源的消耗，提高热利用率，减少DMF的热分解损失，本系统采用了双塔双效精馏的设计方案，其特点如下：1、节能本套装置采用了双塔双效真空精馏系统，在系统中将脱水塔的塔顶馏出蒸汽用来供给精馏塔的加热器加热浓缩液，这样较单塔真空精馏节省能量3540%，同时配以余热回收设备，使装置更加节能，其冷却水耗量也将减少，而且精馏塔采用了减压操作，减少了DMF的分解，使产品的收率提高。2、抑制分解如前所述，纯DMF性质稳定，但在微量酸、碱存在的状况下分解速率加快，如以70时分解速率为基准，90时为其3倍，100时为8倍，130时为20倍，因此真空精馏降低操作温度会抑制分解，提高了产品的质量。3
8、、减少二次污染由于抑制了DMF的分解，因此塔顶水含二甲胺（分解产物）减少，减少了二次污染的发生。4、提高DMF的回收率由于DMF分解的减少，自然提高了回收率。5、减轻了设备的腐蚀DMF与水的混合物及甲酸对设备有腐蚀性，降低温度会减轻对设备的腐蚀。（二） 脱酸操作原理甲酸对DMF的分解有催化作用，且分解产物会有甲酸；显然这是一个自催化反应，分解速率随甲酸的浓度呈指数增加。因此，在DMF蒸馏过程中除去甲酸，将增加DMF的安定性及扩大DMF的使用范围。如在聚氨酯树脂的合成中，对甲酸的含量提出了很严的要求。甲酸的去除主要有四种方法，即中和法、热分解法、再合成法、离子交换法。1、中和法甲酸为一种较强的有
9、机酸，它能与碱或盐反应而除去，其原理如下： HCOOH+NaOH HCOONa+H2O HCOOH+Na2CO3 HCOONa+CO2 +H2O HCOOH+CaCO3 (HCOO)2Ca+CO2 +H2O甲酸与碱的反应比与盐的反应快得多，在与盐反应时对盐的纯度及其他技术指标有较高的要求。无水存在时，甲酸与盐的反应进行的较为困难。因此在工业上以NaOH中和甲酸应用普遍。但用盐中和也有优点，尤其使用碳酸钙中和甲酸，由于其呈中性，故不会造成DMF进一步分解。2、热分解法主种方法是把DMF与甲酸的混合物加热到一定温度而使甲酸分解成一氧化碳与水的方法。 160 HCOOH CO +H2O 在热分解过程
10、中，DMF也会发生分解，但其分解速度远远小于甲酸的分解速度，热分解法工艺所用的设备复杂，但工艺控制可靠。3、再合成法DMF的分解产物为甲酸与二甲胺，再合成法就是把分解产物重新合成DMF，采用本法可使DMF收率提高，但工艺设备复杂，且当规模较小时，经济上不合理。4、离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂除去甲酸，离子交换法设备复杂，投资高，且现在离子交换树脂在我国仍没有完全解决。本套装置的除酸装置采用了热分解工艺，即含有甲酸的DMF溶液在分解塔中分解，其产生的一氧化碳直接排放，而水与DMF的混合物再回系统重新精馏。同时本系统又增加了加碱中和甲酸系统，在操作中可灵活运用。（三） 固形份的脱除原理D
11、MF废水中的固形份是影响DMF回收率及DMF回收系统正常操作的关键问题。如何减缓固形份在加热器中的析出、结垢造成堵塞加热器，是各个厂家关心的大问题。如前所述，固形份的成分复杂，但基本上可分为两大类，一类是不可溶的悬浮物，另一类是可溶性固形份，这部分固形份随着加热温度的提高，其浓度也越来越高，某些小分子量的树脂又进一步聚合形成粘稠状的流体，这部分流体与不可溶的固形份相互粘结在设备的管壁上，形成垢层而严重影响操作。本套装置首先采用机械过滤的方法除去不可溶的固形份。同时废液在废液罐内有较长的沉降时间，沉降后随罐底污泥除去，可溶性固形份则采用浓缩的方法，最后经回收锅除去。三、工艺流程及自动控制方案（一
12、） 工艺流程特点本工艺流程特点：以导热油为加热介质，废液经过滤，沉降，原液预热，常压浓缩，减压蒸馏的双塔、双效工艺。同时系统辅以固形份处理系统，酸分解系统，同时处理塔顶水回生产线再利用，使全套设备连续稳定运行。1、 为了更好的处理固形份，以达到长期稳定操作的目的，废液由生产车间经过过滤网过滤后，将其送入废液罐沉降，再进入回收系统。2、 以导热油作为加热介质，可使系统的热损失减少，能耗降低，而导热油系统最大的特点是操作稳定，温度波动小，有利于系统平稳操作，且导热油系统较蒸汽系统投资小，同时导热油系统为常压系统，设备较为安全。3、 本套装置设计进料浓度为20%DMF 废液，生产能力为6t/h，在工
13、艺允许的范围内，DMF浓度愈高，则耗能愈少，也即处理量可相应提高，反之亦然。在不同生产条件下DMF含量不同，由于进料偏离设计点，本装置的处理能力、回收率、产品质量、塔顶水质量也将有不同的变化，因此在生产中应优化操作，使各项指标达标，且能耗较低。（二）工艺流程说明（详见工艺流程图）来自生产车间的含20%的DMF废液经过滤后进入废液罐，经废液泵送至DMF回收装置区。DMF废液经计量后进入DMF冷凝器与气相出料的DMF蒸汽进行热交换，其温度升至70左右（一级预热）进入脱水塔，对废液进行提浓，待母液达一定浓度后在该系统中由出料泵送至蒸发系统与未蒸发的循环液一同进入进料加热器与脱水塔塔顶蒸汽进行换热至沸
14、腾状后，进入蒸发罐内闪蒸，使气、液分离，其中气相进入精馏塔中部，使水与DMF分离得到成品，而液相通过进料加热器，再次加热蒸发。DMF与水的混合蒸汽进入塔后，在塔釜再沸器与塔顶回流的共同作用下，水易汽化而逐板上升，DMF则逐板下降，在出料板上达到分离要求，从该板采出DMF经出料分离罐后进入冷凝器（以废液作为冷却介质），冷却器（以循环水作为冷却介质）冷凝、冷却后进入DMF冷凝液罐，再用DMF输送泵送至成品罐。精馏塔中水逐板上升至塔顶，以蒸汽状态进入塔顶冷凝器与循环水换热成为液态塔顶水，并以位差排放于塔顶液受槽，由热水泵送至脱气塔。脱水塔塔顶水与精馏塔塔顶水均含有部分二甲胺，当直接用于车间时，二甲胺
15、蒸汽对操作工人的健康有影响，因此将塔顶水引入脱气塔用鼓风机进行气提，将二甲胺高空排放，处理后的水一部分由回流泵送至塔顶作为回流水，另一部分送至罐区冷凝水罐，以保证生产用水。为了使全系统进入稳定操作，定时由蒸发罐底部向回收锅排出含固形份较多的循环液，并在回收锅内加热，其蒸汽进入蒸发罐，其浓缩的残渣排掉。DMF回收系统为真空操作，其真空由真空泵经塔顶冷凝器进行抽吸、自动调整。全系统的冷量由循环水系统提供，本装置需400m3/h循环水系统。（三）自动控制方案为了实现系统更稳定的操作，改善操作环境，节约人力，本回收装置配置了计算机DCS控制系统，其主要控制回路为：1、 蒸发罐液位、脱水塔釜出料流量串级调节系统，执行机构采用变频器；2、 脱水塔釜液位、废液进料流量串级调节系统，执行机构采用变频器；3、 精馏塔釜温度自动调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；4、 脱水塔釜温度自动调
