專利名稱：一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到含二甲基乙酰胺廢水的分離，特別是一種利用超濾-反滲透-常減壓兩效精餾耦合工藝回收廢水中二甲基乙酰胺的方法，達到清潔生產，節(jié)約能源和回收資源的目的，屬于二甲基乙酰胺的分離純化技術領域。
背景技術：
二甲基乙酰胺是N，N-二甲基乙酰胺的簡稱，英文簡稱DMAc。作為一種重要的化工原料和優(yōu)良的有機溶劑，在石油化工、有機合成工業(yè)、塑料薄膜、丙烯腈紡絲、聚醚砜紡絲、醫(yī)藥、農藥和染顏料等領域中應用廣泛。DMAc的需求量大，且在使用后多以稀水溶液的形式存在，如何經濟有效地對其進行回收并降低單位能耗，具有重要的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
目前有文獻報道的含DMAc廢水的處理方法主要有電解法、精餾法、萃取-精餾耦合工藝、生物法等。劉利等(內電解法處理含N，N- 二甲基乙酰胺工業(yè)廢水，環(huán)境工程學報，2010年4卷第2期，269-272)采用內電解法處理含DMAc廢水，研究了 pH，Fe : C (體積比)、活性炭粒徑和水力停留時間等因素對廢水處理效果的影響，并確定了最佳工藝條件；李杰等(鐵炭耦合Fenton試劑一混凝沉淀法預處理DMAC廢水，環(huán)境科學研究，2010年23卷第7期，902-907)采用鐵炭微電解一 Fenton試劑氧化一混凝沉淀工藝對腈綸廢水進行預處理。該工藝只是將廢水中的大分子物質破壞，為后續(xù)處理奠定基礎；洪飛宇等(曝氣/鐵炭微電解預處理制膜廢水試驗研究，工業(yè)水處理，2009年29卷第4期，42-45)通過鐵氧化-曝氣微電解對某制膜工藝中產生的、含DMF ( 二甲基甲酰胺)和DMAC的強溶劑廢水進行預處理，提高了廢水的B/C值；CN101555080A (含有二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺的廢水處理方法及處理裝置)把電解、催化、氧化、吸附、混凝等多種物化方法集于一體，使廢水中的DMF、DMAC等有毒有害的有機污染物被徹底氧化。這些處理方法提高了廢水的可生化性或使DMAc徹底分解，但其沒有實現對DMAc的回收再利用，造成資源浪費。工業(yè)上多采用精餾技術將DMAc與水和其它雜質分離，但其能耗巨大。中國專利CN1631558A (從頭孢哌酮鈉生產廢液中回收二甲基乙酰胺的方法)將生產頭孢哌酮鈉中間工段所產生的含DMAc廢水送入減壓精餾塔進行分離，通過減壓精餾可以在塔頂首先分離出廢液中的輕組份，繼續(xù)升溫就可以在塔頂采出DMAc產品。然而，由于聚醚砜紡絲工藝中廢水的DMAc含量較低且含有聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物，若直接將其送入減壓精餾塔進行處理，能耗巨大，而且在長時間運行過程中，高分子聚合物在塔底濃縮，會造成管道堵塞；中國專利CN1759096A (二甲基乙酰胺(DMAc)的純化方法)和CN1972902A(二甲基乙酰胺(DMAc)的提純方法)提出用蒸餾分方法將粗DMAc原料進行純化，但由于能耗大，對含DMAc較少的廢水的處理不適用；中國專利CN1665574 (N，N-二甲基乙酰胺的純化)報道了采用兩個分餾塔串聯布置的方式從含有乙酸污染物的水溶液中純化DMAc的方法；CN101774720A (芳綸沉析纖維的生產過程中含丁二醇和DMAc廢液的處理方法)公開了通過減壓精餾塔蒸餾方式處理芳綸沉析纖維生產過程中含丁二醇的DMAC廢液；一些學者致力于精餾工藝流程的改造以求達到節(jié)能的目標，如楊德明等(差壓熱耦合精餾回收處理含二甲基乙酰胺廢水的工藝研究，現代化工，2010年20卷第9期，65-67)采用Aspenplus過程模擬計算，確定差壓熱耦合精餾工藝比常規(guī)的單塔精餾工藝節(jié)能約73. 4%，但目前的工業(yè)應用情況還少有報道。林泉等(溶劑萃取法回收與處理含DMAc廢水的研究，水處理技術，2002年28卷第4期，196-199)采用氯仿等低沸點萃取劑處理和回收DMAc模擬廢水的工藝進行研究，結果表明在常溫20 35°C時，當溶劑與水相體積比為2 :1時，經六級逆流萃取，可將廢水中20% (w/w)的DMAc含量降至300mg5L以下；中國專利CN101255122A (—種從紡絲廢水中提純二甲基乙酰胺的方法)采用含三氯甲烷或1，2_ 二氯乙烷為萃取劑，有選擇地將低濃度紡絲廢水中的DMAc提取到萃取相中，然后用精餾的方法進行進一步分離，使萃取劑回收并循環(huán)使用；中國專利CN101921204A (從氨綸廢原液中回收DMAC的方法)公開了一種通過浸泡、壓濾及離子液體萃取回收氨綸廢原液中DMAC的方法，最后萃取相進入精餾設備，通過減壓蒸餾的方法分離出離子液體相中的DMAC，離子液體循環(huán)回用。相對而言，萃取法存 在被萃取的有機物和萃取后的廢水都需進一步處理，后續(xù)處理工序復雜，操作費用和成本較大等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用超濾-反滲透-常減壓精餾耦合工藝回收廢水中二甲基乙酰胺的方法，利用這種方法對聚醚砜紡絲行業(yè)廢水進行處理，得到質量分數為99. 0%以上的DMAc，減小回收DMAc過程的能耗，降低產品生產成本。本發(fā)明提供的一種利用超濾-反滲透-常減壓精餾耦合工藝回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，包括超濾，反滲透和常減壓精餾三個主要工序，廢水首先通過超濾工序進行預處理以除去聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮高分子聚合物，濾液進入反滲透工序進行初步的脫水濃縮，最后進入常減壓精懼工序進行精制。具體的所述的工藝過程是將聚醚砜紡絲生產過程中所產生的含DMAc廢水投入到料液罐中，廢水經料液泵進入超濾復合膜組件中以除去聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物，濾液進入儲罐中，截留液回流至料液罐中；儲罐中濾液經料液泵進入反滲透復合膜組件中進行初步脫水濃縮，待濃縮至DMAc質量分數為10-15%后，進入精餾工序進行進一步的分離，在精餾工序得到質量分數在99. 0%以上的二甲基乙酰胺產品。其中處理的含DMAc廢水來源于聚醚砜紡絲生產過程，含質量分數2. 7-3. 0%的DMAc,另含有聚釀諷和聚乙稀卩比略燒麗等聞分子聚合物，其余為水。其中超濾復合膜組件中為卷式或中空纖維膜組件。其中反滲透復合膜組件為卷式膜組件。其中精餾工序分為初步分離和精制純化兩段，其中初步分離采用的精餾方式為常壓精餾，而精制純化采用的精餾方式為減壓精餾；常減壓精餾流程包括常壓塔和減壓塔各一個，常壓塔塔頂蒸汽用于減壓塔塔釜加熱；常壓塔為板式塔或填料塔，理論板數為12，塔操作壓力為101. 3kPa ;減壓塔為板式塔或填料塔，理論板數為11，塔操作壓力為7. OkPa0
利用超濾-反滲透-精餾耦合工藝回收廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于該工藝過程是一個連續(xù)脫水過程，廢水經料液泵超濾復合膜組件進行預處理后，進入反滲透復合膜組件并一次性使DMAc質量分數達到10-15 %，再進入常減壓精餾流程實現進一步分離，最終得到含DMAc質量分數在99. 0%以上的產品。本發(fā)明的有益效果是
I)廢水中的聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物是傳統分離方法必須考慮的問題，這些物質在精餾工段得到濃縮，結垢，造成管道堵塞，難以清理，嚴重影響操作。由于新方法采用超濾工序將高分子聚合物分離出來，從而大大減少了精餾工序中精餾塔塔釜再沸器堵塞的情況。2)整個分離過程降低了能耗。超濾和反滲透過程在常溫下進行，能耗低，含DMAc的聚醚砜紡絲生產廢水經反滲透工序進行初步脫水濃縮至10-15%，減小了精餾工序的分離負荷，從而達到了節(jié)能的效果。
3)精餾工序分為初步分離和精餾純化兩個階段，精餾純化階段采用減壓精餾的方式，降低的操作了壓力，使操作溫度在90. (TC下，另外，常壓塔塔頂蒸汽用于減壓塔塔釜加熱，提聞了熱利用效率。該方法適用范圍較廣、不需引入其它溶劑、操作方便、得到的產品純度高、節(jié)能、可實現清潔化生產。


圖1所示為利用超濾-反滲透-常減壓精餾耦合工藝回收廢水中二甲基乙酰胺的方法的生產過程示意圖，I為料液罐，4、9、10、11為儲罐，2、5為料液泵，3為超濾復合膜組件，6為反滲透復合膜組件，7為常壓塔，8為減壓塔。
具體實施例方式實施例1
如附圖1中所示的工藝流程。將含DMAc質量分數為2. 7%的廢水投入到料液罐I中，廢水的電導率為O. 20X IO3 μ s/cm, COD為8160mg/L，濁度為29. 5NTU,廢水經料液泵2以5000kg/h的流量進入超濾復合膜組件3中以除去聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物，濾液進入儲罐4中，其中超濾膜組件為卷式膜組件，膜材料為聚砜，進口壓力為
O.30MPa,出口壓力為O. 28MPa，所需膜面積為650m2，濾液的電導率為O. 23 X IO3 μ s/cm,COD為1748mg/L，濁度為13. 6NTU，截留液回流至料液罐I中。儲罐4中濾液經料液泵5以4680kg/h的流量進入反滲透復合膜組件6中進行初步脫水濃縮,滲透液進入儲罐11中，其中反滲透復合膜組件為卷式膜組件，膜材料為芳香聚酰胺，進口壓力為O. SOMPa,出口壓力為O. 75MPa，所需膜面積為395m2，滲透液電導率為O. 06 X IO2 μ s/cm, COD為710mg/L，濁度為0NTU，廢水濃縮至DMAc質量分數為10%后，進入常壓塔7進行初步分離，常壓塔7操作壓力為101. 3kPa，塔板數為12，塔徑為O. 5m，塔頂溫度100. (TC，質量流量為560kg/h，該流股可用于減壓塔8塔釜液體的加熱。常壓塔塔底溫度101. 1°C，質量流量為690kg/h，該流股進入減壓塔8中進行精制純化，減壓塔8的操作壓力為7. OkPa，塔板數為11，塔徑為1. 3m，塔頂溫度39. (TC，質量流量為565 kg/h，該流股進入儲罐9。減壓塔8塔底溫度85. 8°C，質量流量為125 kg/h，該流股即為質量分數在99. 0%的二甲基乙酰胺產品并儲存于儲罐10中。與單一的常減壓精餾工藝相比，該耦合工藝可節(jié)能23%。 實施例2
如附圖1中所示的工藝流程。將含DMAc質量分數為3. 0%的廢水投入到料液罐I中，廢水的電導率為O. 23 X IO3 μ s/cm, COD為7850mg/L，濁度為26. 7NTU，廢水經料液泵2以4940kg/h的流量進入超濾復合膜組件3中以除去聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物，濾液進入儲罐4中，其中超濾膜組件為中空纖維膜組件，膜材料為改性聚氯乙烯，進口壓力為O. 30MPa，出口壓力為O. 28MPa，所需膜面積為455m2，濾液的電導率為O. 25 X IO3 μ s/cm, COD為1652mg/L，濁度為13. 3NTU，截留液回流至料液罐I中。儲罐4中濾液經料液泵5 以4720kg/h的流量進入反滲透復合膜組件6中進行初步脫水濃縮，滲透液進入儲罐11中，其中反滲透復合膜組件為卷式膜組件，膜材料為芳香聚酰胺，進口壓力為O. SOMPa,出口壓力為O. 75MPa，所需膜面積為458m2，滲透液電導率為O. 06 X IO2 μ s/cm, COD為704mg/L，濁度為0NTU，廢水濃縮至DMAc質量分數為15%后，進入常壓塔7進行初步分離，常壓塔7操作壓力為101. 3kPa，塔板數為12，塔徑為O. 4m，塔頂溫度100. (TC，質量流量為360kg/h，該流股可用于減壓塔8塔釜液體的加熱。常壓塔塔底溫度101.8°C，質量流量為490kg/h，該流股進入減壓塔8中進行精制純化，減壓塔8的操作壓力為7. OkPa，塔板數為11，塔徑為1. Om,塔頂溫度39. (TC，質量流量為365kg/h，該流股進入儲罐9。減壓塔8塔底溫度86. 4°C，質量流量為125kg/h，該流股即為質量分數在99. 0%的二甲基乙酰胺產品并儲存于儲罐10中。與單一的常減壓精餾工藝相比，該耦合工藝可節(jié)能31%。
權利要求
1.一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于按照下述步驟進行將聚醚砜紡絲生產過程中所產生的含DMAc廢水投入到料液罐中，廢水經料液泵進入超濾復合膜組件中以除去聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮高分子聚合物，濾液進入儲罐中，截留液回流至料液罐中；儲罐中濾液經料液泵進入反滲透復合膜組件中進行初步脫水濃縮，待濃縮至DMAc質量分數為10-15. %后，進入精餾工序進行進一步的分離，在精餾工序得到質量分數在99. 0%以上的二甲基乙酰胺產品。
2.根據權利要求1所述的一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于其中處理的含DMAc廢水，含質量分數2. 7-3. 0%的DMAc。
3.根據權利要求1所述的一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于其中超濾復合膜組件中為卷式或中空纖維膜組件。
4.根據權利要求1所述的一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于其中反滲透復合膜組件為卷式膜組件。
5.根據權利要求1所述的一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，其特征在于其中精餾工序分為初步分離和精制純化兩段，其中初步分離采用的精餾方式為常壓精餾，而精制純化采用的精餾方式為減壓精餾；常減壓精餾流程包括常壓塔和減壓塔各一個，常壓塔塔頂蒸汽用于減壓塔塔釜加熱；常壓塔為板式塔或填料塔，理論板數為12，塔操作壓力為101. 3kPa ;減壓塔為板式塔或填料塔，理論板數為11，塔操作壓力為7. OkPa0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收聚醚砜紡絲廢水中二甲基乙酰胺的方法，屬于二甲基乙酰胺的分離純化技術領域。該方法主要包括超濾，反滲透和常減壓精餾三個主要工序。具體工藝流程是經超濾工序除去聚醚砜紡絲廢水中殘留的聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物；然后，濾液進入反滲透工序中進行初步脫水濃縮；最后，濃縮液進入常減壓精餾工序進行精制，在減壓精餾塔塔底得到高濃度的二甲基乙酰胺產品，其質量分數可達99.0%以上。本發(fā)明操作相對簡便，不引入其它溶劑，節(jié)能效果比較明顯，而且可以節(jié)省資源，并為企業(yè)帶來良好的經濟效益，具有良好的推廣應用前景。
文檔編號C07C233/05GK102993039SQ20121055062
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權日2012年12月18日
發(fā)明者鐘璟, 張琪, 韓光魯, 陳若愚, 黃維秋, 楊寶珠, 許鵬偉 申請人:常州大學