一种节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法

技术领域

本发明涉及精馏工艺技术领域，特别是一种节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法。

背景技术

二甲基甲酰胺DMF，是一种无色透明液体，沸点为153℃。是一种良好的溶剂，其能与水、醇、醚、酷、嗣、不饱和经、芳香烃等混溶，但不与汽油、己烧、环己院一类饱和烃混溶。属于高闪点易燃、低毒类液体，对眼、皮肤、粘膜有强烈的刺激作用。的应用前景十分广泛因其分子量小、介电常数高、具备电子给予体以及形成配合物的能力的特性，使其成为一种独特、高效、用途广泛的溶剂和反应介质。是一种用途很广的优良溶剂和化工原料，可广泛应用于纺织技术、有机反应、石化工业、电解行业、颜料染料业、医药行业以及电子行业中。所以，对于的回收在降低成本，环境保护方面是有广泛的应用意义及经济意义的。工业上，通常使用精馏法分离废水中的DMF,传统的回收工艺为萃取精馏工艺，使用萃取剂二氯甲烷将二甲基甲酰胺从水中萃取分离出来；或者使用双塔回收工艺，是在第一个塔中将水从塔顶蒸出，塔釜物料进入第二个塔中再进行的精馏，从塔顶得到产品。上述两种回收系统中，需要汽化大量水分，能耗损耗大，由于DMF易分解，因此双塔回收工艺，容易产生杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法，该方法通过利用各物料自身已有的热量，减少了额外使用的热量，并且可以达到高纯度的DMF(纯度为99.9％的二甲基甲酰胺)。

为实现本发明的目的，解决的技术方案为：

一种节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法，包括如下步骤：

S1将待分离的二甲基甲酰胺原料液经一级预热器，二级预热器加热，进入一级精馏塔中部，一级精馏塔采用负压连续操作后，在一级精馏塔塔顶产出的气相产物，气相产物经加热升温后，送入一级精馏塔塔釜再沸器中作为热源，气相产物变为液相产物；

S2所述液相产物输送至二级预热器作为热源后，部分回流至一级精馏塔，另一部分塔顶液相产物采出；

S3一级精馏塔塔釜得到的二甲基甲酰胺浓缩水送至二级精馏塔塔釜进行减压间歇操作；

S4二级精馏塔塔顶气相产物经冷凝后变为料液，部分料液回流至二级精馏塔，另一部分料液再次冷却后送入前馏分罐暂存；

S5前馏分罐中的料液返至一级预热器，二级预热器加热后，入一级精馏塔循环；

S6检测步骤S4中经再次冷却后的另一部分料液，当含水量小于设定阈值时，关闭前馏分罐，得到二甲基甲酰胺产品。

进一步的，在一级精馏塔中，操作温度为75～90℃，操作压力40～60kpa A；在步骤S2中，塔顶回流比为0.5～1.5。

进一步的，二级精馏塔中，操作温度为75～90℃，操作压力为8～12kpa A。

进一步的，步骤S6中，当关闭前馏分罐，得到二甲基甲酰胺产品时，塔顶回流比为0.3～1。

进一步的，步骤S4中，二级精馏塔塔顶气相产物冷凝后变为料液之后，还包括将料液全回流至二级精馏塔，待二级精馏塔内温度恒定后，再进行部分料液回流，另一部分料液再次冷却后送入前馏分罐暂存，塔顶回流比为3～7。

进一步的，步骤S1中，气相产物使用压缩机进行加热升温，其压缩比为2-3。

进一步的，步骤S3中所述一级精馏塔塔釜得到的二甲基甲酰胺浓缩水送至二级精馏塔塔釜之前，还包括将一级精馏塔塔釜得到的二甲基甲酰胺浓缩水通过塔釜泵，泵送至一级预热器作为热源。

进一步的，一级精馏塔的操作温度高于二级精馏塔操作温度，优选的，一级精馏塔操作温度为86-90℃，二级精馏塔操作温度为83-86℃。通过两级精馏塔不同的压力和温度设计，可以实现一级精馏塔脱水，二级精馏塔蒸馏水DMF的效果。

进一步的，步骤S4中，二级精馏塔塔顶气相产物经冷凝后变为料液，具体可以通过二级冷凝器冷凝。

在上述技术方案中，本发明提供的一种节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法，具有以下有益效果：

1.充分利用一级精馏塔自身已有的热量，通过一级精馏塔塔顶出口设置压缩机，两次利用一级精馏塔塔顶蒸发的气相料液(主要为水)热源；同时一级精馏塔塔釜设塔釜泵，利用一级精馏塔塔釜出料热量对原料进料预热；这样能够充分发挥不同类型设备的优势，节能效果显著，与传统的萃取精馏处理DMF废水工艺比较，节省水蒸气用量约30-50％；

2.本方法在低负压状态下操作，可有效减少DMF的分解量，避免产生大量更难处理的二甲胺废水，解决DMF废水处理的环保难题；

3.通过前馏分罐收集前馏分中含水量较高的二甲基甲酰胺料液再次入一级精馏塔中循环，实现了2个精馏塔就能够分离出纯度为99.9％的DMF，减少了设备投资。

附图说明

图1是本发明节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法流程示意图。

图中：1、进料缓冲罐；2、进料泵；3、一级预热器；4、二级预热器；5、压缩机；6、再沸器；7、蒸汽再沸器；8、第一回流罐；10、第一回流泵；11、塔釜泵；12、馏液罐；13、流液转料泵；14、暂存罐；15、转料泵；16、一级冷凝器；17、二级冷凝器；18、第二回流罐；19、第二回流泵；20、塔顶冷却器；21、前馏分罐；22、产品罐；23、真空机组；T101、一级精馏塔；T102、二级精馏塔。

具体实施方式

为了使得本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，结合节能型分离二甲基甲酰胺溶液的方法，使用如下装置实现：包括一级精馏塔T101和二级精馏塔T102；依次连接进料缓冲罐1、进料泵2、一级预热器3和二级预热器4将料液输送至一级精馏塔T101中部进料；一级精馏塔塔釜设有再沸器6、蒸汽再沸器7。再沸器6与蒸汽再沸器7同时连接于一级精馏塔塔釜，对一级精馏塔塔釜加热；其中蒸汽再沸器7中使用界外的水蒸汽作为热源；再沸器6中使用一级精馏塔T101塔顶气相产物作为热源。一级精馏塔塔顶连接压缩机5，用于将一级精馏塔塔顶气相产物加热升温后输送至再沸器6换热，并且实现一级精馏塔内部负压状态。当一级精馏塔塔顶气相产物换热后变为液相产物后依次进入第一回流罐8，第一回流泵10，输送至二级预热器4作为热源换热，之后管线分为两路，一路返回一级精馏塔，另一路依次连接馏液罐12，流经转料泵13，将采出的一级精馏塔塔顶产物部分送出界外。

一级精馏塔塔釜依次连接塔釜泵11，一级预热器3，之后连接暂存罐14，转料泵15最后与二级精馏塔塔釜相连。

二级精馏塔塔顶出口依次连接一级冷凝器16，二级冷凝器17；一级与二级冷凝器的冷凝液出口依次连接第二回流罐18，第二回流泵19。第二回流泵19出口的管路分为两路，一路连接于二级精馏塔T102，另一路连接于塔顶冷却器20。塔顶冷却器20出口同时连接前馏分罐21，产品罐22。前分流罐21连接于进料缓冲罐1，用于将前馏分料液重新入一级精馏塔T101分离。二级冷凝器17出口还连接有真空机组23，用于对分离二甲基甲酰胺溶液的系统减压。

在一级精馏塔中采用连续负压操作，操作温度为75～90℃，操作压力40～60kpaA；在步骤S2中，塔顶回流比为0.5～1.5。

二级精馏塔采用间歇减压操作，二级精馏塔操作温度为75～90℃，操作压力为8～12kpa A。当二级精馏塔工作时，首先使用全回流方式，将塔顶产物全部入二级精馏塔，当塔内温度恒定后，采用部分回流方式，回流比为3～7。检测前馏分罐21中料液中DMF水含量，含水量小于200ppm时，回流比为0.3～1，得到二甲基甲酰胺纯度99.9％。全回流时间通常在30-60min，当塔内温度稳定时，说明塔内已建立起平衡，确定全回流结束，开始采出。全回流的意义在于因为全回流时，塔没有进料和采出，与外界只有能量的交换，通过全回流可以较为容易的迅速在塔内建立起平衡，使轻重组分迅速在塔内建立起浓度分布。

本方法特别适用于分离高含水量的二甲基甲酰胺溶液，如含水量在70％-95％。通过本发明提供的方法可以得到高纯度的二甲基甲酰胺。

下面结合具体实施例，详细说明本发明方法过程：

实施例1以含水约80％的二甲基甲酰胺原料作为分离原料

S1含水约80％的二甲基甲酰胺原料从进料缓冲罐1进入，通过进料泵2输送至一级预热器3和二级预热器4加热，温度达约65℃。入一级精馏塔T101中部，流量为500kg/h，负压(60kPaA)连续操作，塔釜温度控制在86-90℃以下。开始时，一级精馏塔T101的塔釜加热通过界外的水蒸汽通过蒸汽再沸器7供热。待一级精馏塔中的原料液气化后，气相产物

S2液相产物通过回流罐，经回流泵输送至二级预热器4中，作为热源后，之后部分一级精馏塔塔顶液相产物采出，另一部分回流至一级精馏塔，回流比为1；

S3一级精馏塔塔釜中出料料液(约含水60％二甲基甲酰胺浓缩水)经塔釜泵11泵送至一级预热器3与原料换热，送至暂存罐14累积。积累一批后，经转料泵15泵送二级精馏塔T102塔釜间歇精馏操作。二级精馏塔T102减压(10kPaA)间歇操作，塔釜提供加热汽化，塔釜温度控制在83-86℃，流量250kg/h。

S4开始时，二级精馏塔中气化的产物经一级冷凝器16，二级冷凝器17，至第二回流罐18中，通过第二回流泵19，全回流至二级精馏塔塔顶进口。稳定操作后，二级精部分回流至二级精馏塔，回流比为5；部分采出送至塔顶冷却器20，冷却后至前馏分罐21。

S5前馏分送至进料缓冲罐1套用。

S6当检测塔顶馏液含水小于200ppm时停止采出前馏分，收集产品馏液至产品罐22，采出，回流比为0.5。

二级精馏塔的釜液含有重组分杂质，定时排放釜残。

通过压缩机5和真空机组23，对整个系统装置进行负压，减压操作。

在本实施例中，设计的一级预热器3中，原料进口温度30℃，出口约45℃；塔釜液进口温度89℃，出口温度为55℃。二级预热器4中，原料进口温度45℃，出口约65℃；塔顶液相产物进口温度100℃，出口约82℃。

本实施例中，以塔釜出料累积24h处理计算，则前馏分罐中料液量约为3700kg。如下表1所示，根据24小时塔釜累计出料量进行测算，测得每小时平均能耗数据。

表1

实施例2以含水约90％的二甲基甲酰胺原料作为分离原料

S1含水约90％的二甲基甲酰胺原料500kg/h从进料缓冲罐1进入，通过进料泵2输送至一级预热器3和二级预热器4加热，温度达约65℃。入一级精馏塔T101中部，流量为500kg/h，负压(60kPaA)连续操作，塔釜温度控制在90℃以下。开始时，一级精馏塔T101的塔釜加热通过界外的水蒸汽通过蒸汽再沸器7供热。待一级精馏塔中的原料液气化后，气相产物(主要为水)经压缩机5加热升温，(压缩机比约2)后输送至塔釜再沸器6中，变为液相产物；

S2液相产物通过回流罐，经回流泵输送至二级预热器4中，作为热源后，之后部分一级精馏塔塔顶液相产物采出，另一部分回流至一级精馏塔，回流比为1.2；

S3一级精馏塔塔釜中出料料液(约含水60％二甲基甲酰胺浓缩水)经塔釜泵11泵送至一级预热器3与原料换热，送至暂存罐14累积。积累一批后，经转料泵15泵送二级精馏塔T102塔釜间歇精馏操作。二级精馏塔T102负压(10kPaA)间歇操作，塔釜提供加热汽化，塔釜温度控制约在86℃。

S4开始时，二级精馏塔中气化的产物经一级冷凝器16，二级冷凝器17，至第二回流罐18中，通过第二回流泵19，全回流至二级精馏塔塔顶进口。稳定操作后，二级精部分回流至二级精馏塔，回流比为5；部分采出送至塔顶冷却器20，冷却后至前馏分罐21(约1900kg)。

S5前馏分可送至进料缓冲罐1套用。

S6当检测塔顶馏液含水小于200ppm时停止采出前馏分，收集产品馏液至产品罐22，采出。

二级精馏塔的釜液含有重组分杂质，定时排放釜残。

通过压缩机5和真空机组23，对整个系统装置进行负压，减压操作。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。