[发明专利]渗透汽化—精馏耦合工艺回收水中二甲基甲酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到含二甲基甲酰胺体系的水溶液的分离，特别是一种利用渗透汽化—精馏耦合工艺从水中回收二甲基甲酰胺的方法，达到清洁生产和节约能源的目的。

背景技术

二甲基甲酰胺是N,N-二甲基甲酰胺（N,N-Dimethylformamide）的简称，别名甲酰二甲胺，英文简称DMF。作为一种重要的化工原料和优良的有机溶剂，其在化工生产、医药、卫生、农业生产、电子、化学分析以及制革工业等各个领域有极广泛的应用，被称为万能有机溶剂。DMF的需求量大，且在使用后多以稀水溶液的形式存在，如何经济有效地对其进行回收并降低单位能耗，具有重要的经济效益、社会效益和环境效益。

目前有文献报道的含DMF水溶液的处理方法主要有精馏法、萃取法、化学氧化法、吸附法等。

工业上多采用精馏技术将DMF与水和其它杂质分离，但其能耗巨大，一些学者致力于精馏工艺流程的改造以求达到节能的目标。中国专利CN1282733A（湿法合成革二甲基甲酰胺稀液精馏回收方法）提出采用相变沸腾蒸馏，回收流程采用循环工艺，热能得到循环利用，DMF的回收率达到99.95%。中国专利CN1891685A（湿法合成革二甲基甲酰胺溶液三效精馏回收方法）采用三效精馏回收方法处理DMF稀溶液，通过一级减压浓缩、二级常压浓缩和三级减压精馏工艺，与传统方法相比节能30%。中国专利CN101519362A（一种回收二甲基甲酰胺的方法）涉及到全负压操作的方法从废水中回收DMF，由于大幅度降低了操作温度，该工艺流程节能10%以上。但这些工艺改造并不能从根本上解决精馏技术高能耗的问题。      

萃取法主要原理是先采用萃取剂吸收废水中的DMF，然后通过普通精馏分离萃取剂和DMF。中国专利CN101397260A（加盐萃取与精馏结合法从废水中回收二甲基甲酰胺的工艺）采用含Na₂SO₄的氯仿为萃取剂，有选择地将低浓度废水中的DMF提取到萃取相中，然后用普通精馏的方法进行分离，使萃取剂回收并循环使用。中国专利CN1793111A（一种废水中二甲基甲酰胺的回收方法）和CN100999480A（利用离子液体萃取法从废水中回收二甲基甲酰胺的方法）与其类似，不同的是它们分别采用氯仿、四氯化碳等有机溶剂和疏水性离子液体为萃取剂，效果也十分明显。但被萃取的有机物和萃取后的废水都需进一步处理，后续处理工序复杂，操作费用和成本较大。

化学氧化法通过氧化分解废水中有机物实现对废水的处理，中国专利CN101555080A（含有二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺的废水处理方法及处理装置）采用将废水导入催化微电解池内，通过电解池内的原电池原料对废水进行电解，经电解后的废水进入调节池进行水质调节，随后导入催化电氧化反应池内进行氧化，以除去废水中的DMF等有机物。该方法没有对资源的回收再利用，缺乏经济竞争力。

中国专利CN101693668A（一种利用吸附树脂处理二甲基甲酰胺废水的吸附精馏方法）将DMF废水在精馏前采用大孔吸附树脂进行吸附，然后用脱附剂脱附，获得DMF和脱附剂的混合液，输入精馏塔中进行分离，在塔底得到DMF产品。该工艺在高收率的前提下进一步降低了回收的能耗，具有较好的实用性和经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用渗透汽化—精馏耦合工艺从废水中回收二甲基甲酰胺的方法，利用这种方法对DMF和水进行分离，得到质量分数为99.6%以上的DMF，减小回收DMF的能耗，降低产品生产成本。

本发明提供的利用渗透汽化—精馏耦合工艺从废水中回收二甲基甲酰胺的方法，主要包括渗透汽化和精馏两个主要工序。

本发明提供的利用渗透汽化—精馏耦合工艺从废水中回收二甲基甲酰胺的方法，按照下述步骤进行：将一定质量含量的DMF水溶液投入到料液储罐中，料液经料液泵进入复合膜组件中进行脱水分离，通过真空泵维持膜渗透侧一定的压力；水经渗透膜在复合膜组件下游汽化，经冷凝后进入冷凝液储罐；DMF水溶液在膜截留侧得到浓缩，待浓缩到一定的质量分数后，进入单个间歇精馏塔或连续常减压两效精馏塔装置中继续进行分离，在间歇精馏塔或减压塔塔釜中可以得到高浓度的DMF产品。

其中所述的膜渗透侧压力通过真空泵维持在4—20kPa，以5—10kPa为佳，渗透汽化过程中料液温度在20—70℃之间，以60—70℃为佳，渗透侧冷凝温度为-70—-5℃。