废水回收DMF工艺研究

摘要：二甲基甲酞胺（简称为DMF），它是一种比较好的工业溶剂和有机合成材料，工业上的应用非常广。可是DMF本身具有毒性，生物降解困难，所以在使用中必须回收利用，现有DMF回收的工艺中甲酸分解DMF的回收率影响比较大，生产中增加了能源消耗，因此促进DMF回收过程中的甲酸的分解，降低酸的浓度，提高DMF的回收率是函待解决的问题，具有深远意义。此外，国内较成熟的DMF回收工艺为精馏法回收，这种流程尽管DMF的回收率较高，可是生产流程长，投资大，能耗高，所以开发投资小、能耗低的新的工艺具有重要的理论和实际意义。

关键词：DMF技术；废水回收；工艺应用

工业上用它可以合成杀虫眯、磺胺嚓咤、强力霉素、可的松和维生素B6等多种物质；在石化生产应用中，作为气体吸收剂，用来分离和精制气体使用；但它具有医学上的毒性对人体有害，会造成肝脏障碍，同时还对水和大气环境造成了污染。为了消除DMF工业生产的废水对环境的影响，同时也是降低生产中成本，我们就要回收并循环使用DMF或者作为副产品出售。

1 N，N一二甲基甲酞胺（DMF）的回收方法

1.1 双塔DMF回收工艺

目前采用较多的是双塔DMF的回收工艺。它的缺点是生产过程中能源消耗比较高，回收技术也比较落后，采用常规的仪表控制此系统，DMF的质量也不稳定，并且回收率也比较低。它使用的热媒介质是低压蒸汽或导热油，由常压浓缩和减压精馏两个塔组成，其工艺流程如图1所示。

1.2 节能型三塔DMF回收工艺

1）热媒选用低压蒸汽的节能型三塔DMF回收工艺

为了配合热电厂节能降耗，利用了减压精馏可以降低DMF沸点的这一特性，选用低压蒸汽为热媒，使低压蒸汽作为热媒的方法切实可行。同时对现有的DMF回收工艺和现有的设备装置进行利用，不用增加新设备的投入，减少了资金的再次投入。工艺上配备了计算机DCS控制的系统，在原来的双塔DMF回收工艺的基础之上，又用一级减压浓缩、二级常压浓缩、减压精馏的三塔回收工艺，此工艺回收能力有较大幅度的增加，DMF回收的质量也进一步稳定，节能降耗明显，产品回收率較高。

2）节能型三塔DMF回收工艺的物料和热量衡算

节能型三塔回收DMF的处理能力为13800kg/h，塔1、塔2、塔3的回流比为0.5，0.8和0.65。塔顶的水蒸气经热量交换冷却以后作为回流用的水，再沸器2和再沸器3消耗大部分的热量。DMF稀液如果按照处理量13800kg/h计，它需要的热量是1344kJ/kg。因为低压蒸汽的焙值大约为2253kJ/kg，它需要消耗掉蒸汽0.596kg/kgo（2152-1344）12152X100%=37.5%。所以在理论上看到节能型三塔DMF回收工艺热能的单耗比现在的双塔DMF回收工艺下降了。

2 废水中DMF回收工艺甲酸分解过程研究

2.1 原液的配制

根据实际情况中脱酸塔塔釜液组成比例采用试剂配制实验原料。实际塔釜中的主要成分包括极少量的水、DMF和甲酸，由甲酸（分析纯）、DMF（分析纯）试剂混合以后配制成实验所用的原料。工业中回收DMF废水经提浓以后回收过程中所产生的甲酸含量一般不超过5%，而DMF含量很大，一般大于95%（质量百分比）。因此配置的实验所用原料中甲酸含量要求为4%，甲酸初始浓度要求约为O.Smo1.L-1DMF含量为约 96%。

2.2 实验步骤

a）将三口烧瓶的底部放进电加热套中，三口烧瓶固定于铁架台上；b）分别称取质量分数为%%的二甲基甲酞胺，4%的甲酸放入烧瓶中；c）三口瓶一个瓶口接温度计，中间的瓶口接冷凝管，其余的瓶口用玻璃塞把它塞紧；d）使用移液管移取Sml配置好的原液，使用碱式滴定管测定溶液中所含的甲酸浓度；e）用滴管向烧瓶内滴加一定量的浓硫酸；f）用碱式滴定管测定此溶液中总酸度；

2.3 分析方法

选取传统的酸碱滴定法测定反应前后甲酸浓度I）首先配制酸碱标准溶液欲配置浓度在0.2mo1.L-1左右的NaOH标准溶液。首先在台秤上称取40克的NaOH放于烧杯中，再用少量水溶解以后倒入试剂瓶中，再用水稀释到SL，摇均匀以后用橡皮塞把它塞紧，静置以备用。a）标定称取1.2g左右的基准邻苯二甲酸氢钾，在10-110℃下把它烘干至恒重，先烘干1.5h以后称重，冷却后称准至0.0001g，记录下数据，然后第二次再烘干1.5h，重复操作，直到这两次数据相差不大即可。把它溶于规定量（约80mL）体积的水中，要求是无二氧化碳的水，再加2滴酚酞指示剂（1Og.L-1），然后用配制好的氢氧化钠溶液滴定至溶液呈粉红色，同时一起作空白试验。

2.4 实验结果

当萃取剂的萃取容量能满足分离要求时，再增加萃取剂用量，萃取效果变化不明显，这也将增加精馏分离萃取相中的DMF与萃取剂时的能耗。因此，适宜相比的选择应该是，在保证达到萃取目标的前提下，尽量减少萃取剂用量，以降低成本。萃取效果与物料的萃取时间和静置时间有密切的关系，萃取时间是两相接触传质的时间，其大小在一定程度上决定两相传质的充分性。静置时间是两相混合后分离的时间，其大小决定着两相分离的程度。当停留时间小于实际所需时间时，两相传质不充分，降低设备的萃取效果，使得萃取相产品减少，且可能使萃余相产品不合要求。而静置时间小于其所需时间，则会加重两相夹带，使得萃取剂损失加大和产品减少。二者小于各自所需时间时，都将提高萃取剂再生的成本。综上所述，实验中可将萃取时间选为10分钟，静置时间10分钟。

总之，本论文在现有DMF回收工艺基础上，主要研究了DMF回收工艺中甲酸分解过程，选取了适宜的催化剂促进甲酸的分解，降低了甲酸含量，提高DMF回收率，提出了萃取回收DMF新工艺，确定了适宜的萃取操作条件，设计了工艺流程。

参考文献：

[1] 田丽娟. 废水回收DMF工艺研究[D]. 河北科技大学，2011.

[2] 谭燕. 精馏回收废水中DMF的节能工艺研究[D]. 浙江工业大学，2011.

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