專利名稱：用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣中有害物質(zhì)的脫除及回收方法，特別是一種從工業(yè)廢氣中回收甲苯和二甲基甲酰胺的方法，屬于工業(yè)廢氣的分離回收領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在合成革、紡織、印染等行業(yè)的工業(yè)廢氣中大多同時(shí)含有二甲基甲酰胺(DMF)和甲苯混合物的氣體。以合成革行業(yè)為例，我國(guó)從20世紀(jì)50年代末開始生產(chǎn)人造革，1983年開始生產(chǎn)第二代合成革，1994年開始生產(chǎn)第三代超細(xì)纖維合成革。近幾年來，我國(guó)合成革工業(yè)迅猛發(fā)展，目前已經(jīng)成為世界合成革生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和進(jìn)出口貿(mào)易大國(guó)，合成革工業(yè)正在進(jìn)行世界性的調(diào)整，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的制造業(yè)向我國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。同時(shí)合成革工業(yè)也是有機(jī)廢氣排放的一個(gè)主要行業(yè)之一。在合成革生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染卻不容忽視，特別是大量有機(jī)廢氣、對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。據(jù)粗略估計(jì)，未實(shí)施治理時(shí)，全國(guó)僅PU合成革每年排放到大氣中的有毒有機(jī)物達(dá)10萬(wàn)噸以上。這在如江、浙等合成革工業(yè)集中的部分地區(qū)，已經(jīng)造成了局部污染，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝巳旱纳眢w健康。在合成革的聚氨酯干法工藝、聚氨酯濕法工藝、后處理工藝以及超纖工藝中都會(huì)涉及到DMF和甲苯，由于DMF和甲苯作為溶劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而量上幾乎沒有損耗，相應(yīng)的產(chǎn)生大量含有DMF和甲苯的廢水、廢氣，給環(huán)境造成極為嚴(yán)重的污染，如何經(jīng)濟(jì)有效地回收其中的DMF和甲苯并處理伴隨的廢氣，對(duì)提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益都是非常重要的。目前，對(duì)含有DMF和甲苯的工業(yè)廢氣，是分兩級(jí)吸收設(shè)備分別吸收甲苯和DMF。專利200410053246分兩級(jí)吸收設(shè)備分別吸收甲苯、丁酮和二甲基甲酰胺，第一級(jí)吸收設(shè)備采用二甲基甲酰胺作為吸收溶劑，吸收甲苯和丁酮；第二級(jí)吸收設(shè)備采用水作為吸收溶劑，吸收二甲基甲酰胺。通過各級(jí)配套的真空蒸發(fā)回收系統(tǒng)回收甲苯、丁酮和二甲基甲酰胺。本發(fā)明在不引入新的有機(jī)成分情況下，利用有機(jī)物溶解性和沸點(diǎn)的不同，實(shí)現(xiàn)了二甲基甲酰胺和甲苯的分離回收利用。效率高、能耗低、運(yùn)行可靠，具有明顯的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。雖然研究者對(duì)處理含有DMF和甲苯的工業(yè)廢氣提出了不同的方案，但是尚無(wú)用一種溶劑同時(shí)吸收DMF和甲苯的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在找到一種溶劑并提出一種新工藝，利用水和這種溶劑同時(shí)將工業(yè)廢氣中的DMF和甲苯吸收下來，并回收其中的DMF和甲苯。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明為一種用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法及裝置，包括吸收塔，分離罐，第一精餾塔，第二精餾塔。
一種用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法，利用水和溶劑 N-甲酰嗎啉做吸收劑，水與N-甲酰嗎啉的質(zhì)量配比為1 3 5，在常壓吸收塔將廢氣中的甲苯和二甲基甲酰胺同時(shí)吸收下來，再依次采用一級(jí)減壓精餾，二級(jí)減壓精餾，回收其中的二甲基甲酰胺和甲苯。吸收塔的工藝流程是工業(yè)廢氣從塔底進(jìn)入吸收塔，循環(huán)的N-甲酰嗎啉從吸收塔中上部進(jìn)入吸收塔，循環(huán)水與補(bǔ)充的新鮮水混合后從塔頂進(jìn)入吸收塔，工業(yè)廢氣經(jīng)水和 N-甲酰嗎啉吸收凈化后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的甲苯和二甲基甲酰胺進(jìn)入一級(jí)減壓精餾塔。本發(fā)明的用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的裝置，工業(yè)廢氣(5) 在吸收塔(7)中經(jīng)循環(huán)的N-甲酰嗎啉(4)和循環(huán)水(3)吸收后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣(6) 從吸收塔(7)塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的甲苯和二甲基甲酰胺流股(8)從吸收塔(7) 塔底流出后進(jìn)入一級(jí)減壓蒸餾塔(9)；經(jīng)一級(jí)減壓精餾塔(9)分離后，塔頂輕組分為水和甲苯的混合物，經(jīng)冷凝器(10)冷凝后進(jìn)入分離罐(1 進(jìn)行油相和水相的分離，塔釜重組分一部分經(jīng)再沸器(11)返回一級(jí)減壓精餾塔(9)，另一部分采出后進(jìn)入二級(jí)減壓精餾塔(14)； 經(jīng)二級(jí)減壓精餾塔(14)分離后，塔頂為純度大于99. 9%的二甲基甲酰胺，塔底高沸物為純度大于99. 9%的N-甲酰嗎啉，二級(jí)減壓精餾塔(14)塔頂產(chǎn)品二甲基甲酰胺經(jīng)冷凝器冷凝后出裝置，二甲基甲酰胺的回收率在99%以上，塔底產(chǎn)品吸收劑經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔(7)， 循環(huán)利用。所述的吸收塔(7)的操作壓力為100 120kPa，操作溫度為31 39°C。所述的一級(jí)減壓精餾塔(9)在壓力為15 30kPa下操作，塔頂溫度為M 70°C， 塔底溫度為177 191 °C。所述的一級(jí)減壓精餾塔(9)塔頂流股(1 經(jīng)分離罐(1 分離后，罐底流股(13) 為純水流股，循環(huán)利用。所述的二級(jí)減壓精餾塔(14)在壓力為15 下操作，塔頂溫度為93 113°C，塔底溫度為178 1980C ο利用水和另一種溶劑N-甲酰嗎啉(NFM)，采用常壓吸收塔，可以將廢氣中的甲苯和DMF同時(shí)吸收下來，再依次采用一級(jí)減壓精餾，二級(jí)減壓精餾工藝，回收其中的DMF和甲苯，并循環(huán)利用吸收劑。本發(fā)明脫除后的廢氣中，DMF的含量近乎為零，甲苯的含量降低為幾個(gè)ppm，達(dá)到廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，且DMF的回收率達(dá)到99%以上，純度為99. 9%。本發(fā)明的特點(diǎn)是找到了一種合適的溶劑NFM，可將工業(yè)廢氣中的甲苯和DMF同時(shí)吸收下來，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了 DMF的回收率，降低了廢氣處理中的能耗，減少了整體操作費(fèi)用。本發(fā)明使用一種溶劑NFM，設(shè)計(jì)出可同時(shí)吸收DMF和甲苯的方法，減少了能耗，促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明的用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中DMF和甲苯的工藝原理圖。其中(1)補(bǔ)充新鮮水；( 循環(huán)水；(3)水進(jìn)料；(4)循環(huán)吸收劑進(jìn)料；(5)工業(yè)廢氣；(6)凈化后的廢氣；(7)吸收塔；(8)吸收劑與被吸收下來的甲苯、DMF ； (9) 一級(jí)減壓精餾塔；(10)塔頂冷凝器；(11)塔底再沸器；(12)水和甲苯混合液；(13)DMF和NFM的混合液；(14) 二級(jí)減壓精餾塔；(15)分離罐；(16)甲苯；(17)塔底再沸器；(18)塔頂冷凝器； (19)DMF。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提供的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的說明本發(fā)明用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和DMF的系統(tǒng)包括吸收塔、第一精餾塔， 第二精餾塔、分離罐，利用水和溶劑NFM，采用常壓吸收塔，可以將廢氣中的甲苯和DMF同時(shí)吸收下來，再依次采用一級(jí)減壓精餾，二級(jí)減壓精餾工藝，回收其中的DMF和甲苯，并循環(huán)利用吸收劑。以下為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，所述實(shí)施例是為進(jìn)一步描述本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。[實(shí)施例1]1)以處理3000Kg/h工業(yè)廢氣為例進(jìn)行模擬計(jì)算，進(jìn)料組成如下空氣為80% ;DMF 為10% ；甲苯為10%。2)如圖1所示，吸收塔7在壓力為IOOkI3a下操作，塔內(nèi)操作溫度為33. 5 38. 1°C； 工業(yè)廢氣( 從塔底進(jìn)入常壓吸收塔(7)，循環(huán)的溶劑(4)從塔中上部進(jìn)入吸收塔(7)，循環(huán)水與補(bǔ)充的新鮮水混合后C3)從塔頂進(jìn)入吸收塔(7)；其中，水與溶劑NMF的質(zhì)量配比為 1 3，吸收劑總量與進(jìn)塔廢氣量之比為8 1 ；經(jīng)水(3)和溶劑(4)對(duì)其中所含的DMF和甲苯吸收凈化后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣從吸收塔(7)塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的DMF 和甲苯從吸收塔(7)塔底排出后進(jìn)入一級(jí)減壓精餾塔(9)進(jìn)行精餾分離。3) 一級(jí)減壓精餾塔(9)包括了塔頂冷凝器和塔底再沸器，在壓力為15kl^下操作， 塔頂溫度為M°C，塔底溫度為177. 2°C;塔頂輕組分為水和甲苯的混合物，經(jīng)冷凝器(10)冷凝后按照一定回流比一部分回流入塔，另一部分進(jìn)入分離罐(1 進(jìn)行分離；塔釜重組分一部分經(jīng)再沸器(11)返回一級(jí)減壓精餾塔(9)，另一部分采出后進(jìn)入二級(jí)減壓精餾塔(14)。4)分離罐(15)在常壓下操作，上部采出輕相為甲苯，下部采出重相為水；經(jīng)分離罐分離后水的純度大于99%，可返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。5) 二級(jí)減壓精餾塔(14)在壓力為15kl^下操作，塔頂溫度為93.2°C，塔底溫度為178. 8°C ；DMF和吸收劑的混合物經(jīng)二級(jí)減壓精餾塔(14)分離后，塔頂產(chǎn)品為純度大于 99. 9%的DMF，塔釜產(chǎn)品為純度大于99. 9%的吸收劑；塔頂產(chǎn)品DMF經(jīng)冷凝器(18)冷凝后按照一定的回流比一部分回流入塔，另一部分則作為產(chǎn)品出裝置，DMF的回收率在99%以上；塔底產(chǎn)品吸收劑經(jīng)冷卻后返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。[實(shí)施例2]基本工藝同實(shí)施例1，具體操作參數(shù)如下1)以處理3000Kg/h工業(yè)廢氣為例進(jìn)行模擬計(jì)算，進(jìn)料組成如下空氣為80% ;DMF 為10% ；甲苯為10%。2)如圖1所示，吸收塔7在壓力為101. 33kPa下操作，塔內(nèi)操作溫度為33. 5 38. 1°C;工業(yè)廢氣( 從塔底進(jìn)入常壓吸收塔(7)，循環(huán)的溶劑(4)從塔中上部進(jìn)入吸收塔 (7)，循環(huán)水與補(bǔ)充的新鮮水混合后C3)從塔頂進(jìn)入吸收塔(7)；其中，水與溶劑NMF的配比為1 4，吸收劑總量與進(jìn)塔廢氣量之比為5 1;經(jīng)水(3)和溶劑(4)對(duì)其中所含的DMF和甲苯吸收凈化后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣從吸收塔(7)塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的DMF 和甲苯從吸收塔(7)塔底排出后進(jìn)入一級(jí)減壓精餾塔(9)進(jìn)行精餾分離。3) 一級(jí)減壓精餾塔(9)包括了塔頂冷凝器和塔底再沸器，在壓力為20kl^下操作，塔頂溫度為60. 1°C，塔底溫度為182. 0°C ；塔頂輕組分為水和甲苯的混合物，經(jīng)冷凝器 (10)冷凝后按照一定回流比一部分回流入塔，另一部分進(jìn)入分離罐(1 進(jìn)行分離；塔釜重組分一部分經(jīng)再沸器(11)返回一級(jí)減壓精餾塔(9)，另一部分采出后進(jìn)入二級(jí)減壓精餾塔 (14)。4)分離罐(15)在常壓下操作，上部采出輕相為甲苯，下部采出重相為水；經(jīng)分離罐分離后水的純度大于99%，可返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。5) 二級(jí)減壓精餾塔(14)在壓力為20kPa下操作，塔頂溫度為101. 1°C，塔底溫度為186. 0°C ；DMF和吸收劑的混合物經(jīng)二級(jí)減壓精餾塔(14)分離后，塔頂產(chǎn)品為純度大于 99. 9%的DMF，塔釜產(chǎn)品為純度大于99. 9%的吸收劑；塔頂產(chǎn)品DMF經(jīng)冷凝器(18)冷凝后按照一定的回流比一部分回流入塔，另一部分則作為產(chǎn)品出裝置，DMF的回收率在99%以上；塔底產(chǎn)品吸收劑經(jīng)冷卻后返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。[實(shí)施例3]基本工藝同實(shí)施例1，具體操作參數(shù)如下1)以處理3000Kg/h工業(yè)廢氣為例進(jìn)行模擬計(jì)算，進(jìn)料組成如下空氣為80% ;DMF 為10% ；甲苯為10%。2)如圖1所示，吸收塔7在壓力為120kPa下操作，塔內(nèi)操作溫度為31. 5 38. 7°C； 工業(yè)廢氣( 從塔底進(jìn)入常壓吸收塔(7)，循環(huán)的溶劑(4)從塔中上部進(jìn)入吸收塔(7)， 循環(huán)水與補(bǔ)充的新鮮水混合后C3)從塔頂進(jìn)入吸收塔(7)；其中，水與溶劑NMF的配比為 1 5，吸收劑總量與進(jìn)塔廢氣量之比為4 1 ；經(jīng)水(3)和溶劑(4)對(duì)其中所含的DMF和甲苯吸收凈化后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣從吸收塔(7)塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的DMF 和甲苯從吸收塔(7)塔底排出后進(jìn)入一級(jí)減壓精餾塔(9)進(jìn)行精餾分離。3) 一級(jí)減壓精餾塔(9)包括了塔頂冷凝器和塔底再沸器，在壓力為30kl^下操作，塔頂溫度為69. 2°C，塔底溫度為191. 0°C ；塔頂輕組分為水和甲苯的混合物，經(jīng)冷凝器 (10)冷凝后按照一定回流比一部分回流入塔，另一部分進(jìn)入分離罐(1 進(jìn)行分離；塔釜重組分一部分經(jīng)再沸器(11)返回一級(jí)減壓精餾塔(9)，另一部分采出后進(jìn)入二級(jí)減壓精餾塔 (14)。4)分離罐(15)在常壓下操作，上部采出輕相為甲苯，下部采出重相為水；經(jīng)分離罐分離后水的純度大于99%，可返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。5) 二級(jí)減壓精餾塔(14)在壓力為30kl^下操作，塔頂溫度為112.9°C，塔底溫度為197. 4°C ；DMF和吸收劑的混合物經(jīng)二級(jí)減壓精餾塔(14)分離后，塔頂產(chǎn)品為純度大于 99. 9%的DMF，塔釜產(chǎn)品為純度大于99. 9%的吸收劑；塔頂產(chǎn)品DMF經(jīng)冷凝器(18)冷凝后按照一定的回流比一部分回流入塔，另一部分則作為產(chǎn)品出裝置，DMF的回收率在99%以上；塔底產(chǎn)品吸收劑經(jīng)冷卻后返回常壓吸收塔(7)，循環(huán)利用。本發(fā)明的工藝中，脫除后的廢氣中，DMF的含量幾乎為零，甲苯的含量也降低為幾個(gè)ppm ；此外，本工藝中DMF的收率在99%以上，純度可達(dá)99. 9% ；分離后的水和溶劑NFM的純度在99. 9 %以上，均可循環(huán)利用。 本發(fā)明公開一種用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法及裝置。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本發(fā)明內(nèi)容，適當(dāng)改變工藝參數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。例如吸收塔兩種吸收劑的配比、吸收劑量與進(jìn)塔廢氣量之比、各個(gè)塔的操作壓力等。本發(fā)明的系統(tǒng)通過實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明核心思想、范圍和內(nèi)容內(nèi)對(duì)本文有關(guān)的流程進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)或組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)，另外，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明核心精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法，其特征在于，利用水和溶劑N-甲酰嗎啉做吸收劑，水與N-甲酰嗎啉的質(zhì)量配比為1 3 5，在吸收塔將工業(yè)廢氣中的甲苯和二甲基甲酰胺同時(shí)吸收下來，再依次采用一級(jí)減壓精餾，二級(jí)減壓精餾，回收其中的二甲基甲酰胺和甲苯。
2.如權(quán)利要求1所述的用溶劑同時(shí)回收廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法，其特征是所述吸收塔的工藝流程是工業(yè)廢氣從塔底進(jìn)入吸收塔，循環(huán)的N-甲酰嗎啉從吸收塔中上部進(jìn)入吸收塔，循環(huán)水與補(bǔ)充的新鮮水混合后從塔頂進(jìn)入吸收塔，工業(yè)廢氣經(jīng)水和N-甲酰嗎啉吸收凈化后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的甲苯和二甲基甲酰胺進(jìn)入一級(jí)減壓精餾塔。
3.權(quán)利要求1的用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的裝置，其特征是工業(yè)廢氣(5)在吸收塔(7)中經(jīng)循環(huán)的N-甲酰嗎啉(4)和循環(huán)水(3)吸收后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣(6)從吸收塔(7)塔頂排出，吸收劑與被吸收下來的甲苯和二甲基甲酰胺流股(8) 從吸收塔(7)塔底流出后進(jìn)入一級(jí)減壓蒸餾塔(9)；經(jīng)一級(jí)減壓精餾塔(9)分離后，塔頂輕組分為水和甲苯的混合物，經(jīng)冷凝器(10)冷凝后進(jìn)入分離罐(1 進(jìn)行油相和水相的分離， 塔釜重組分一部分經(jīng)再沸器(11)返回一級(jí)減壓精餾塔(9)，另一部分采出后進(jìn)入二級(jí)減壓精餾塔(14)；經(jīng)二級(jí)減壓精餾塔(14)分離后，塔頂為純度大于99. 9%的二甲基甲酰胺，塔底高沸物為純度大于99. 9%的N-甲酰嗎啉，二級(jí)減壓精餾塔(14)塔頂產(chǎn)品二甲基甲酰胺經(jīng)冷凝器冷凝后出裝置，二甲基甲酰胺的回收率在99%以上，塔底產(chǎn)品吸收劑經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔(7)，循環(huán)利用。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的吸收塔(7)的操作壓力為100 120kPa， 操作溫度為31 39°C。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的一級(jí)減壓精餾塔(9)在壓力為15 30kPa下操作，塔頂溫度為M 70°C，塔底溫度為177 191°C。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的一級(jí)減壓精餾塔(9)塔頂流股(1 經(jīng)分離罐(15)分離后，罐底流股(13)為純水流股，循環(huán)利用。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的二級(jí)減壓精餾塔(14)在壓力為15 30kPa下操作，塔頂溫度為93 113°C，塔底溫度為178 198°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用溶劑同時(shí)回收工業(yè)廢氣中甲苯和二甲基甲酰胺的方法及裝置。利用水和溶劑N-甲酰嗎啉做吸收劑，水與N-甲酰嗎啉的質(zhì)量配比為1∶3～5，在常壓吸收塔將廢氣中的甲苯和二甲基甲酰胺同時(shí)吸收下來，再依次采用一級(jí)減壓精餾，二級(jí)減壓精餾，回收其中的二甲基甲酰胺和甲苯。按此種方法所脫除后的廢氣中DMF的含量近乎為零，甲苯的含量也可降低為幾個(gè)ppm，從而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明提供的方法中溶劑可循環(huán)利用，DMF回收率達(dá)到99％以上，純度可達(dá)到99.9％。這套工藝不僅提高了回收價(jià)值，而且減少了有機(jī)廢氣的排放從而解決了徹底治理合成革、紡織、印染等行業(yè)工業(yè)廢氣的難處理問題。因此具有較大的實(shí)施價(jià)值、社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C07C233/03GK102503759SQ201110329848
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者劉玉花, 姜斌, 張呂鴻, 張志恒, 肖紅 申請(qǐng)人:天津大學(xué)