二甲基甲酰胺自回热精馏系统的制作方法

本实用新型属于溶剂回收技术领域，具体涉及一种二甲基甲酰胺自回热精馏系统。

背景技术：

二甲基甲酰胺(DMF)有着很强的溶解能力，除了卤代烃以外，能够以任意的比例与水以及大多数的有机溶剂互溶，因而被誉为“万能溶剂”，已被大量的应用于制革、化工、医药、农药等各种生产行业。每年仅仅是合成革行业，所排放的含DMF废水就有近亿吨。DMF废水具有毒性大，气味难闻，不易分解等特点。在作业场所中，可经呼吸道以及皮肤进入到人体内，并对肝、肾和肺等器官造成伤害，严重时甚至可导致死亡，若不对其进行有效的处理而直接排放到环境中，必将给人们的工作、生活带来巨大的危害。

目前生产上一般采用精馏的方法对含DMF的废水进行分离提纯。但是，单塔常压精馏塔的塔釜温度较高，而DMF在高温条件下，或是处于酸或碱性溶液中的容易发生分解反应，严重影响了产品的质量，并且会导致设备严重堵塞。另外，采用单塔精馏方法回收DMF需要消耗大量的能量。近年来多效精馏的分离方法广泛应用到DMF回收中，多效精馏是通过扩展工艺流程来降低精馏操作所需能耗，它是以多塔代替单塔，利用各塔的能量品位级别不同，将品位较高的塔排出的能量用于品位较低的塔，从而达到节能的目的。在实际的回收过程中，多效精馏的效数可为2～4，随着效数的增加，设备的投资也随之增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能的二甲基甲酰胺自回热精馏系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种二甲基甲酰胺自回热精馏系统，包括：脱水塔，精制塔和脱酸塔，其中，所述脱水塔塔顶蒸汽出口与该塔塔釜再沸器热源入口之间设有一第一压缩机，所述精制塔顶蒸汽出口与该塔塔釜再沸器热源入口之间设有一第二压缩机。

在上述技术方案中，在所述脱水塔的塔釜液出口与该塔的塔釜液进口之间设有一第一换热器，用于补充蒸汽加热该塔的塔釜物料。

在上述技术方案中，在所述精制塔的塔釜液出口与该塔的塔釜液进口之间上设有一第二换热器，用于补充蒸汽加热该塔的塔釜物料。

在上述技术方案中，在所述脱水塔塔顶回流罐入口与该塔塔釜再沸器的热源出口之间设有一二级预热器，用于脱水塔进料与从该塔再沸器流出的塔顶蒸汽进行换热，在所述二级预热器之前设有一级预热器，用于脱水塔进料与该塔塔顶回流罐采出的物料进行换热。

在上述技术方案中，所述第二压缩机与精制塔的塔釜再沸器热源蒸汽入口之间设有一第三压缩机。

在上述技术方案中，所述第二压缩机出口与第三压缩机之间依次设有一蒸发器和一分离器，所述分离器的液相出口与所述精制塔的塔顶回流罐相连接，所述分离器的气相出口连接所述第三压缩机的进口。

在上述技术方案中，在所述脱水塔塔釜出料口与精制塔进料口之间设有一三级预热器，用于从精制塔再沸器流出的塔顶蒸汽对精制塔进料进行预热。

本实用新型的优点和有益效果为：

1.DMF价格较贵，毒性较大，利用本实用新型的精馏系统能将废水中DMF进行回收，减少环境污染同时可得到有一定的经济价值的产品；

2.本实用新型的精馏系统塔釜温度较低，可大大较少DMF的分解量，有利于提高产品纯度，回收的DMF的纯度达到99.99％以上；

3.与同等热负荷的四效精馏系统相比，精馏塔数减少至3个(四效精馏系统为5个)，缩短了流程；采用本实用新型的自回热精馏系统使用电能驱动压缩机将塔顶蒸汽压缩升温作为塔釜的热源，节约了大量蒸汽和循环水的使用，每年可节省运行费用1400余万元。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的精馏系统的流程简图；

图2为本实用新型的对比例1的精馏系统的流程简图。

其中，101为脱水塔，102为精制塔，103为脱酸塔，104为第一压缩机，105为第二压缩机，106为第三压缩机，107为第一换热器，110为第二换热器，111为一级预热器，112为二级预热器，113为三级预热器，114为蒸发器，115位分离器，201为一级浓缩塔，202为二级浓缩塔，203为三级浓缩塔，204为精制塔，205为脱酸塔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

一种二甲基甲酰胺自回热精馏系统，包括：脱水塔101，精制塔102和脱酸塔103，脱水塔101塔顶蒸汽出口与该塔釜再沸器热源入口之间设有一第一压缩机104，在脱水塔的塔顶回流罐(未示出)入口与该塔的塔釜再沸器的热源出口之间设有一二级预热器，用于脱水塔进料与从该塔再沸器流出的塔顶蒸汽进行换热，在二级预热器之前设有一级预热器，用于脱水塔进料与该塔的塔顶回流罐采出的物料进行换热。在脱水塔塔釜出料口与精制塔进料口之间设有一三级预热器113，用于从精制塔再沸器流出的塔顶蒸汽对精制塔进料进行预热。

精制塔顶蒸汽出口与该塔釜再沸器热源入口之间设有一第二压缩机105。经计算，由于精制塔的塔顶与塔釜温差较大，使用一台压缩机压缩塔顶蒸汽得到的热量无法满足塔釜的热负荷，所以在第二压缩机的出口与精制塔的塔釜再沸器热源蒸汽入口之间设有一第三压缩机106。

第二压缩机的出口与第三压缩机的入口之间依次设有一用于使精制塔进料与该塔顶蒸汽进行换热的蒸发器114和一分离器115，分离器的液相出口与精制塔的塔顶回流罐相连接，分离器的气相出口连接第三压缩机的进口。

利用上述精馏系统对来自合成革行业的含DMF废水进行处理，进料总量：25000kg/h，其中DMF23％wt，水77％wt。

脱水塔的塔顶蒸汽进入第一压缩机(流量为19500kg/h，进口温度和压力分别为79℃，45kPa，出口温度和压力分别为92℃，75kPa)，经压缩后作为该塔塔釜再沸器的热源，经计算，该塔塔顶蒸汽在该再沸器中冷凝释放的热量与该塔达到规定的产品收率时所需的热负荷基本相同。经换热后的塔顶蒸汽进入二级预热器112对脱水塔进料进行加热，释放热量后的塔顶蒸汽进入该塔的塔顶回流罐(未示出)，然后一部分回流至该塔的塔顶，另一部分采出并在一级预热器111中再次与脱水塔进料进行换热。

精制塔的塔顶蒸汽经第二压缩机(流量为11460kg/h，进口温度和压力分别为86℃，60kPa，出口温度和压力分别为112℃，153kPa)压缩后进入蒸发器，对精制塔进料进行加热，该塔顶蒸汽释放热量后部分冷凝，然后进入分离罐得到气相和液相两部分，气相部分进入第三压缩机(流量为4753kg/h，进口温度和压力分别为112℃，153kPa，出口温度和压力分别为147℃，440kPa)，经压缩后作为该塔再沸器的热源。经计算，该塔塔顶蒸汽在该再沸器中冷凝释放的热量与该塔达到规定的产品收率时塔釜所需的热负荷基本相同。其中，精制塔的塔釜温度为135℃。在该再沸器中冷凝后的塔顶蒸汽与分离罐得到的液相混合并进入三级预热器与精制塔进料进行换热，然后进入该塔的回流罐。

利用本系统回收的DMF的纯度达到99.99％以上。

实施例2

一种二甲基甲酰胺自回热精馏系统，包括：脱水塔101，精制塔102和脱酸塔103，脱水塔塔顶蒸汽出口与该塔釜再沸器热源入口之间设有一第一压缩机104，在脱水塔的塔顶回流罐入口与该塔的塔釜再沸器的热源出口之间设有一二级预热器112，用于脱水塔进料与从该塔再沸器流出的塔顶蒸汽进行换热，在二级预热器之前设有一级预热器111，用于脱水塔进料与该塔的塔顶回流罐采出的物料进行换热。在脱水塔塔釜出料口与精制塔进料口之间设有一三级预热器113，用于从精制塔再沸器流出的塔顶蒸汽对精制塔进料进行预热。

精制塔塔顶蒸汽出口与该塔釜再沸器热源入口之间设有一第二压缩机105。经计算，由于精制塔的塔顶与塔釜温差较大，使用一台压缩机压缩塔顶蒸汽得到的热量无法满足塔釜的热负荷，所以在第二压缩机的出口与精制塔的塔釜再沸器热源蒸汽入口之间设有一第三压缩机106。

第二压缩机的出口与第三压缩机的入口之间依次设有一用于使精制塔进料与该塔顶蒸汽进行换热的蒸发器114和一分离器115，分离器的液相出口与精制塔的塔顶回流罐(未示出)相连接，分离器的气相出口连接第三压缩机的进口。

利用上述精馏系统对来自合成革行业的含DMF废水进行处理，进料总量：25000kg/h，其中DMF23％wt，水77％wt。

脱水塔的塔顶蒸汽进入第一压缩机(流量为19500kg/h，进口温度和压力分别为79℃，45kPa，出口温度和压力分别为92℃，75kPa)，经压缩后作为该塔塔釜再沸器的热源，经计算，该塔塔顶蒸汽在该再沸器中冷凝释放的热量与该塔达到规定的产品收率时的热负荷基本相同。经换热后的塔顶蒸汽进入二级预热器对脱水塔进料进行加热，释放热量后的塔顶蒸汽进入该塔的塔顶回流罐，然后一部分回流至该塔的塔顶，另一部分采出并在一级预热器111中再次对脱水塔进料进行预热；

精制塔的塔顶蒸汽经第二压缩机(流量为11460kg/h，进口温度和压力分别为46℃，10kPa，出口温度和压力分别为76℃，40kPa)压缩后进入蒸发器，对精制塔进料进行加热，该塔顶蒸汽释放热量后部分冷凝，然后进入分离罐得到气相和液相两部分，气相部分进入第三压缩机(流量为5871kg/h，进口温度和压力分别为76℃，40kPa，出口温度和压力分别为95℃，84kPa)，经压缩后作为该塔再沸器的热源。经计算，该塔顶蒸汽经两个压缩机压缩后得到的热能小于该塔达到规定的产品收率时所需的热负荷，因此在精制塔的塔釜液出口与该塔的塔釜液进口之间上设有一第二换热器110，用于补充1.5t/h的蒸汽加热该塔的塔釜物料。其中，精制塔的塔釜温度为87℃。

在该塔再沸器中冷凝下来的塔顶蒸汽与分离罐得到的液相混合并进入三级预热器与精制塔进料进行换热，然后进入该塔的回流罐。

利用本系统回收的DMF的纯度达到99.99％以上。

对比例1

本对比例为现有技术，如图2所示，采用四效精馏的方法处理含DMF废水，进料总量：25000kg/h，其中DMF23％wt，水77％wt。该精馏系统包括：一级浓缩塔201，二级浓缩塔202，三级浓缩塔203，精制塔204和脱酸塔205。在总的热负荷与实施例2相同且DMF的回收率也相同的情况下，各个塔的塔顶温度依次为49℃，72℃，88℃，108℃和100℃，塔顶压力依次为12kPa，34kPa，65kPa，135kPa和20kPa。在本对比例的各个塔中，精制塔的操作温度和压力最高，其塔釜温度大大高于上述实施例中精制塔塔釜的温度。

(根据装置所在地具体情况，按照蒸汽价格150元/吨，电价0.7元/度，冷却水价格0.2元/m³，全年按8000小时运行进行计算)

通过对比可知，使用本实用新型的自回热精馏系统对含DMF的废水进行回收，可大大节约生产操作费用，同时精制塔的操作温度更低，可最大程度避免DMF在精馏过程中分解。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，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实用新型的保护范围。