CN105561620B - 含水高沸点溶剂回收工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于溶剂回收领域，具体涉及一种含水高沸点溶剂回收工艺，在含水高沸点溶剂中加入与水形成共沸物的物质，加热回流，得到高沸点溶剂。利用本发明回收工艺处理含水高沸点溶剂，得到的高沸点溶剂纯度在99.3wt％以上，可以直接应用作有机合成母液，得到的水也可以不经过处理直接用作生产工艺用水。本发明还提供本工艺所用的装置，包括原料釜，原料釜上端垂直设置冷凝管，冷凝管下部一侧设置出料口，出料口连通接收罐，原料釜内部设置填料段，在填料段下方原料釜一侧的壁上设置加料口，原料釜与控制***连接。结构简单合理，降低了设备投资费用和运行成本，给生产企业带来了经济效益。

Description

含水高沸点溶剂回收工艺及装置

技术领域

本发明属于溶剂回收领域，具体涉及一种含水高沸点溶剂回收工艺及装置。

背景技术

精细化工是精细化学工业的简称，指的是化学工业中生产精细化学品的经济领域。随着时代的发展，各国专家对精细化学品的定义有了一些新的见解，欧美一些国家把产量小、按不同化学结构进行生产和销售的化学物质，称为精细化学品；把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品,称为专用化学品。中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。

与普通的石油化工产品相比，精细化工产品一般具有产量小、纯度高、产品附加值高等特点。由于其产量很小，决定了其在一些处理工艺上与普通的大宗石油化工产品有不同之处。

在精细化工生产过程中，溶剂的应用较多，尤其是高沸点溶剂。例如，在以对硝基氯化苯为原料生产二硝基二苯醚时，需要以二甲基亚砜(乙二醇)作为反应母液，在反应结束水洗后得到二甲基亚砜和水的混合液，其中二甲基亚砜的质量分数为40wt％，这样的混合母液不能直接利用，也不随便排放，考虑到装置规模较小，采用精馏塔精馏回收工艺在经济上不合适。与此类似的还有精细化工行业中的油漆、涂料、油墨和制药等行业也有类似的情况。

溶剂回收机最早出现在日本，主要用于回收一些精细化工产品生产过程的溶剂废气。溶剂回收机是利用蒸馏原理，先将废溶剂收集至溶剂回收机处理槽内，通过蒸馏，使废溶剂蒸发，再经冷却后，纯净的溶剂收集到储存桶，达到了废溶剂重新利用目的。随着时代发展，社会对于环保要求越来越高，回收机也越来越引起人们关注。到目前为止，溶剂回收机已经用于回收脂肪族(矿油)、芳香族碳化氢(甲苯、二甲苯、溶剂油)、酮类、脂类、氯化溶剂(二氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯)、醇类(丁醇、异丙醇、乙醇)、混合溶剂(香蕉水)等各种易燃性溶剂。溶剂回收机具有操作简单、回收速度快、安全高效等诸多优点。溶剂回收机根据处理量的大小可分为小容量和大容量两种，小容量一般在100L以下，处理时间约2-5h；大容量一般在100L以上，处理时间约5-10h。

发明专利CN 101586244B公开了一种用于汽车涂装车间的清洗溶剂回收装置及方法。该装置主要包括溶剂回收***和蒸馏主机***。回收工艺主要包括收集废溶剂，设定蒸馏温度和时间，低压、真空自动引流等。通过该专利可以达到回收废溶剂，并且安全、环保地解决了废溶剂的储存、转运和处理问题，减少VOC的排放，而且使用不到一年就回收了设备投资资本，实现了降低成本和环保的双重效益。但是该设备和工艺回收的溶剂纯度不高，一般回收得到的溶剂的纯度小于90wt％，一般不能直接用作在生产过程，适用于比较粗的溶剂回收，并且给溶剂回收机配备了减压装置，增加了设备投资。发明专利CN 1736549A公开了一种高沸点溶剂的气相吸附回收工艺。该工艺主要是以一种活性炭纤维作为吸附材料，通过吸附和脱除操作回收得到较纯的高沸点溶剂。通过该工艺达到了把废溶剂变废为宝的目的。但是工艺过程比较复杂，主要包括除尘、活性炭纤维吸附和脱除、冷凝和冷却和蒸馏等过程，且回收溶剂能耗高，回收成本大，一般回收一吨溶剂需要6吨蒸汽。实用新型专利CN2741630Y公开了一种从混合液中脱水脱盐回收溶剂的装置。该装置主要有两个蒸馏塔和螺旋输送器组成。该装置具有把水和盐同时与溶剂分开的优点。但同时，该装置使用过程中由于存在着结晶过程，会导致蒸馏塔需要经常清理，且效率较差，同时得到的溶剂纯度较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含水高沸点溶剂回收工艺，得到的高沸点溶剂纯度在99.3wt％以上，可以直接应用作有机合成母液，得到的水也可以不经过处理直接用作生产工艺用水。本发明还提供本工艺所用的装置，结构简单合理，降低了设备投资费用和运行成本，给生产企业带来了经济效益。

本发明所述的含水高沸点溶剂回收工艺，在含水高沸点溶剂中加入与水形成共沸物的物质，加热回流，得到高沸点溶剂。

其中：

与水形成共沸物的物质为：乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、异戊醇、正戊醇、氯乙醇、***、乙腈、丙烯腈、甲酸、丙酸、乙酸乙酯、三氧六环、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、吡啶或二硫化碳。

与水形成共沸物的物质优选为：氯乙醇、苯、甲苯、乙酸乙酯或吡啶。

含水高沸点溶剂中的水和与水形成共沸物的物质形成共沸物即可。含水高沸点溶剂和与水形成共沸物的物质根据实际需要做调整。

本发明所述的含水高沸点溶剂中的高沸点溶剂为为乙二醇、乙二醇单甲醚、二乙二醇、二乙二醇单甲醚、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺等高沸点溶剂。

本发明利用水可以和与水形成共沸物的物质形成共沸物，降低了水的沸点(共沸物沸点低于同一压力下水的沸点)；而高沸点溶剂与这种物质互不相溶，且没有共沸物，利用这种性质的差异实现高沸点溶剂与水的分离。

所述的含水高沸点溶剂回收工艺所用的装置，包括原料釜，原料釜上端垂直设置冷凝管，冷凝管下部一侧设置出料口，出料口连通接收罐，原料釜内部设置填料段，在填料段下方原料釜一侧的壁上设置加料口，原料釜与控制***连接。

其中：

冷凝管为夹套状，外层为直管，内层为盘管。直管和盘管之间为冷却水。本发明所采用的冷凝管是水冷，冷凝管的材质为不锈钢，

所述的填料段的填料为不锈钢材质的Θ环填料，填料段高度为300mm-1200mm。

Θ环填料的长度为2-8mm。不锈钢材质的Θ环填料为市购，Θ环填料价格较低且分离效率较高。

随着要求回收溶剂纯度的增高，Θ环填料尺寸逐渐减少，填料高度逐渐增加，优选的填料段高度为700mm-1200mm。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)利用本发明回收工艺处理含水高沸点溶剂，水的利用本发明所述工艺回收后，得到的高沸点溶剂纯度在99.3wt％以上，可以直接应用作有机合成母液，得到的水也可以不经过处理直接用作生产工艺用水。

(2)本发明可以减少污水的处理量，减少了有机溶剂的排放，带来了环保效益，同时保证操作的安全性。

(3)本发明与使用精馏塔进行处理相比，结构简单合理，降低了设备投资费用和运行成本，给生产企业带来了经济效益。

附图说明

图1是本发明所述的含水高沸点溶剂回收装置；

图中：1-控制***；2-冷凝管；3-出料口；4-填料段；5-加料口；6-原料釜；7-接收罐。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

在以对硝基氯化苯为原料合成二硝基二苯醚的生产过程中，需要以二甲基亚砜作为反应母液，合成反应要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投对硝基氯化苯200kg，二甲基亚砜50kg，在反应结束水洗后得到含有二甲基亚砜的水溶液100kg，其中二甲基亚砜的质量分数为50wt％，为了使二甲基亚砜重新作为反应母液，利用本发明所述的溶剂回收工艺对含有二甲基亚砜的水溶液进行处理。

采用的溶剂回收工艺为：

(1)打开加料口，向原料釜加二甲基亚砜水溶液，同时向母液中加苯，加料结束后，将加料口盖子关闭；

(2)通过控制***设定塔顶温度为69.2℃，同时设置回流比为3；

(3)打开冷凝管冷却水开关，打开加热电源，开始加热；

(4)在出料口接收罐收集蒸馏出的溶液；将馏出液静止后，出现分层现象；上层物质为苯，下层物质为水。

(5)实验结束后，分别称量收集到的馏出液的上层和下层溶液的质量，实验结果见表1。

采用的溶剂回收装置为：

包括原料釜6，原料釜6上端垂直设置冷凝管2，冷凝管2下部一侧设置出料口3，出料口3连通接收罐7，原料釜6内部设置填料段4，在填料段4下方原料釜6一侧的壁上设置加料口5，原料釜6与控制***1连接。冷凝管2为夹套状，外层为直管，内层为盘管。所述的填料段4的填料为不锈钢材质的Θ环填料，高度为1200mm。Θ环填料的尺寸为2mm。

对比例1

采用与实施例1相同的装置，但是没有填料段；采用与实施例1相同的处理工艺，但是不向母液中加苯。实验结果见表1。

表1实施例1和对比例1溶剂处理前后结果

实施例2

在以对硝基氯化苯为原料合成二硝基二苯醚的生产过程中，以乙二醇作为反应母液，要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投对硝基氯化苯200kg，乙二醇40kg，在反应结束水洗后得到含有乙二醇的水溶液100kg，其中乙二醇的质量分数为40wt％，为了使乙二醇重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有乙二醇的水溶液进行处理。

采用的溶剂回收工艺为：

(1)打开加料口，向原料釜加对乙二醇水溶液，同时向母液中加苯，加料结束后，将加料口盖子关闭；

(2)通过控制***设定塔顶温度为69.2℃，同时设置回流比为4；

(3)打开冷凝管冷却水开关，打开加热电源，开始加热；

(4)在出料口接收罐收集蒸馏出的溶液；将馏出液静止后，出现分层现象；上层物质为苯，下层物质为水。

(5)实验结束后，分别称量收集到的馏出液的上层和下层溶液的质量，实验结果见表2。

采用的溶剂回收装置为：

包括原料釜6，原料釜6上端垂直设置冷凝管2，冷凝管2下部一侧设置出料口3，出料口3连通接收罐7，原料釜6内部设置填料段4，在填料段4下方原料釜6一侧的壁上设置加料口5，原料釜6与控制***1连接。冷凝管2为夹套状，外层为直管，内层为盘管。所述的填料段4的填料为不锈钢材质的Θ环填料，高度为900mm。Θ环填料的尺寸为6mm。

对比例2

采用与实施例1相同的装置，但是没有填料段；采用与实施例1相同的处理工艺，但是不向母液中加苯。实验结果见表2。

表2实施例2和对比例2溶剂处理前后结果

实施例3

在以对硝基氯化苯为原料合成二硝基二苯醚的生产过程中，需要以二甲基亚砜作为反应母液，要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投对硝基氯化苯200kg，二甲基亚砜50kg，在反应结束水洗后得到含有二甲基亚砜的水溶液100kg，其中二甲基亚砜的质量分数为50wt％，为了使二甲基亚砜重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有二甲基亚砜的水溶液进行处理。

本实施例采用的溶剂回收工艺与实施例1相同，唯一的不同在于向母液中加甲苯，通过控制***设定塔顶温度为85℃，同时设置回流比为2。本实施例采用的溶剂回收装置与实施例1相同。

对比例3

采用与对比例1相同的装置和工艺。实验结果如表3所示。

表3实施例3和对比例3溶剂处理前后结果

实施例4

在以对硝基氯化苯为原料合成二硝基二苯醚的生产过程中，以乙二醇作为反应母液，合成反应要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投对硝基氯化苯200kg，乙二醇40kg，在反应结束水洗后得到含有乙二醇的水溶液100kg，其中乙二醇的质量分数为40wt％，为了使乙二醇重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有乙二醇的水溶液进行处理。

本实施例采用的溶剂回收工艺与实施例1相同，唯一的不同在于向母液中加甲苯，通过控制***设定塔顶温度为85℃，同时设置回流比为4。本实施例采用的溶剂回收装置与实施例1相同。

对比例4

采用与对比例1相同的装置和工艺。实验结果如表4所示。

表4实施例4和对比例4溶剂处理前后结果

实施例5

在以二硝基二苯醚为原料合成二氨基二苯醚的生产过程中，以乙二醇单甲醚作为反应母液，合成反应要求母液的度在99wt％以上。一次反应投二硝基二苯醚180kg，乙二醇单甲醚50kg，在反应结束水洗后得到含有乙二醇单甲醚的水溶液80kg，其中乙二醇单甲醚的质量分数为62.5wt％，为了使乙二醇单甲醚重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有乙二醇单甲醚的水溶液进行处理。

本实施例采用的溶剂回收工艺与实施例1相同，唯一的不同在于向母液中加乙酸乙酯，通过控制***设定塔顶温度为70.4℃，同时设置回流比为3。本实施例采用的溶剂回收装置与实施例1相同。

对比例5

采用与对比例1相同的装置和工艺。

实验结果如表5所示。

表5实施例5和对比例5溶剂处理前后结果

实施例6

在以二硝基二苯醚为原料反应生产二氨基二苯醚的过程中，以N，N-二甲基乙酰胺作为反应母液，要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投二硝基二苯醚180kg，N，N-二甲基乙酰胺50kg，在反应结束水洗后得到含有N，N-二甲基乙酰胺的水溶液80kg，其中N，N-二甲基乙酰胺的质量分数为62.5wt％，为了使N，N-二甲基乙酰胺重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有N，N-二甲基乙酰胺的水溶液进行处理。

本实施例采用的溶剂回收工艺与实施例1相同，唯一的不同在于通过控制***设定塔顶温度为69.2℃，同时设置回流比为2。本实施例采用的溶剂回收装置与实施例1相同。

对比例6

采用与对比例1相同的装置和工艺。

实验结果如表6所示。

表6实施例6和对比例6溶剂处理前后结果

实施例7

在以二硝基二苯醚为原料合成二氨基二苯醚的生产过程中，以N-甲基吡咯烷酮作为反应母液，要求母液纯度在99wt％以上。一次反应投二硝基二苯醚180kg，N-甲基吡咯烷酮50kg，在反应结束水洗后得到含有N-甲基吡咯烷酮的水溶液70kg，其中N-甲基吡咯烷酮的质量分数为71.4wt％，为了使N-甲基吡咯烷酮重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有N-甲基吡咯烷酮的水溶液进行处理。

本实施例采用的溶剂回收工艺与实施例1相同，唯一的不同在于向母液中加甲苯，通过控制***设定塔顶温度为85℃，同时设置回流比为4。本实施例采用的溶剂回收装置与实施例1相同。

对比例7

采用与对比例1相同的装置和工艺。

实验结果如表7所示：

表7实施例7和对比例7溶剂处理前后结果

Claims (1)

1.一种含水高沸点溶剂回收工艺，其特征在于：在以二硝基二苯醚为原料合成二氨基二苯醚的生产过程中，以乙二醇单甲醚作为反应母液，合成反应要求母液的纯度在99 wt%以上，一次反应投二硝基二苯醚180kg，乙二醇单甲醚50kg，在反应结束水洗后得到含有乙二醇单甲醚的水溶液80kg，其中乙二醇单甲醚的质量分数为62.5wt%，为了使乙二醇单甲醚重新作为反应母液，利用溶剂回收机对含有乙二醇单甲醚的水溶液进行处理；

采用的溶剂回收工艺为：

（1）打开加料口，向原料釜加二甲基亚砜水溶液，同时向原料釜中加乙酸乙酯，加料结束后，将加料口盖子关闭；

（2）通过控制***设定塔顶温度为70.4℃，同时设置回流比为3；

（3）打开冷凝管冷却水开关，打开加热电源，开始加热；

（4）在出料口接收罐收集蒸馏出的溶液；将馏出液静止后，出现分层现象；上层物质为乙酸乙酯，下层物质为水；

溶剂回收机，包括原料釜（6），原料釜（6）上端垂直设置冷凝管（2），冷凝管（2）下部一侧设置出料口（3），出料口（3）连通接收罐（7），原料釜（6）内部设置填料段（4），在填料段（4）下方原料釜（6）一侧的壁上设置加料口（5），原料釜（6）与控制***（1）连接；所述的填料段（4）的填料为不锈钢材质的Θ环填料，填料段高度为300mm-1200mm；Θ环填料的长度为2-8mm。