CN106117120B - 一种精馏-蒸汽渗透耦合法回收吡啶的工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种精馏‑蒸汽渗透耦合法回收吡啶的工艺及装置，其具体步骤如下：将含水的吡啶进入精馏塔，塔底得到无水吡啶或其他重组分，塔顶得到吡啶和水的共沸物。共沸物一部分回流，一部分过热后进入蒸汽渗透膜脱水***，经膜多级分离后得到无水吡啶。膜分离***渗透侧与真空***相连接，前级渗透液直接排放，后级含吡啶的渗透液进入前面精馏塔进行回收处理。本发明工艺过程简单，能耗低，无第三组分加入，回收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种吡啶回收的工艺及装置，尤其涉及一种精馏-蒸汽渗透膜耦合法回收吡啶的工艺及装置，属蒸汽渗透膜应用领域。
背景技术
吡啶是重要的农药、医药原料，又是良好的有机溶剂和有机合成催化剂。吡啶废水如果直接排放，不仅对环境造成严重危害，而且会造成极大的经济损失。吡啶与水会形成最低共沸物，采用普通的精馏方法无法分离。吡啶溶于水、乙醇、醚等溶剂， 吡啶与水形成含水43%（质量百分数）的共沸物。在工业生产中有时会产生吡啶、水混合物残液，同时也出于环保的要求，需要回收吡啶水混合物中的吡啶。
传统分离吡啶水混合物采用以苯为共沸剂的共沸精馏的方法，即塔顶得苯水共沸物，塔底得吡啶。为了进一步提高吡啶的纯度，可对塔底的吡啶再行蒸馏。苯水共沸物中苯含量达91.17%(质量百分数)，大量的苯均需从塔顶蒸出，存在能耗较大，操作严格，苯可能给吡啶带来污染等缺点。盐类易堵塞与腐蚀设备，加盐萃取在实际工业中应用不多。变压精馏流程由操作压力不同的2个精馏塔联结而成，通过改变压力使共沸组成发生改变，从而跨越原共沸组成实现分离，该工艺可以避免夹带剂的使用，但能耗也偏大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种精馏-蒸汽渗透膜耦合法进行吡啶脱水的方法。蒸汽渗透膜技术利用被分离混合物中各组分在膜中溶解(吸附)与扩散速率不同的性质达到分离的目的，分离过程不受组分汽液平衡限制，能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务，替代传统吡啶脱水技术具有很大的优势。该方法具有工艺过程简单，安全系数高，回收率高，能耗低，清洁无污染的特点。
一种精馏-蒸汽渗透法回收吡啶的工艺，包括如下步骤：
第1步，将含水吡啶通过精馏的方式进行初步提纯，塔顶得到吡啶和水的共沸物，塔底得到吡啶和其它重组分；
第2步，吡啶和水的共沸物一部分回流，另一部分过热后进入蒸汽渗透膜脱水***进行脱水，在蒸汽渗透膜截留侧得到回收吡啶，在渗透侧得到水。
所述的第2步中，蒸汽渗透膜脱水过程中渗透侧的蒸汽经过两级冷凝；第一级的渗透液直接排放，第二级的渗透液返回至精馏塔回收处理。
第1步中，精馏塔的操作压力为0～0.5Mpa。这样可以使料液以蒸汽形式进入蒸汽渗透膜分离机组，提高传质推动力，节省能耗。
第2步中，通过过热后将吡啶和水的共沸物升温至90～150℃。这样可以使料液以蒸汽形式进入蒸汽渗透膜分离机组，提高传质推动力，并且可以减小产品中的水含量。
第2步中，蒸汽渗透膜的渗透侧通过抽真空保持压力在100～8000Pa。
第2步中，蒸汽渗透膜是由1～100个膜分离机组串联、并联或混联构成。如果膜分离面积过小，则不能达到分离精度，如果膜分离面积过大，则会导致***的能耗过高，通过调整串联和并联的数目，可以实现不同处理要求和生产能力。
第2步中，蒸汽渗透膜的材质是聚乙烯醇膜、聚酰亚胺、壳聚糖或者分子筛膜。
所述的含水吡啶是指除虫菊酯生产过程中产生的含吡啶的酸性废水，其中吡啶含量约15～20%，pH约4.2～5.3；在进行精馏前需要加碱调节pH至中性。
一种精馏-蒸汽渗透法回收吡啶的装置，包括有：精馏塔，精馏塔的塔顶设置有塔顶分凝器，塔底设置有再沸器，塔顶分凝器的液相出口通过过热器再与蒸汽渗透膜分离机组的截留侧入口连接，蒸汽渗透膜分离机组的截留侧出口与冷凝器连接，蒸汽渗透膜分离机组的渗透侧连接有渗透液冷凝器和真空泵。
所述的渗透液冷凝器是由依次连接的一级渗透液冷凝器和二级渗透液冷凝器所组成，二级渗透液冷凝器与精馏塔连接。
所述的蒸汽渗透膜分离机组是由1～100个蒸汽渗透膜分离器相互串联、并联或混联构成。
蒸汽渗透膜分离器中的蒸汽渗透膜材质是聚乙烯醇膜、聚酰亚胺、壳聚糖或者分子筛膜。
所述的装置中还包括有用于调节含水吡啶的pH值至中性的pH调节部。
有益效果
本发明提供的吡啶回收方法可以有效地进行吡啶回收，使其水分含量降低至0.01%（w/w）以下。同时，可以保证蒸汽渗透膜分离机组产生的含有吡啶的渗透水能够进一步回收利用，工艺过程中几乎没有吡啶损失，直接排放的废水中的有机物含量很低。
附图说明
图1是本发明提供的吡啶回收装置的流程示意图。
1、精馏塔；2、塔顶分凝器；3、再沸器；4、过热器；5、蒸汽渗透膜分离机组；6、冷凝器；7、一级渗透液冷凝器；8、二级渗透液冷凝器；9、真空泵。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。本发明中所述的百分比在无特别说明的情况下，是指重量百分比。
在本说明书中所述及到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施方式”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请所要保护的范围内。
以下实施例中处理的是除虫菊酯生产过程中产生的含吡啶的酸性废水，其中吡啶含量约15～20%，pH约4.2～5.3。
本发明采用精馏-蒸汽渗透膜分离工艺对含水吡啶溶液进行分离，膜截留侧塔釜能得到含水量非常低的吡啶产品，精馏塔的塔顶物料直接气相进入蒸汽渗透膜***，同时带有吡啶的后级渗透液进入精馏塔进一步回收。整个工艺能耗低，工艺简单，实现了吡啶的最大的回收率和零排放。
实施例1
将含吡啶20%的1000kg/h吡啶废水送入精馏塔，精馏塔操作压力为0.1MPa，回流比为0.5。塔顶得到含水量约42.5%的吡啶，过热到120℃进入到由6个蒸汽渗透膜(每级膜组件面积为30m2)串联构成的渗透膜分离机组5。膜***渗透侧压力控制在1000Pa。料液中的水透过蒸汽渗透膜经一级渗透液冷凝器7和二级渗透液冷凝器8冷凝，一级渗透液直接排放，二级渗透液直接进入精馏塔1进行吡啶的循环回收。
实施例2
将含吡啶20%的1000kg/h吡啶废水送入精馏塔，精馏塔操作压力为0.15MPa，回流比为0.9。塔顶得到含水量约42.1%的吡啶，过热到140℃进入到由4个NaA分子筛蒸汽渗透膜(每级膜组件面积为10m2)串联构成的渗透膜分离机组5。膜***渗透侧压力控制在700Pa。料液中的水透过蒸汽渗透膜经一级渗透液冷凝器7和二级渗透液冷凝器8冷凝，一级渗透液直接排放，二级渗透液直接进入精馏塔1进行吡啶的循环回收。
实施例3
将含吡啶20%的1000kg/h吡啶废水送入精馏塔，精馏塔操作压力为0.20MPa。塔顶得到含水量约41.8%的吡啶，过热到130℃进入到由10个NaA分子筛蒸汽渗透膜(每级膜组件面积为7m2)串联构成的渗透膜分离机组5。膜***渗透侧压力控制在2000Pa。料液中的水透过蒸汽渗透膜经一级渗透液冷凝器7和二级渗透液冷凝器8冷凝，一级渗透液直接排放，二级渗透液直接进入精馏塔1进行吡啶的循环回收。
实施例4
将含吡啶20%的1000kg/h吡啶废水加碱调节pH至中性后送入精馏塔，精馏塔操作压力为0.15MPa，回流比为0.9。塔顶得到含水量约42.1%的吡啶，过热到140℃进入到由4个NaA分子筛蒸汽渗透膜(每级膜组件面积为10m2)串联构成的渗透膜分离机组5。膜***渗透侧压力控制在700Pa。料液中的水透过蒸汽渗透膜经一级渗透液冷凝器7和二级渗透液冷凝器8冷凝，一级渗透液直接排放，二级渗透液直接进入精馏塔1进行吡啶的循环回收。
Claims (1)
1.一种精馏-蒸汽渗透法回收吡啶的工艺，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将含水吡啶通过精馏的方式进行初步提纯，塔顶得到吡啶和水的共沸物，塔底得到吡啶和其它重组分；第2步，吡啶和水的共沸物一部分回流，另一部分过热后进入蒸汽渗透膜脱水***进行脱水，在蒸汽渗透膜截留侧得到回收吡啶，在渗透侧得到水；
所述的第2步中，蒸汽渗透膜脱水过程中渗透侧的蒸汽经过两级冷凝；第一级的渗透液直接排放，第二级的渗透液返回至精馏塔回收处理；
第1步中，精馏塔的操作压力为0～0.5Mpa；第2步中，通过过热后将吡啶和水的共沸物升温至90～150℃；第2步中，蒸汽渗透膜的渗透侧通过抽真空保持压力在100～8000Pa；
第2步中，蒸汽渗透膜是由1～100个膜分离机组串联、并联或混联构成；
第2步中，蒸汽渗透膜的材质是聚乙烯醇膜、聚酰亚胺、壳聚糖或者分子筛膜；
所述的含水吡啶是指除虫菊酯生产过程中产生的含吡啶的酸性废水，其中吡啶含量15～20%，pH 4.2～5.3；在进行精馏前需要加碱调节pH至中性。
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