DMF回收系统操作手册.docx
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DMF回收系统操作手册
15吨/小时DMF回收系统使用手册
一、概述
（一）DMF回收的目的和意义
湿法合成革制造工厂，在PU革的制造过程中是以DMF作为溶剂溶解PU树脂，然后浸渍或涂饰于基布的表面形成贝斯，在此过程中利用DMF与水的溶解性将DMF洗出，产生了湿法合成革制造过程中的废水。
在湿法合成革诞生初期，企业规模一般较小，产生的废水量也较少，废水不作回收处理而直接排放。
但随着企业规模的扩大以及人类对环境保护意识的增强，加之对合成革生产成本的要求，便开发出DMF废水的回收技术。
本套装置即以回收DMF为目的，使企业有较好的经济效益，同时对环境保护也有着重要的意义。
（二）DMF的性质与用途
1、DMF的性质
DMF在常温常压下为无色透明的液体、略带氨味，其分子式为C3H7NO，结构式为：
CH3O
N—C—H
CH3
化学名称：
N，N一二甲基甲酰胺
DMF吸湿性很强，能与水、醇、醚、酯、酮、不饱和烃、芳香烃等混溶，但不与汽油、已烷、环已烷等饱和烃混溶。
DMF基本上是一种中性溶剂，在无酸性或碱性物质存在下，常压蒸馏时保持稳定，在温度超过350℃时DMF开始分解成二甲胺和甲酸。
当DMF暴露在强阳光下，也可能生成二甲胺，DMF水溶液中若有OH-离子存在，会产生二甲胺和甲酸根离子。
DMF对纯铁及奥氏体不锈钢无腐蚀性，但应避免使用铜或铝制容器。
因它们能使溶剂变色，由于DMF的强吸湿性，若容器密闭不严，DMF
长久吸湿，会在相界面处对容器产生较严重的腐蚀，另外甲酸含量较高时，也会加重对容器的腐蚀。
DMF的物理性质见下表
项目
指标
结构式
CH3O
N—C—H
CH3
分子量
73.09
凝固点/℃
-61
沸点/℃
153
相对密度
0.9445
蒸汽压（25℃）/pa
4.93×102
蒸发潜热（沸点）（KJ/Kg）
524.17
粘度（25℃）（Pas）
8.02×10-4
导热系数（w/mk）
1.842×105
闪点（开杯）
67
爆炸极限（体积）%
2.2—15.2
2、DMF的用途
DMF是重要的有机化工原料和优良的溶剂，在医药工业中用于制造抗菌素、激素等药物，化纤工业用于聚丙烯腈纺丝，农药工业用于制造高效低毒农药杀虫脒，石化工业用作气体吸收剂和乙炔溶剂，有机工业用作合成有机化合物的原料，塑料工业用作乙烯树脂的溶剂，分析化学中用作非水滴定的溶剂、气相色谱固存定液、分离分析C2—C3烃类、正异丁烯-1及顺-反丁烯-2，同时大量用于合成革的制造，染料、绝缘材料的生产。
（三）原料的来源及组成
湿法合成革生产过程中的废水来源于生产线中凝固槽，因湿法革的品种不同，其生产工艺、配方也不尽相同，一般说来，废水中的DMF浓度约为15~25%之间。
另外湿法配料所添加的各种助剂，消泡剂有机硅油等，都将不可避免地部分析出并残留于废水中，还有树脂中某些低分子产物，使溶液成为乳浊液。
同时在生产中，色粉、木粉、碳酸钙等粉状填料也有少量析出，与布毛等机械杂质悬浮于水中。
再有水中的钙、镁离子也是不可忽视的成份，这些除DMF与水以外的成分构成了废水中的固形份。
（四）主要工艺技术指标
1、工艺技术指标
a、生产能力（含20%DMF废液）15t/h。
b、废液浓度20%。
c、回收率≥98%。
d、成品纯度：
含DMF≥99.95%，甲酸或二甲胺≤50PPm。
e、排放水符合国家排水标准
2、公用工程指标
a、导热油：
~600万kcal/h。
b、循环水：
1000m3/h。
c、一次水（软化）：
10t/h。
d、压缩空气：
1.2m3/min。
二、DMF回收原理
（一）DMF的精馏操作原理
DMF与水是利用蒸馏方法分离的。
蒸馏是利用溶液中各组分蒸汽压的差异或沸点的差异使组分得到分离的。
而气、液相物热平衡关系，是双组分得以分离的基础。
从平衡角度看，两相开始接触时是不平衡的，若以板上的液相组成为参考状况，则与之相接触的气相中易挥发组分的浓度较平衡时为小，故液相中易挥发的组分将向气相中转移。
同时气相中难挥发组分就向液相中转移，直到平衡为止。
所以每层塔盘上既有热量的传递，也有质量的传递，气、液两相在塔中逆流接触，多次的部分气化和部分冷凝，使混合液得到分离。
在上述精馏过程中，向塔顶引入回流液以及塔釜再沸器产生蒸汽是精馏操作得以连续进行的必要条件，在精馏操作中，回流比是一个主要的技术参数，它直接影响了设备费用、操作费用、产品品质。
为了降低能源的消耗，提高热利用率，减少DMF的热分解损失，本系统采用了四塔三效精馏的设计方案，其特点如下：
1、节能
本套装置采用了四塔三效精馏工艺，在系统中将精馏塔的塔顶馏出蒸汽用来供给二级浓缩塔再沸器,将二级浓缩塔塔顶蒸汽用来供给一级浓缩塔再沸器，这样较双塔真空精馏充分体现了节能降耗的特点。
2、脱酸
为了提高产品品质,本套装置采用高效脱酸塔,脱酸塔中采用了塔顶及侧线出料方式,塔顶部分采出也可直接用于生产线,侧线采出液品质更高,可外卖。
甲酸对DMF的分解有催化作用，且分解产物会有甲酸；显然这是一个自催化反应，分解速率随甲酸的浓度呈指数增加。
因此，在DMF蒸馏过程中除去甲酸，将增加DMF的安定性及扩大DMF的使用范围。
如在聚氨酯树脂的合成中，对甲酸的含量提出了很严的要求。
甲酸的去除主要有四种方法，即中和法、热分解法、再合成法、离子交换法。
、中和法
甲酸为一种较强的有机酸，它能与碱或盐反应而除去，其原理如下：
HCOOH+NaOHHCOONa+H2O
HCOOH+Na2CO3HCOONa+CO2+H2O
HCOOH+CaCO3（HCOO）2Ca+CO2+H2O
甲酸与碱的反应比与盐的反应快得多，在与盐反应时对盐的纯度及其他技术指标有较高的要求。
无水存在时，甲酸与盐的反应进行的较为困难。
因此在工业上以NaOH中和甲酸应用普遍。
但用盐中和也有优点，尤其使用碳酸钙中和甲酸，由于其呈中性，故不会造成DMF进一步分解。
、热分解法
主要方法是把DMF与甲酸的混合物加热到一定温度而使甲酸分解成一氧化碳与水的方法。
160℃
HCOOHCO+H2O
Δ
在热分解过程中，DMF也会发生分解，但其分解速度远远小于甲酸的分解速度，热分解法工艺所用的设备复杂，但工艺控制可靠。
本套装置采用此法。
、再合成法
DMF的分解产物为甲酸与二甲胺，再合成法就是把分解产物重新合成
DMF，采用本法可使DMF收率提高，但工艺设备复杂，且当规模较小时，经济上不合理。
、离子交换法
离子交换法是利用离子交换树脂除去甲酸，离子交换法设备复杂，投资高，且现在离子交换树脂在我国仍没有完全解决。
（二）固形份的脱除原理
DMF废水中的固形份是影响DMF回收率及DMF回收系统正常操作的关键问题。
如何减缓固形份在加热器中的析出、结垢造成堵塞加热器，是各个厂家关心的大问题。
如前所述，固形份的成分复杂，但基本上可分为两大类，一类是不可溶的悬浮物，另一类是可溶性固形份，这部分固形份随着加热温度的提高，其浓度也越来越高，某些小分子量的树脂又进一步聚合形成粘稠状的流体，这部分流体与不可溶的固形份相互粘结在设备的管壁上，形成垢层而严重影响操作。
废液在废液罐内有较长的沉降时间，沉降后随罐底污泥除去，可溶性固形份则采用浓缩的方法，最后经回收锅除去。
三、工艺流程及自动控制方案
（一）工艺流程特点
本工艺流程特点：
以导热油为加热介质，废液经沉降，原液预热，二级浓缩，常压蒸馏的四塔、三效工艺。
同时系统辅以固形份处理系统，成品脱酸系统，同时处理塔顶水回生产线再利用，使全套设备连续稳定运行。
1、为了更好的处理固形份，以达到长期稳定操作的目的，废液由生产车间排出后送废液罐沉降过滤，再进入回收系统。
2、以导热油作为加热介质，可使系统的热损失减少，能耗降低，而导热油系统最大的特点是操作稳定，温度波动小，有利于系统平稳操作，，同时导热油系统为常压系统，设备较为安全。
3、本套装置设计进料浓度为20%DMF废液，生产能力为15t/h，在工艺允许的范围内，DMF浓度愈高，则耗能愈少，也即处理量可相应提高，反之亦然。
在不同生产条件下DMF含量不同，由于进料偏离设计点，本装置的处理能力、回收率、产品质量、塔顶水质量也将有不同的变化，因此在生产中应优化操作，使各项指标达标，且能耗较低。
（二）工艺流程说明（详见工艺流程图）
来自生产车间的含20%的DMF废液经过滤进入废液罐沉降，过滤后由废液泵送至DMF回收装置区。
DMF废液经计量后进入DMF冷凝器与T104塔顶气相出料的DMF蒸汽进行热交换，其温度升至60℃左右（一级预热）进入一级浓缩塔（一级浓缩），对废液进行提浓，待母液达一定浓度后在该系统中由T101出料泵送至二级浓缩塔（二级浓缩）,待母液达一定浓度时由T102出料泵送至蒸发系统与未蒸发的循环液一同进入进料加热器与导热油进行换热至沸腾状后，进入蒸发罐内闪蒸，使气、液分离，其中气相进入精馏塔中部，使水与DMF分离得到成品，而液相通过进料加热器，再次加热蒸发。
DMF与水的混合蒸汽进入塔后，在塔釜再沸器与塔顶回流的共同作用下，水汽化而逐板上升，DMF则逐板下降，待浓度达99%时,由出料板采出进入脱酸塔,使DMF进一步得到精制,DMF产品由侧线采出,经纯DMF冷却器冷却后用DMF输送泵送至成品罐。
二级浓缩塔塔顶蒸汽加热T101再沸器,精馏塔塔顶蒸汽加热T102再沸器,它们的蒸汽冷凝水一部分由回流泵送至浓缩塔,一部分送至脱胺塔,处理后的水送至罐区。
一级浓缩塔塔顶蒸汽进入塔顶冷凝器与循环水换热成液态塔顶水,并以位差排放T101塔顶液罐，一部分由回流泵送至一级浓缩塔,一部分由出水泵送至脱胺塔。
精馏塔热源来自导热油,脱酸塔塔顶蒸汽经冷凝冷却器冷凝后进入脱酸塔顶液罐,由回流泵送至脱酸塔经收集后到冷却器冷却后进入DMF出料罐,一部分经过下回流泵送至脱酸塔一部分送至成品罐。
精馏塔釜液酸值较高,定时由脱酸泵送至回收锅,并在回收锅内蒸发。
为了使全系统进入稳定操作，定时由蒸发罐底部向回收锅A、B排出含固形份较多的循环液，并在回收锅A、B内加热，其蒸汽进入二级浓缩塔，浓缩的残渣排掉。
DMF回收系统中一、二级浓缩塔为真空操作，其真空由真空泵进行抽吸、自动调整。
全系统的冷量由循环水系统提供，本装置需1000m3/h循环水系统。
（三）自动控制方案
为了实现系统更稳定的操作，改善操作环境，节约人力，本回收装置配置了计算机DCS控制系统，其主要控制回路为：
1、废液进料流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
2、一级浓缩塔回流流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
3、二级浓缩塔进料流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
4、二级浓缩塔回流流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
5、二级浓缩塔出料流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
6、精馏塔回流流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
7、脱酸塔上回流流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
8、脱酸塔下回流流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
9、DMF出料流量自动调节系统，执行机构采用变频器；
10、蒸发罐温度自动调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；
11、精馏塔塔釜温度自动调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；
12、脱酸塔出料调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；
13、一级浓缩塔塔顶真空自动调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；
14、二级浓缩塔塔顶真空自动调节系统，执行机构采用气动薄膜调节阀；
15、脱胺塔液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
16、脱胺塔温度自动调节系统，执行机构采用变频器；
17、T101塔顶液罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
18、T102塔顶液罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
19、T103塔顶液罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
20、脱酸塔顶液罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
21、脱酸塔顶出料罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器；
22、二甲胺出水罐液位自动调节系统，执行机构采用变频器。
此外根据工艺的要求及特点，还设置了部分远传仪表、就地显示仪
表，在关键点有双重显示仪表，将回收系统的主要工艺参数全部引入计算机DCS系统，对主要操作参数自动记录操作曲线，并辅以实时报警功能；以帮助操作工人正确判断系统的运行状况，避免其产生误操作，并可大大降低工人的劳动强度。
（四）工艺控制指标一览表
仪表号
测量名称
型号
数量
安装地点
操作条件
备注
一
温度
介质
温度℃
TI101a-c
T101塔顶、填料层、塔釜
3
设备上
DMF水
52~60
集中
TI102a-c
T102塔顶、填料层、塔釜
3
设备上
DMF水
75~84
集中
TI103a
精馏塔塔釜
1
设备上
水DMF
155~158
集中
TI103b
精馏塔出料
1
设备上
水DMF
152~155
集中
TI103c
精馏塔蒸发
1
设备上
水DMF
150~152
集中
TI103d
精馏塔灵敏
1
设备上
水DMF
145~150
集中
TI103e
精馏塔进料
1
设备上
水DMF
110~120
集中
TI103f
精馏塔进料上层
1
设备上
水DMF
106~115
集中
TI103g
精馏塔顶
1
设备上
水DMF
100
集中
TI104a
脱酸塔塔顶
1
设备上
DMF
95~118
集中
TI104b
脱酸塔填料一层
1
设备上
DMF
100~120
集中
TI104c
脱酸塔填料二层
1
设备上
DMF
30~35
集中
TI104d
脱酸塔塔顶
1
设备上
DMF
38~40
集中
TIC105a
脱胺塔塔釜温度
1
设备上
DMF
100~102
集中
TI105b
脱胺塔塔顶温度
1
设备上
DMF
99~101
集中
TI106a
甲酸分解塔釜温度
1
设备上
DMF
160~170
集中
TI106b
甲酸分解塔顶温度
1
设备上
DMF
160~170
集中
TIC107
蒸发罐温度
1
设备上
DMF
110~120
集中
TIC108
残渣蒸发罐温度
1
设备上
DMF
110~125
集中
TI109a-c
回收锅温度
1
设备上
DMF
120~135
集中
TI110a
循环水上水温度
1
管道上
DMF
25~30
集中
TI110b
循环水回水温度
1
管道上
DMF
30~35
集中
TI111a
导热油进油温度
1
管道上
DMF
220~250
集中
TI111b
导热油回油温度
1
管道上
DMF
190~220
集中
TI112
T101塔顶罐温度
1
设备上
DMF
50~55
集中
TI113
T102塔顶罐温度
1
设备上
DMF
70~72
集中
TI114
T103塔顶罐温度
1
设备上
DMF
90~100
集中
TI115
DMF冷凝液罐
1
设备上
DMF
100
就地
TI116
DMF出料罐
1
设备上
DMF
50
就地
TI117
脱胺塔回流罐
1
设备上
水
50~56
就地
TI118
气液分离器液罐
1
设备上
水
50~70
就地
TI119
脱胺冷凝液罐
1
设备上
水
50~60.
就地
TI120
分解冷凝液罐
1
设备上
DMF
50~60.
就地
TI121
废液预热温度
1
管道上
水
60~70.
就地
TI122
进料加热器回油
1
管道上
DMF水
220~250
就地
TI123
残渣加热器回油
1
管道上
DMF
190~220
就地
TI124
精馏塔再沸器回油
1
管道上
导热油
190~220.
就地
TI125
脱胺塔再沸器回油
1
管道上
导热油
190~220
就地
TI126
分解塔再沸器回油
1
管道上
导热油
190~220
就地
TI127
塔顶水到循环水池
1
管道上
水
50~60
就地
压力
介质
压力Mpa
PIC101a
一级浓缩塔塔顶压力
YSZK-100
1
设备上
水蒸汽
-0.085
集中
PIC101b
一级浓缩塔塔釜压力
YSZK-100
1
设备上
DMF
-0.083
集中
PIC102a
二级浓缩塔塔顶压力
YSZK-100
1
设备上
水蒸汽
-0.065
集中
PI102b
二级浓缩塔塔釜压力
YSZK-100
1
设备上
DMF，水
-0.063
集中
PI103a
精馏塔塔顶压力
YSZK-100
1
设备上
水
0~0.10
集中
PI103b
精馏塔塔釜压力
YSZK-100
1
设备上
DMF
0.05~0.15
集中
PI104a
脱酸塔塔顶压力
YSZK-100
1
设备上
蒸汽
-0.075
集中
PI104b
脱酸塔塔釜压力
YSZK-100
1
设备上
DMF
-0.072
集中
PI105
T102塔顶液罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
-0.072
就地
PI106
蒸发罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
0~0.01
就地
PI107
DMF冷凝液罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
-0.072
就地
PI108
DMF出料罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
-0.072
就地
PI109
脱胺回流罐压力
Y-100
1
设备上
水。
0..~0.08
就地
PI110
脱胺冷凝液罐压力
Y-100
1
设备上
水
0..~0.08
就地
PI111
分解冷凝液罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
0..~0.05
就地
PI112
残渣蒸发罐压力
Y-100
1
设备上
DMF
0.~0.01
就地
PI113abc
回收锅abc压力
Y-100
1
设备上
水
-0.07~0
就地
PI114a
循环水上水压力
Y-100
1
管道上
水
0.015
就地
PI114b
循环水上水压力
Y-100
1
管道上
水
0.015
就地
PI115a
导热油进油压力
Y-100B
1
管道上
DMF水
0.15~0.25
就地
PI115b
导热油回油压力
Y-100B
1
管道上
DMF水
0.1~0.2
就地
PI116
T101出水泵压力
Y-100
1
管道上
水
0.2~0.3
就地
PI117
T101回流泵压力
Y-100
1
DN40
水
0.2~0.3
就地
PI118
T102出水泵压力
Y-100
1
DN40
水
0.2~0.3
就地
PI119ab
T101出料泵压力
Y-100
2
DN50
DMF水
0.1~0.2
就地
PI120
T102出水泵压力
Y-100B
1
DN40
水
0.2~0.3
就地
PI121
T102回流泵压力
Y-100
1
DN40
水
0.2~0.3
就地
PI122b
T103回流泵压力
Y-100
2
DN40
水
0.3~0.5
就地
PI123ab
T102出料泵压力
Y-100B
2
DN40
DMF水
0~0.15
就地
PI124
T103出水泵压力
Y-100B
1
DN40
水
0.2~0.3
就地
PI125
T103回流泵压力
Y-100B
1
DN40
水
0.3~0.4
就地
PI126ab
进料循环泵压力
Y-100B
2
DN40
DMF水
0.15~0.2
就地
PI127
DMF出料泵压力
Y-100B
1
DN40
DMF
0.2~0.3
就地
PI128
DMF下回流泵压力
Y-100B
1
DN40
DMF
0.2~0.3
就地
PI129ab
上回流泵压力
Y-100B
1
DN40
DMF
0.2~0.3
就地
PI130
中间罐出料泵压力
Y-100B
1
DN32
DMF
0.2~0.4
就地
PI131ab
脱酸泵压力
Y-100B
2
DN32
DMF
0.2~0.3
就地
PI132ab
DMF返液泵压力
Y-100B
1
DN32
DMF水
0.1~0.2
就地
PI133ab
脱胺塔出水泵压力
Y-100B
1
DN32
DMF
0.2~0.3
就地
PI134
鼓风机压力
YE-100
1
DN200
空气
0~0.4
就地
PI135a
脱胺排水泵压力
Y-100B
1
DN32
水
0.2~0.3
就地
PI135b
脱胺回流泵压力
Y-100B
1
DN32
水
0.2~0.3
就地
PI136ab
喷射泵压力
Y-100B
2
DN32
DMA
0.2~0.3
就地
PI137b
脱胺塔冷凝液泵压力
Y-100B
2
DN32
水
0.2~0.3
就地
PI138ab
残渣循环泵ab
Y-100
2
DN200
DMF水
0.1~0.2
就地
PI139ab
废液泵ab
Y-100B
2
DN50
DMF水
0.2~0.3
就地
三
流量
FICQ101
废液进料流量指
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