DMF回收装置操作手册

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

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）6t/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：~400万kcal/h。

b、循环水：400m3/h。

c、一次水（软化）：8-10t/h。

d、电：~130KW。

e、压缩空气：0.5m3/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。

由下部蒸发上来的蒸汽通过浮阀与液相相互接触，蒸汽部分冷凝放出的热量使板上液体部分气化，二者同时进行。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，本系统采用了双塔双效精馏的设计方案，其特点如下：

1、节能

本套装置采用了双塔双效真空精馏系统，在系统中将脱水塔的塔顶馏出蒸汽用来供给精馏塔的加热器加热浓缩液，这样较单塔真空精馏节省能量35~40%，同时配以余热回收设备，使装置更加节能，其冷却水耗量也将减少，而且精馏塔采用了减压操作，减少了DMF的分解，使产品的收率提高。

2、抑制分解

如前所述，纯DMF性质稳定，但在微量酸、碱存在的状况下分解速率加快，如以70℃时分解速率为基准，90℃时为其3倍，100℃时为8倍，130℃时为20倍，因此真空精馏降低操作温度会抑制分解，提高了产品的质量。

3、减少二次污染

由于抑制了DMF的分解，因此塔顶水含二甲胺（分解产物）减少，减少了二次污染的发生。

4、提高DMF的回收率

由于DMF分解的减少，自然提高了回收率。

5、减轻了设备的腐蚀

DMF与水的混合物及甲酸对设备有腐蚀性，降低温度会减轻对设备的

腐蚀。

（二）脱酸操作原理

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。

1、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+NaOH HCOONa+H2O

HCOOH+Na2CO3 HCOONa+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。

2、热分解法

主种方法是把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℃

HCOOH CO +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。

3、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