一種精餾‑蒸汽滲透耦合法回收吡啶的裝置的製作方法

2023-08-04 18:55:56 3

本實用新型涉及一種精餾-蒸汽滲透耦合法回收吡啶的裝置，屬蒸汽滲透膜應用領域。

背景技術：

吡啶是重要的農藥、醫藥原料，又是良好的有機溶劑和有機合成催化劑。吡啶廢水如果直接排放，不僅對環境造成嚴重危害，而且會造成極大的經濟損失。吡啶與水會形成最低共沸物，採用普通的精餾方法無法分離。吡啶溶於水、乙醇、醚等溶劑， 吡啶與水形成含水43%（質量百分數）的共沸物。在工業生產中有時會產生吡啶、水混合物殘液，同時也出於環保的要求，需要回收吡啶水混合物中的吡啶。

傳統分離吡啶水混合物採用以苯為共沸劑的共沸精餾的方法，即塔頂得苯水共沸物，塔底得吡啶。為了進一步提高吡啶的純度，可對塔底的吡啶再行蒸餾。苯水共沸物中苯含量達91.17%(質量百分數)，大量的苯均需從塔頂蒸出，存在能耗較大，操作嚴格，苯可能給吡啶帶來汙染等缺點。鹽類易堵塞與腐蝕設備，加鹽萃取在實際工業中應用不多。變壓精餾流程由操作壓力不同的2個精餾塔聯結而成，通過改變壓力使共沸組成發生改變，從而跨越原共沸組成實現分離，該工藝可以避免夾帶劑的使用，但能耗也偏大。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提出一種精餾-蒸汽滲透膜耦合法進行吡啶脫水的裝置。蒸汽滲透膜技術利用被分離混合物中各組分在膜中溶解(吸附)與擴散速率不同的性質達到分離的目的，分離過程不受組分汽液平衡限制，能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸附等傳統的方法難於完成的分離任務，替代傳統吡啶脫水技術具有很大的優勢。該方法具有工藝過程簡單，安全係數高，回收率高，能耗低，清潔無汙染的特點。

一種精餾-蒸汽滲透法回收吡啶的工藝，包括如下步驟：

第1步，將含水吡啶通過精餾的方式進行初步提純，塔頂得到吡啶和水的共沸物，塔底得到吡啶和其它重組分；

第2步，吡啶和水的共沸物一部分回流，另一部分過熱後進入蒸汽滲透膜脫水系統進行脫水，在蒸汽滲透膜截留側得到回收吡啶，在滲透側得到水。

所述的第2步中，蒸汽滲透膜脫水過程中滲透側的蒸汽經過兩級冷凝；第一級的滲透液直接排放，第二級的滲透液返回至精餾塔回收處理。

第1步中，精餾塔的操作壓力為0～0.5Mpa。這樣可以使料液以蒸汽形式進入蒸汽滲透膜分離機組，提高傳質推動力，節省能耗。

第2步中，通過過熱後將吡啶和水的共沸物升溫至90～150℃。這樣可以使料液以蒸汽形式進入蒸汽滲透膜分離機組，提高傳質推動力，並且可以減小產品中的水含量。

第2步中，蒸汽滲透膜的滲透側通過抽真空保持壓力在100～8000Pa。

第2步中，蒸汽滲透膜是由1～100個膜分離機組串聯、並聯或混聯構成。如果膜分離面積過小，則不能達到分離精度，如果膜分離面積過大，則會導致系統的能耗過高，通過調整串聯和並聯的數目，可以實現不同處理要求和生產能力。

第2步中，蒸汽滲透膜的材質是聚乙烯醇膜、聚醯亞胺、殼聚糖或者分子篩膜。

所述的含水吡啶是指除蟲菊酯生產過程中產生的含吡啶的酸性廢水，其中吡啶含量約15～20%，pH約4.2～5.3；在進行精餾前需要加鹼調節pH至中性。

一種精餾-蒸汽滲透法回收吡啶的裝置，包括有：精餾塔，精餾塔的塔頂設置有塔頂分凝器，塔底設置有再沸器，塔頂分凝器的液相出口通過過熱器再與蒸汽滲透膜分離機組的截留側入口連接，蒸汽滲透膜分離機組的截留側出口與冷凝器連接，蒸汽滲透膜分離機組的滲透側連接有滲透液冷凝器和真空泵。

所述的滲透液冷凝器是由依次連接的一級滲透液冷凝器和二級滲透液冷凝器所組成，二級滲透液冷凝器與精餾塔連接。

所述的蒸汽滲透膜分離機組是由1～100個蒸汽滲透膜分離器相互串聯、並聯或混聯構成。

蒸汽滲透膜分離器中的蒸汽滲透膜材質是聚乙烯醇膜、聚醯亞胺、殼聚糖或者分子篩膜。

所述的裝置中還包括有用於調節含水吡啶的pH值至中性的pH調節部。

有益效果

本實用新型提供的吡啶回收方法可以有效地進行吡啶回收，使其水分含量降低至0.01%（w/w）以下。同時，可以保證蒸汽滲透膜分離機組產生的含有吡啶的滲透水能夠進一步回收利用，工藝過程中幾乎沒有吡啶損失，直接排放的廢水中的有機物含量很低。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的吡啶回收裝置的流程示意圖。

1、精餾塔；2、塔頂分凝器；3、再沸器；4、過熱器；5、蒸汽滲透膜分離機組；6、冷凝器；7、一級滲透液冷凝器；8、二級滲透液冷凝器；9、真空泵。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。但本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本實用新型，而不應視為限定本實用新型的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。

以範圍形式表達的值應當以靈活的方式理解為不僅包括明確列舉出的作為範圍限值的數值，而且還包括涵蓋在該範圍內的所有單個數值或子區間，猶如每個數值和子區間被明確列舉出。例如，「大約0.1%至約5%」的濃度範圍應當理解為不僅包括明確列舉出的約0.1%至約5%的濃度，還包括有所指範圍內的單個濃度（如，1%、2%、3%和4%）和子區間（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。本實用新型中所述的百分比在無特別說明的情況下，是指重量百分比。

在本說明書中所述及到的「一個實施例」、「另一個實施例」、「實施方式」等，指的是結合該實施例描述的具體特徵、結構或者包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特徵、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現這種特徵、結構或者特點也落在本申請所要保護的範圍內。

以下實施例中處理的是除蟲菊酯生產過程中產生的含吡啶的酸性廢水，其中吡啶含量約15～20%，pH約4.2～5.3。

本實用新型採用精餾-蒸汽滲透膜分離工藝對含水吡啶溶液進行分離，膜截留側塔釜能得到含水量非常低的吡啶產品，精餾塔的塔頂物料直接氣相進入蒸汽滲透膜系統，同時帶有吡啶的後級滲透液進入精餾塔進一步回收。整個工藝能耗低，工藝簡單，實現了吡啶的最大的回收率和零排放。

實施例1

將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.1MPa，回流比為0.5。塔頂得到含水量約42.5%的吡啶，過熱到120℃進入到由6個蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為30m2)串聯構成的滲透膜分離機組5。膜系統滲透側壓力控制在1000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環回收。

實施例2

將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.15MPa，回流比為0.9。塔頂得到含水量約42.1%的吡啶，過熱到140℃進入到由4個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為10m2)串聯構成的滲透膜分離機組5。膜系統滲透側壓力控制在700Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環回收。

實施例3

將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.20MPa。塔頂得到含水量約41.8%的吡啶，過熱到130℃進入到由10個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為7m2)串聯構成的滲透膜分離機組5。膜系統滲透側壓力控制在2000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環回收。

實施例4

將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水加鹼調節pH至中性後送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.15MPa，回流比為0.9。塔頂得到含水量約42.1%的吡啶，過熱到140℃進入到由4個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為10m2)串聯構成的滲透膜分離機組5。膜系統滲透側壓力控制在700Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環回收。