二甲基乙酰胺廢液的分離方法

董 冰， 張寶龍

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

二甲基乙酰胺(DMAC)作為一種重要有機溶劑廣泛用于化工領域，對一些油類物質具有極強的溶解性，主要應用于樹脂、橡膠、纖維合成，或者其他沸點比較接近的共沸物分離中。在實際生產中，有機溶劑常常會通過回收并循環利用來降低生產消耗。但是，在某些特殊情況線，有機溶劑的回收往往無法實現。由于缺乏有效的回收技術，一些化工廠只能將溶劑作為廢液集中外賣，這無形中增加了企業的生產成本[1]。DMAC在環己醇酮裝置用于萃取分離苯、環己烯、環己烷的混合物系其純度尤為重要，當冷卻器的列管故障，冷卻水就會進入到DMAC中與其互溶改變了塔內溶劑的沸點，使得各萃取分離塔升溫困難，系統中苯、環己烯、環己烷分離效果難以實現。隨著工業技術發展，尤其是化學工業，分離和提純技術已經成為獲得合格產品的關鍵。在實際應用中，處理互溶混合物的方法多種多樣，尤其將混合物通過精餾操作加以分離就是其中最常用的手段之一，但是此種回收過程中存在兩個問題[2]。首先，在高溫下長時間加熱容易分解為二甲胺和醋酸；其次，高溫分解后的二甲胺和醋酸對設備的腐蝕性大[3]。那么，探索一種有效的分離技術至關重要。為了降低沸點，避免其高溫易分解的現象，本文通過提出了一種減壓萃取的方法來實現DMAC與水的分離。

1 DMAC的生產工藝

在探索DMAC與水分離的方法之前，有必要介紹一下現階段工業中主要存在的幾種生產DMAC的工藝路線。目前工業中生產DMAC的方法主要有三種：醋酐法、乙酰氯法和醋酸法。我國在20世紀70年代開始生產DMAC，早期生產工藝大多采用前兩種方法，大部分企業經通過技術改進和創新，使用先進的醋酸法生產DMAC。

1) 醋酐法

這種方法雖然工藝簡單，能得到質量較高的DMAC，但是其工藝流程較長且生產成本高。

2) 乙酰氯法

該方法主要使用乙醚為溶劑，再生產過程中乙醚的回收利用較為困難。

3) 醋酸法

此方法是目前生產二甲基乙酰胺的主要方法。

在知道了DMAC的生產方法后，從其反應方程中不難看出DMAC容易溶于水中，在實際生產中容易形成廢水，增加環境的凈化負擔，因此尋找DMAC與水分離的方法至關重要。

2 現階段DMAC水溶液的分離方法

2.1 萃取法

常壓下DMAC比水的沸點高很多，如果利用普通蒸餾的方法很難將其與水分離，即使分離開也將消耗大量的能量，增加了生產成本。有文獻提出引入一種物質來改變DMAC的沸點，利用萃取精餾的辦法將水與DMAC的溶液分離，進而通過低溫閃蒸回收循環利用萃取劑，該工藝不僅完成了廢液的處理，更有效地對DMAC進行回收，能耗也相對較低。通常采用的低沸點萃取劑主要有三氯甲烷，異丙醚，三氯乙稀，但由于三氯甲烷萃取效果最佳，因此工業中常采用其作為萃取劑。

2.2 間歇精餾法

由于DMAC和水的沸點相差較大，在精餾過程中需要消耗大量的熱源蒸出DMAC廢液中的水分，最后得到較純凈的DMAC，與萃取法相比間歇蒸餾更適合濃度超過30%的DMAC溶液，此方法耗時長，能耗大。間歇精餾主要是通過以下步驟進行DMAC和水的分離。

圖1 間歇精餾的流程圖

如圖1所示：首先DMAC和水的混合溶液在A蒸發罐內通過加熱讓大部分水通過B冷卻后進入C罐內，其次在提高A蒸發罐的溫度使DMAC和水混合溶液進過B冷卻后進入D罐內，最后在提高A蒸發罐的溫度使DMAC進入到E罐內，得到純凈的DMAC。

2.3 壓差熱耦合精餾法

前面兩種方法耗能大，時間長，相比之下壓差熱耦合法可以大幅度降低體系的能耗[4]。

如圖2所示，此工藝將一個常規精餾塔的精餾段和提留段拆成兩個精餾塔，常壓塔B為精餾段，負壓塔E為提留段，在工藝運行過程中為滿足每個塔的熱量平衡，塔E采用負壓操作，以降低塔底再沸器溫度。壓差熱耦合精餾法形成一個完整的熱循環，常壓塔B頂部的潛熱作為負壓塔E的熱源，充分利用的已有的熱量，是一種新節能型工藝，但是此種工藝存在DMAC回收不徹底，得到的DMAC存在純度低的缺陷。

圖2 壓差熱耦合精餾工藝圖

A:加熱器；B:常壓塔；C:冷卻器；D:再沸器；E:負壓塔；F:真空噴射泵

3 一種新工藝

通過比較萃取法、間歇精餾法和壓差熱耦合精餾法，筆者結合自己的工作經驗提出了一種減壓萃取的分離方法。

圖3 減壓萃取分離工藝圖

A:負壓塔；B:負壓塔；C:再沸器；D:真空噴射泵；E:冷卻器；

如圖3所示，DMAC和水的混合溶液從負壓塔A的底部進入，三氯甲烷作為萃取劑從塔A頂部進入，利用減壓萃取的方法將DMAC溶解到三氯甲烷內，A塔頂部采出水，A塔底部的DMAC和三氯甲烷的混合溶液進入負壓塔B進行減壓蒸餾，DMAC和三氯甲烷的混合溶液的顯熱作為負壓塔B再沸器C2的熱源。負壓塔B頂部采出DMAC,B塔底部的三氯甲烷循環進入A塔頂部進行循環又作為A塔的萃取進，此種方法可以利用低熱源，短時間連續分離DMAC與水的混合溶液，它克服了萃取法耗能，間歇萃取法的耗時，是一種環保可循環利用的節能工藝，對工廠降低生產成本，降低能耗有重要的意義。

4 方案實施后的效果

改造方案實施前，企業內部的DMAC廢液主要通過外賣的方式處理，無形中增加了企業的負擔，尤其是DMAC廢液中有分解的乙酸，乙酸在二甲胺存在的情況下加快了設備的腐蝕。通過此方案的改造后，DMAC廢液自行處理，得到的DMAC溶液重復利用，明顯降低了企業的生產消耗，消除了設備腐蝕的現象，是一種節能環保的工藝。

5 結語

本文通過對DMAC與水溶液方法的對比與分析，并結合工廠的實際情況，提出了一種減壓萃取的工藝方案，此方案實施后可以有效分離DMAC廢液，同時對其他企業DMAC廢液的處理，降低企業生產成本有一定的參考價值。