精馏回收废水中DMF的节能工艺研究

论文摘要

N,N-二甲基甲酰胺（DMF）是一种优良的有机溶剂和化工原料,广泛的应用于聚氨酯合成革、纺丝、医药、农药、石油化工等各个生产行业。这些过程中均会产生DMF废水,而DMF具有毒性,对人体健康和环境产生不利影响,同时也造成了一定的经济损失。因此,为了实现绿色生产、提高经济效益,必须对废水中的DMF进行回收。目前针对废水中DMF的回收,国内外普遍使用的方法为精馏方法,精馏回收DMF过程中一直存在着工艺落后、能耗很高的问题,在当今能源高度紧张的形势下,对精馏回收DMF工艺进行节能技术研究具有非常重要的现实意义。本论文针对精馏回收DMF过程中所存在的问题,采用了热泵精馏节能技术,运用夹点技术理论进行节能换热网络设计,最终得到了一套DMF回收节能新工艺。具体研究工作主要从以下方面展开：采用真空精馏方法回收废水中的DMF,对该过程进行了精馏小试实验,分别采用气相色谱法和卡尔费休法分析实验所得样品中DMF和水的含量。实验证明了采用精馏方法可得到满足DMF分析纯试剂要求的产品,同时为验证流程模拟结果的可靠性提供了基础数据。对实验过程运用化工流程模拟软件Aspen Plus进行模拟,比较模拟结果与实验结果,证明模拟结果的可靠性。根据精馏回收DMF过程特点提出了三塔回收工艺,并运用化工流程模拟软件Aspen Plus对其进行工艺模拟与优化,得到了各塔的工艺参数、物流信息、冷热负荷等数据。基于三塔工艺的模拟结果,运用夹点技术理论进行节能换热网络设计。通过优化得到最优夹点温差,绘制最优夹点温差下的组合曲线,从而确定夹点位置。通过分析组合曲线,再利用夹点技术基本原则指导热泵精馏集成,最后得到了节能效果显著的三塔DMF回收工艺。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 DMF简述
• 1.1.1 DMF的理化性质
• 1.1.2 DMF的来源
• 1.1.3 DMF的用途
• 1.1.4 DMF的毒性及危害
• 1.2 DMF回收方法综述
• 1.2.1 萃取法
• 1.2.2 渗透蒸发膜分离法
• 1.2.3 精馏法
• 1.2.4 其他方法
• 1.3 节能方法综述
• 1.3.1 操作参数优化
• 1.3.2 多效精馏
• 1.3.3 中间换热器
• 1.3.4 热偶精馏
• 1.3.5 热泵精馏
• 1.4 夹点技术理论
• 1.4.1 夹点技术的特点
• 1.4.2 组合曲线
• 1.4.3 夹点的确定
• 1.4.4 夹点意义及夹点分析法
• 1.5 本课题研究内容与论文组织
• 第二章 精馏回收废水中DMF的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.3 精馏实验内容
• 2.3.1 精馏实验原料与回收要求
• 2.3.2 实验装置
• 2.3.3 实验内容
• 2.4 DMF的测定
• 2.4.1 色谱分析条件
• 2.4.2 标准曲线的绘制
• 2.4.3 色谱分析实验原料液及实验样品中DMF含量
• 2.5 水含量的测定
• 2.5.1 卡尔费休法原理
• 2.5.2 卡尔费休法测定水含量
• 2.6 实验结果
• 2.7 本章小结
• 第三章 精馏回收DMF的过程模拟与流程设计
• 3.1 引言
• 3.2 流程模拟技术概括
• 3.2.1 流程模拟算法
• 3.2.2 Aspen Plus介绍
• 3.3 DMF精馏回收实验过程模拟
• 3.3.1 流程模拟的前期准备
• 3.3.2 实验模拟过程
• 3.3.3 实验模拟结果与讨论
• 3.4 三塔基础工艺的提出及其模拟优化
• 3.4.1 三塔工艺基础参数的提出
• 3.4.2 简捷计算
• 3.4.3 严格计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 利用夹点技术进行节能换热网络设计
• 4.1 引言
• 4.2 夹点技术指导热泵精馏热集成
• 4.3 基于夹点技术的DMF节能工艺流程设计
• 4.3.1 从工艺流程中提取物流数据
• 4.3.2 求解最优夹点温差
• 4.3.3 组合曲线的绘制及热泵精馏工艺的流程设计
• 4.3.4 热泵精馏工艺的模拟
• 4.3.5 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢