專利名稱：一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置和它的回收方法
技術領域：
屬化學工程領域，是涉及混合溶液處理回收技木。確切地說是涉及ー種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置和它的回收方法。
背景技術：
對位芳綸纖維也稱聚對苯ニ甲酰對苯ニ胺纖維，對位芳綸是當今世界三大高性能纖維中用途最廣、需求量最大的有機纖維，對位芳綸被材料界稱為“百變金剛”，其用途非常廣泛，是制造高強度輕質裝甲和特種防護材料的首選，被廣泛應用于航天、航空、軍エ、機電、建筑、汽車、體育用品等領域。對位芳綸樹脂在洗滌過程中，會產生大量濾液，濾液中有酸，有鹽，還有有機溶剤，直接排放嚴重污染環境，而且濾液中含有昂貴的溶劑也不宜直接排放，因此對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法直接影響著周邊環境和對位芳綸企業的生產成本。中國專利CN1112140A公開了ー種合成聚對苯ニ甲酰對苯ニ胺聚合溶劑回收方法，提出縮聚物減壓蒸餾，冷凝溶劑經縛酸劑中和后，過濾回收溶劑的方法，回收的溶劑可直接用于縮聚，不影響聚對苯ニ甲酰對苯ニ胺。但是該方法溶劑回收率低，只有90%左右，不適合エ業化采用。中國專利CN1810851A公開了ー種聚對苯ニ甲酰對苯ニ胺合成反應中聚合溶劑的循環利用的方法。優點在于:現對聚合物進行中和處理以便控制產品的PH值，將含有溶劑的洗滌水與產品PPTA先行分開后在進行回收溶劑操作，能避免溶劑的分解；回收溶劑的純度在99.5%以上，且水分小于100ppm，完全能滿足循環使用要求；溶劑的回收率可達91%以上，具有顯見的經濟效益；有效地回收了適用于回用的NMP，有利于環保。但是該方法先將水從體系中蒸發出來，然后再將溶劑蒸發出來，兩次蒸發能耗高，分離出來的鹽中含有溶齊U，使得溶劑回收率只有90%左右，分離出的鹽作為廢渣，沒有回收利用。中國專利CN101289548A公開了ー種聚對苯ニ甲酰對苯ニ胺聚合用溶劑回收新方法，聚合體洗滌液經中和后經過兩級薄膜蒸發器脫去聚合反應加入的及中和反應生成的氯化鈣，水和NMP則以混合氣態從薄膜蒸發器頂部進入粗溜塔脫去大部分水分，再經過精餾及純化進一步提高NMP的純度及降低NMP中的微量水分，得到的NMP純度高于99.5%，含水量低于100ppm，完全符合PPTA聚合的要求，溶劑回收率在96%以上。但該方法先將水和NMP從體系中蒸發出來與鹽分離，然后水與NMP經精餾分離，蒸發和精餾過程能耗高，分離出的鹽作為廢渣，沒有回收利用。中國專利CN101457414A、CN101550233A均公開了對位芳綸生產過程中NMP溶劑的回收方法。采用萃取劑將NMP溶劑從體系中萃取出來，然后對萃取液精餾分離出萃取劑，這樣可以降低能耗，也可以提高溶劑回收率。但是萃取劑的引入，惡化了操作環境，増加了污水處理難度，萃余液中的鹽也沒有回收利用
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置和它的回收方法。本發明采取的技術方案如下:
一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置，包含中和裝置、精餾裝置和蒸發裝置；中和裝置的聯接關系是:在濾液貯罐的輸出端和中和反應釜的濾液輸入端之間聯接著濾液輸送泵和濾液流量計，在中和劑料倉的輸出端和中和反應釜的中和劑輸入端之間聯接著中和劑計量器，在中和反應釜上裝有pH計，在中和反應釜的輸出端和中和濾液貯罐的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵和中和濾液過濾器；精餾裝置的聯接關系是:在中和濾液貯罐的輸出端和精餾塔的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵、中和濾液預熱器和中和濾液流量計，在NMP補加罐的輸出端和精餾塔的輸入端之間聯接著NMP補加液輸送泵和NMP補加液流量計，精餾塔塔底循環系統聯接著再沸器輸出端和輸入端，精餾塔的塔頂回流系統依次聯接著水汽冷凝器、冷凝水貯罐、冷凝水輸送泵和回流流量計，水汽冷凝器另一輸出端聯接著真空泵，冷凝水輸送泵的輸出端聯接著回流流量計的輸入端和水貯罐的一個輸入端，在精餾塔的塔底輸出端和CaCl2-NMP復合溶劑貯罐之間聯接著復合溶劑輸送泵、復合溶劑流量計和復合溶劑換熱器；蒸發裝置的聯接關系是:在精餾塔的塔底輸出端和蒸發器輸入端之間聯接著溶劑輸送泵和溶劑流量計，在蒸發器的頂部蒸汽輸出端和NMP冷凝液貯罐的輸入端之間聯接著NMP冷凝器，NMP冷凝器的另一輸出端聯接著真空泵，NMP冷凝液貯罐的輸入端與CaCl2-NMP復合溶劑貯罐的輸出端聯接，蒸發器的底部輸出端和CaCl2殘渣罐的輸入端聯接。一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其方案是:
包括以下步驟:
(1)對位芳綸樹脂洗滌濾液與中和劑混合，中和劑與洗滌濾液中的酸發生中和反應，使洗滌濾液成中性；
(2)在上述步驟(I)所得中性洗滌濾液中補加一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑；
(3)上述步驟(2)所得洗滌濾液通過精餾，脫除洗滌濾液中的水至一定濃度以下，制得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液(CaCl2-NMP混合溶液)；
(4)上述步驟(3)所得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液的一部分混合溶液通過蒸發，分離出N-甲基吡咯烷酮溶劑和氯化鈣殘渣；另一部分混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用。 本發明的積極效果是:
(1)該方法避免了采用萃取劑對操作環境和污水處理的壓力；
(2)該方法可實現溶劑回收率98%以上，節約了溶劑成本；
(3)該方法可實現濾液中氯化鈣的重復使用，減少了氯化鈣在溶劑中的溶解環節，節省了原材料成本和溶解時能耗成本；
(4)該方法適用于工業化大規模處理對位芳綸樹脂洗滌過程中所產生的濾液。
圖1為本發明流程示意圖。圖2為本發明裝置結構示意圖
具體實施例方式 現結合附圖對本發明的結構作進ー步說明。一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置，其特征是:包含中和裝置、精餾裝置和蒸發裝置；中和裝置的聯接關系是:在濾液貯罐(I)的輸出端和中和反應釜(6)的濾液輸入端之間聯接著濾液輸送泵(2)和濾液流量計(3)，在中和劑料倉(4)的輸出端和中和反應釜(6)的中和劑輸入端之間聯接著中和劑計量器(5)，在中和反應釜(6)上裝有pH計(7)，在中和反應釜(6)的輸出端和中和濾液貯罐(10)的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵(8)和中和濾液過濾器(9);精餾裝置的聯接關系是:在中和濾液貯罐(10)的輸出端和精餾塔的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵(11)、中和濾液預熱器(12)和中和濾液流量計
(13)，在NMP補加罐(15)的輸出端和精餾塔(14)的輸入端之間聯接著NMP補加液輸送泵
(16)和NMP補加液流量計(17)，精餾塔(14)塔底循環系統聯接著再沸器(18)輸出端和輸入端，精餾塔(14)的塔頂回流系統依次聯接著水汽冷凝器(19)、冷凝水貯罐(20)、冷凝水輸送泵(21)和回流流量計(22)，水汽冷凝器(19)另ー輸出端聯接著真空泵(23)，冷凝水輸送泵(21)的輸出端聯接著回流流量計(22)的輸入端和水貯罐(24)的一個輸入端，在精餾塔(14)的塔底輸出端和CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)之間聯接著復合溶劑輸送泵(25)、復合溶劑流量計(26)和復合溶劑換熱器(27);蒸發裝置的聯接關系是:在精餾塔(14)的塔底輸出端和蒸發器(31)輸入端之間聯接著溶劑輸送泵(29)和溶劑流量計(30)，在蒸發器
(31)的頂部蒸汽輸出端和NMP冷凝液貯罐(34)的輸入端之間聯接著NMP冷凝器(32)，NMP冷凝器(32)的另ー輸出端聯接著真空泵(33)，NMP冷凝液貯罐(34)的輸入端與CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)的輸出端聯接，蒸發器(31)的底部輸出端和CaCl2殘渣罐(35)的輸入端聯接。
所述的蒸發器(31)為刮膜式蒸發器。所述的NMP冷凝器(32)采用管殼式換熱器。一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:
包括以下步驟:
(1)對位芳綸樹脂洗滌濾液與中和劑混合，中和劑與洗滌濾液中的酸發生中和反應，使洗滌濾液成中性；
(2)在上述步驟(I)所得中性洗滌濾液中補加一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑；
(3)上述步驟(2)所得洗滌濾液通過精餾，脫除洗滌濾液中的水至一定濃度以下，制得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液(CaCl2-NMP混合溶液)；
(4)上述步驟(3)所得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液的一部分混合溶液通過蒸發，分離出N-甲基吡咯烷酮溶劑和氯化鈣殘渣；另一部分混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用。所述步驟(I)中的中和劑采用粉末或溶液方式加料。所述步驟(3)中的精餾采用常壓精餾或減壓精餾，常壓精餾時，塔頂溫度控制在100°C 120°c，塔底溫度控制在180°C 210°C。所述步驟(3)中的一定濃度以下是< 200ppm
所述步驟(4)中的蒸發采用常壓蒸發或減壓蒸發，常壓蒸發時，溫度控制在150°C 210°C。
所述步驟(4)中的一部分混合溶液通過蒸發指< 45%的混合溶液通過蒸發。所述步驟(4)中的另一部分混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用指> 55%的混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用。實施案例。實施例1:
濾液貯罐(I)中的對位芳綸洗滌所產生的濾液，經濾液輸送泵(2)輸送和濾液流量計
(3)計量后，加入9128.46質量份到中和反應釜(6)中，然后通過中和劑計量器(5)計量出中和劑料倉(4)中的氫氧化鈣粉末91.92質量份加入到中和反應釜(6)中，攪拌反應30分鐘，經中和濾液輸送泵(8)和中和濾液過濾器(9)后，進入中和濾液貯罐(10)中；中和濾液經濾液輸送泵(11)和濾液流量計(13)后，以4610.18質量份/小時的流速連續進入精餾塔(14)中；NMP補加罐(15)的NMP在NMP補加液流量計(17)的計量和NMP補加液輸送泵(16)的輸送下以22.98質量份/小時的流速連續補入精餾塔(14)中；精餾塔(14)采用常壓精餾，塔頂溫度為110°C，塔底溫度為203°C ;精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的45.2%在溶劑輸送泵(29)的輸送下進入刮膜式蒸發器(31)，采用常壓蒸發，蒸發溫度為205°C，分離出NMP溶劑和氯化鈣殘渣；精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的54.8%進入CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)，補加刮膜式蒸發器(31)中分離出來的NMP溶劑后，成為對位芳綸聚合用CaCl2-NMP復合溶劑。經測試最終所得CaCl2-NMP復合溶劑含水率為90ppm，CaCl2質量百分含量為8.2% ;經計算NMP溶劑回收率為98.2%。
實施例2:
濾液貯罐(I)中的對位芳綸洗滌所產生的濾液，經濾液輸送泵(2)輸送和濾液流量計
(3)計量后，加入7376.54質量份到中和反應釜(6)中，然后通過中和劑計量器(5)計量出中和劑料倉(4)中的氫氧化鈣粉末74.28質量份加入到中和反應釜(6)中，攪拌反應30分鐘，經中和濾液輸送泵(8)和中和濾液過濾器(9)后，進入中和濾液貯罐(10)中；中和濾液經濾液輸送泵(11)和濾液流量計(13)后，以3725.4質量份/小時的流速連續進入精餾塔(14)中；NMP補加罐(15)的NMP在NMP補加液流量計(17)的計量和NMP補加液輸送泵(16)的輸送下以16.71質量份/小時的流速連續補入精餾塔(14)中；精餾塔(14)采用常壓精餾，塔頂溫度為105°C，塔底溫度為180°C ;精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的45.5%在溶劑輸送泵(29)的輸送下進入刮膜式蒸發器(31)，采用常壓蒸發，蒸發溫度為205°C，分離出NMP溶劑和氯化鈣殘渣；精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的54.5%進入CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)，補加刮膜式蒸發器(31)中分離出來的NMP溶劑后，成為對位芳綸聚合用CaCl2-NMP復合溶劑。經測試最終所得CaCl2-NMP復合溶劑含水率為80ppm，CaCl2質量百分含量為8% ;經計算NMP溶劑回收率為98.5%。實施例3:
濾液貯罐(I)中的對位芳綸洗滌所產生的濾液，經濾液輸送泵(2)輸送和濾液流量計
(3)計量后，加入4610.08質量份到中和反應釜(6)中，然后通過中和劑計量器(5)計量出中和劑料倉(4)中的氫氧化鈣粉末46.42質量份加入到中和反應釜(6)中，攪拌反應30分鐘，經中和濾液輸送泵(8)和中和濾液過濾器(9)后，進入中和濾液貯罐(10)中；中和濾液經濾液輸送泵(11)和濾液流量計(13)后，以2328.25質量份/小時的流速連續進入精餾塔(14)中；NMP補加罐(15)的NMP在NMP補加液流量計(17)的計量和NMP補加液輸送泵(16)的輸送下以11.61質量份/小時的流速連續補入精餾塔(14)中；精餾塔(14)采用常壓精餾，塔頂溫度為100°C，塔底溫度為203°C ;精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的46.5%在溶劑輸送泵(29)的輸送下進入刮膜式蒸發器(31)，采用常壓蒸發，蒸發溫度為205°C，分離出NMP溶劑和氯化鈣殘渣；精餾塔(14)底部CaCl2-NMP混合溶液中的53.5%進入CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)，補加刮膜式蒸發器(31)中分離出來的NMP溶劑后，成為對位芳綸聚合用CaCl2-NMP復合溶剤。經測試最終所得CaCl2-NMP復合溶劑含水率為85ppm，CaCl2質量百分含量為6% ;經計算NMP溶劑回 收率為98.3%。
權利要求
1.一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置，其特征是:包含中和裝置、精餾裝置和蒸發裝置；中和裝置的聯接關系是:在濾液貯罐(I)的輸出端和中和反應釜(6)的濾液輸入端之間聯接著濾液輸送泵(2)和濾液流量計(3)，在中和劑料倉(4)的輸出端和中和反應釜(6)的中和劑輸入端之間聯接著中和劑計量器(5)，在中和反應釜(6)上裝有pH計(7)，在中和反應釜(6)的輸出端和中和濾液貯罐(10)的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵(8)和中和濾液過濾器(9);精餾裝置的聯接關系是:在中和濾液貯罐(10)的輸出端和精餾塔(14)的輸入端之間聯接著中和濾液輸送泵(11)、中和濾液預熱器(12)和中和濾液流量計(13)，在NMP補加罐(15)的輸出端和精餾塔(14)的輸入端之間聯接著NMP補加液輸送泵(16)和NMP補加液流量計(17)，精餾塔(14)塔底循環系統聯接著再沸器(18)輸出端和輸入端，精餾塔(14)的塔頂回流系統依次聯接著水汽冷凝器(19)、冷凝水貯罐(20)、冷凝水輸送泵(21)和回流流量計(22)，水汽冷凝器(19)另一輸出端聯接著真空泵(23)，冷凝水輸送泵(21)的輸出端聯接著回流流量計(22)的輸入端和水貯罐(24)的一個輸入端，在精餾塔(14)的塔底輸出端和CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)之間聯接著復合溶劑輸送泵(25)、復合溶劑流量計(26)和復合溶劑換熱器(27);蒸發裝置的聯接關系是:在精餾塔(14)的塔底輸出端和蒸發器(31)輸入端之間聯接著溶劑輸送泵(29)和溶劑流量計(30)，在蒸發器(31)的頂部蒸汽輸出端和NMP冷凝液貯罐(34)的輸入端之間聯接著NMP冷凝器(32)，NMP冷凝器(32)的另一輸出端聯接著真空泵(33)，NMP冷凝液貯罐(34)的輸入端與CaCl2-NMP復合溶劑貯罐(28)的輸出端聯接，蒸發器(31)的底部輸出端和CaCl2殘渣罐(35)的輸入端聯接。
2.根據權利要求1所述的一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置，其特征是:所述的蒸發器(31)為刮膜式蒸發器。
3.根據權利要求1所述的一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置，其特征是:所述的NMP冷凝器(32)采用管殼式換熱器。
4.一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是: 包括以下步驟: (1)對位芳綸樹脂洗滌濾液與中和劑混合，中和劑與洗滌濾液中的酸發生中和反應，使洗滌濾液成中性； (2)在上述步驟(I)所得中性洗滌濾液中補加一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑； (3)上述步驟(2)所得洗滌濾液通過精餾，脫除洗滌濾液中的水至一定濃度以下，制得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液(CaCl2-NMP混合溶液)； (4)上述步驟(3)所得氯化鈣-N-甲基吡咯烷酮混合溶液的一部分混合溶液通過蒸發，分離出N-甲基吡咯烷酮溶劑和氯化鈣殘渣；另一部分混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用。
5.根據權利要求4所述的一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(I)中的中和劑采用粉末或溶液方式加料。
6.根據權利要求4所述的一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(3)中的精餾采用常壓精餾或減壓精餾，常壓精餾時，塔頂溫度控制在100°C 120°C，塔底溫度控制在180°C 210°C。
7.根據權利要求4所述的一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(3)中的一定濃度以下是< 200ppm。
8.根據權利要求4所述的ー種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(4)中的蒸發采用常壓蒸發或減壓蒸發，常壓蒸發時，溫度控制在150°C 210°C。
9.根據權利要求4所述的ー種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(4)中的一部分混合溶液通過蒸發指< 45%的混合溶液通過蒸發。
10.根據權利要求4所述的ー種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收方法，其特征是:所述步驟(4)中的另一部分混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用指> 55%的混合溶液在補加一定量N-甲基吡咯烷酮溶劑后作為對位芳綸樹脂合成用復合溶劑使用 。
全文摘要
本發明涉及一種對位芳綸樹脂洗滌濾液的回收裝置和它的回收方法，其特征是包含中和裝置、精餾裝置和蒸發裝置；中和裝置主要由中和反應釜，濾液和中和劑的輸送和計量裝置組成，精餾裝置主要由精餾塔、塔頂冷凝循環裝置和塔底加熱循環裝置組成，蒸發裝置主要由刮膜式蒸發器組成。采用本方法可以實現濾液中氯化鈣的重復使用，減少了氯化鈣在溶劑中的溶解環節，節省了原材料成本和溶解時能耗成本，可實現溶劑回收率98%以上，適用于工業化大規模處理對位芳綸樹脂洗滌過程中所產生的濾液。
文檔編號C08J11/00GK103087348SQ20131004041
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月2日 優先權日2013年2月2日
發明者劉岳新, 劉小紅, 戴新良, 戴盼, 劉成明 申請人:上海會博新材料科技有限公司