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：

CH3 O 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

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会加重对容器的腐蚀。

DMF的物理性质见下表

项目 结构式 指标 CH3 O N—C—H CH3 分子量 凝固点/℃ 沸点/℃ 相对密度 蒸汽压（25℃）/pa 蒸发潜热（沸点）(KJ/Kg) 粘度(25℃)(Pa?s) 导热系数(w/m?k) 闪点(开杯) 爆炸极限(体积) % 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

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73.09 -61 153 0.9445 4.93×102 524.17 8.02×10-4 1.842×105 67 2.2—15.2 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

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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

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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

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PI110ab PI112ab 回收锅 出料泵出口 Y-150B Y-100B 2 2 设备上 DN80 DMF水 DMF水 -0.1~0.15 0.2 就地 就地

PI113ab PI114 PI115 PI116ab PI117ab PI118ab PI119 PI120ab 三 FIC101 FIC102 FIC103 FIC104 FI105 FIC106 四 LI101 LI102 LIC103 LIC104 LI05 LI107 脱水塔回流泵 T102出水泵 鼓风机 进料循环泵 DMF输送泵 精馏塔回流泵 T101出水泵 真空泵 流量 脱水塔回流流量指示调节 精馏塔回流流量指示调节 进料流量指示调节 DMF出料量指示调节 脱酸柱回流 脱水塔出料流量指示调节 液位 脱水塔塔釜液位指示 蒸发罐液位指示 塔顶液受槽液位指示调节 脱气塔液位指示调节 精馏塔液位指示 DMF冷凝液罐液位指示 Y-100 Y-100 Y-100 Y-100 Y-100B Y-100 Y-100B Y-100 XMA-5660FP XMA-5660FP XMA-5660FP XMA-5660FP LID-25-1.6 XMA-5660FP XMZ-5060FP XMZ-5060FP XMA-5660FP XMA-5660FP XMZ-5060FP XMZ-5060FP 2 1 1 2 2 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 DN40 DN40 DN150 DN300 DN32 DN40 DN40 DN40 DN40 DN80 DN32 DN25 DN50 设备上 设备上 设备上 设备上 设备上 设备上 水 水 空气 DMF水 DMF 水 水 空气 介质 水 水 DMF水 DMF DMF DMF水 介质 DMF水 DMF水 DMF 水 DMF DMF 0.32~0.4 0.3~0.4 0.005 -0.1~0.15 0~0.6 0~0.6 0~0.6 -0.1~0 流量(m/h) 1.5~2.2 1.5~3 7~9 1~2.5 0.16~1 4~6 液位(m) 0.6~0.8 0.4~1 0.5~1 0.6~0.8 0.5~2 0.5~1 3就地 就地 就地 就地 就地 就地 就地 就地 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 集中 11

四、 回收设备简介 （一） 塔

脱水塔精馏塔是DMF回收的关键设备，在塔内DMF与水得以有效的分离，是借助气液接触元件来实现的。本套装置两塔均选用了浮阀塔盘，浮阀是一种造价较低、操作弹性大、传质性能良好的元件。

（二） 蒸发罐

蒸发罐由壳体、旋流板等组成，由于进入蒸发罐的气态料中含有微小液滴及固形份。因此，气态料进口均从罐的侧向与罐体呈切线方向进入罐内，进入罐内的料因离心作用将液滴及固形份与气体分离，气液分离器的作用也是为防止固形份进入塔内。

（三） 换热器

换热器也是DMF回收装置中的主要设备之一，主要使用列管式换热器，其中再沸器因管壳程流体温差较大，有膨胀节。

五、 劳动安全、工业卫生及消防 （一） 高温的防护

在DMF回收的生产过程中，有很多用热设备，这些设备的工作温度较高，一般都在100-300℃之间，因为热传导和辐射会造成气温升高，尤其在夏季，环境温度将超过35℃，因此在这种环境下工作很容易发生中暑。因此在用热设备上应做好保温工作。同时应做好防暑降温工作以及烫伤的防护。

（二） 防毒害

DMF对人体有低毒性，反复吸入DMF时，会引起体重减轻，阻碍造血机能，伤害肝脏，过度接触时会伴有恶心、头痛、全身虚弱、腹部痉挛和由上呼吸道刺激而引起的疼痛急性症状。慢性中毒除有皮肤、粘膜刺激外，尚有恶心、呕吐、胸闷、头痛、全身不适、食欲减退、胃痛、便秘、肝大等症状。接触DMF后又紧接着摄入酒精饮料后，面部与颈部皮肤出现潮红，个别病例会出现潮红扩散到腰部以上体表的情况。这种现象在停止饮酒几

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个小时后消失，但也有较长时间才能消失的情况。因此在岗位上应避免皮肤接触DMF，严禁饮酒。在岗位上进餐时应注意防止DMF溅入，一旦触及应及时用水冲洗。

（三） 防火、防爆

DMF为可燃性液体，尽管其闪点高于正常的贮存温度，但DMF回收系统中会有大量DMF蒸汽，所以设备一定要密闭，储罐应与装置区隔离，同时注意防止静电、防雷、明火、火花、火源，并应配备足够的消防器材，以保证安全。

（四） 消防

在DMF生产区域，消防工作显得尤为主要，在做好安全防范的同时，我们应采取必要的消防措施。

1、 消防用水，在装置区内有300m3的循环水池，在火灾时可供消防使用。

2、 泡沫灭火剂，干粉灭火剂：在装置区内应根据消防要求配备泡沫灭火器与干粉灭火器，并应定期检查、更换。

（五） 其他防护

在装置区内除以上防护外，还应防止机械伤害与电伤害。机械伤害主要是运转设备对人体伤害，电伤害主要是击伤，因此应严禁女同志留长发、穿裙子进入操作区。而电器设备应设专人管理维护。

（六） 根据以上所述，特制定如下安全规程

1、 本回收装置各岗位操作人员必须经培训及安全教育后经考试合格方可上岗操作，上岗人员应持有上岗证。

2、 本回收装置现场严禁烟火，禁带火种，谢绝参观，非本岗位人员未经许可不得入内。

3、 进入岗位上所有的人员应穿工作服，不准穿背心、裙子、短裤、高跟鞋等。现场应配备丁基橡胶手套、防护靴、围裙以及防毒面具等劳动保护用品，避免吸入或接触DMF。一旦吸入应大量饮水，触及皮肤应用大

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量水冲洗。

4、 操作过程中应加强巡回检查，发现异常情况及时处理。 5、 操作过程中严禁脱岗、串岗、非操作人员严禁操作。 6、 严禁在生产岗位上吃零食，正餐进餐时应洗手并做好防护。 7、 生产现场配备的消防器材不得移作它用，本岗位人员应熟知各种消防器材的使用方法。

8、 检修各种机电设备时应由专人负责，挂牌作业。进入设备内检修人员应对设备内进行通风、置换，并做好个人防护，同时有专人监护下方可进行。

9、 装置区内不得使用电、气焊。不得已动火时，应对区域内的气体进行置换，检测合格后，由安全部门发动火证方可施工。

六、 正常生产操作规程

本回收装置各岗位操作人员应熟知化工生产基本常识及生产安全知识，应熟知精馏操作的原理、工艺流程，并应熟知各设备、机泵、仪表的性能，使用方法、维护保养常识及简单故障的排除方法，同时本区域内应配备机、电、仪修人员。

（一） 开车前准备

1、 检查各运转设备的润滑油油位，盘车试转后方可启动开关，如发现异常应及时检修。

2、 开车前数小时通知锅炉房、配电室，做好水、电、导热油的供给准备工作，注意检查开启导热油三通阀的回油阀门。

3、 全面检查各设备、管道、阀门等有否泄露的现象，阀门是否转动灵活。

4、 将设备的液位加到工艺控制参数要求的高度（脱水塔加废液，塔顶液受槽，脱气塔加一次水）。

5、 打开自动调节系统的一、二次阀门，关闭再沸器I的手动回油阀，打开所有预备使用泵的阀门，关闭备用泵的阀门。

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6、 开车前做一次全面记录。 （二） 开车（首次开车） 1、 系统开车

a、 通知锅炉房、循环水、配电室开始供给，并按工艺控制指标，确认系统是否正常，并应确认正常后开车。

b、 打开冷却水系统，同时进行排空，当设备内的空气排净后，关闭放空阀，检查回水系统并确认正常。

c、 脱水塔已充满液位80%时，开启导热油系统，待液位稍降时，启动废液泵开始进料。

d、 脱水塔正常运转，塔顶蒸汽进入进料加热器，多余的蒸汽先放空，此时脱水塔开始出料至蒸发罐，当蒸发罐液位至30%时，蒸发系统开始运转，同时启动真空系统，蒸发罐物料进入精馏塔。

e、 脱水塔进料量逐渐加至正常值时，启动蒸发罐液位自调系统。 f、 启动真空泵后启动回流泵，严格控制塔顶温度。观察精馏塔液位，达半液位时开启再沸器II导热油系统。

g、 再沸器II系统温度应缓慢上升，待稳定后精馏塔开始正常工作，开始出料，检测产品品质。

h、 此时整个系统正常运转。 2、 脱气塔的开车

向脱气塔加入一次水至半液位，以备回流使用，随着开车的进行，进料加热器的冷却水逐渐加入，开启鼓风机开始鼓风，同时开始出水，用泵出水量来维持塔釜液位的稳定，向冷凝水罐出水。

3、 固形份的处理

蒸发系统运转一定时间后，固形份含量会越来越高，过高的固形份含量造成加热器结垢，会严重影响加热器的正常工作，增加能源消耗。因此要连续不断从蒸发罐内采出含固形份的流体，从而稳定蒸发罐内固形份的浓度。采出的液体送入回收锅，待达到一定液位后，启动回收锅搅拌装置，

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