一种含盐溶液中NMP的分离及回收系统的制作方法

本发明属于混合溶液回收装置技术领域，具体涉及一种对位芳纶生产过程中含盐溶液中nmp的分离及回收系统。

背景技术：

在芳纶纤维生产合成ppta树脂的过程中，需要在以nmp（n-甲基吡咯烷酮）作为溶剂、氯化钙作为助溶剂的有机溶剂中进行低温缩聚反应，反应过程中生成的盐酸中和后会产生大量的盐酸盐，反应结束后对反应液水洗能够去除所含的nmp、盐、水及微量的低聚物得到主要产物ppta树脂，通常ppta树脂水洗过程中的用水量较大，且中和后的溶液为含有大量有机溶剂和盐的水溶液，其中含有大量的nmp与氯化钙，如果对该溶液直接废弃不仅会造成大量的浪费，造成生产成本的增加，同时未处理废水的排放也会造成环境污染问题。

中国专利cn101457414提及用于分离回收处理nmp、盐、水混合溶剂体系的除盐-蒸馏组合方法，具体采用电渗析或离子交换树脂除去溶解在中和回收液中的盐类，然后用蒸馏法将水与nmp分离。此法需要性能良好的膜或者离子交换树脂，膜和离子交换树脂的选择是工业化生产的最大难题，其长期使用的稳定性差，可靠性低，并且运行成本太高，实用性较差。

中国专利cn103087348将n-甲基吡咯烷酮-氯化钙溶剂体用中和剂中和至中性，再加去离子水或回收水洗涤ppta，加压蒸馏脱水，将蒸馏后的浆状物在脱盐釜中进行脱盐；最后对脱盐的溶剂进行精馏提纯回收循环利用。这种方法是将中和后的溶剂先蒸馏出水及微量的nmp，然后再蒸馏收集nmp，脱出水分后溶剂中大量的盐脱除的不彻底，蒸馏中盐分富集在底部导致nmp裂解产生的焦油量增大，同时也造成废盐无法回收，导致回收周期短无法连续化生产，直接蒸出溶剂中大量的水也造成能耗增大，增加生产成本。

中国专利cn101457414提出了一种在对位芳纶生产过程中回收溶剂nmp的方法：采用芳香族卤代烷作为萃取剂萃取对位芳纶生产过程中使用的溶剂nmp，再经过蒸馏回收萃取相中的nmp。这种方法萃取分离后直接进行蒸馏，会造成萃取剂脱除不完全，高温状况下萃取剂发生水解易造成设备的严重腐蚀；而萃取剂水解的生成物及溶液中的杂质又会加速nmp裂解，造成nmp损失，回收时nmp中夹杂有较多的杂质，影响后期聚合的缩聚反应及ppta的合成；同时，未提纯的萃取剂也会影响其在循环使用的萃取效果。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种能够在对位芳纶生产过程中提高回收率、降低能耗，回收含盐有机溶剂中的氮-甲基吡咯烷酮（nmp）及溶剂中的盐酸盐并将二者循环使用的系统。

为了实现上述目的，本发明设计了一种含盐溶液中nmp的分离及回收系统，包含萃取装置、汽提塔、萃取剂脱除装置、粗nmp提纯装置以及盐液回收装置；

萃取装置包括母液贮罐、盘式萃取塔、萃取剂贮罐和萃取中间罐；所述母液贮罐的输出端通过管路与盘式萃取塔底部相连通，萃取剂贮罐的输出端通过管路与盘式萃取塔顶部相连通，盘式萃取塔底部的输出端通过管路与萃取中间罐相连通；盘式萃取塔上部通过管路与汽提塔上部相连通；

萃取剂脱除装置包括萃取剂脱除进料加热器、萃取剂脱除塔、萃取剂脱除塔再沸器、萃取剂冷凝器和萃取剂提纯储罐；所述萃取中间罐的输出端通过管路与萃取剂脱除进料加热器相连通；萃取剂脱除进料加热器输出端通过管路与萃取剂脱除塔中部相连通；萃取剂脱除塔底端通过管路与萃取剂脱除塔再沸器输入端相连通，萃取剂脱除塔再沸器输出端通过管路与萃取剂脱除塔相连通；萃取剂脱除塔和汽提塔顶部的输出端均通过管路与萃取剂冷凝器相连通；萃取剂冷凝器输出端通过管路与萃取剂提纯储罐相连通；萃取剂提纯储罐输出端设有三条支路，其中第一支路与萃取剂脱除塔顶部相连通，第二支路与萃取剂贮罐相连通，第三支路与汽提塔相连通；

粗nmp提纯装置包括nmp回收塔、nmp回收塔再沸器、nmp回收冷凝器、nmp回流罐、nmp贮罐和废渣加热器；所述萃取剂脱除塔底部输出端通过管路与nmp回收塔中部相连通；nmp回收塔底部输出端设有两条支路，第一支路与nmp回收塔再沸器输入端相连通，第二支路与废渣加热器相连通；nmp回收塔再沸器输出端与nmp回收塔底部相连通；nmp回收塔顶部输出端通过管路与nmp回收冷凝器相连通；nmp回收冷凝器输出端设有两条支路，第一支路与nmp回流罐相连通，第二支路连接有真空系统；nmp回流罐输出端设有三条支路，第一支路与nmp贮罐相连通，第二支路与nmp回收塔相连通，第三支路于真空系统相连通；

盐液回收装置包括废盐溶液贮罐、一级蒸发器、一级蒸发器加热室、二级强制蒸发器、二级强制蒸发器加热室、蒸发冷凝器、树脂水洗罐、盐溶液贮罐和结晶结片器；所述汽提塔底部输出端通过管路与废盐溶液贮罐相连通；所述废盐溶液贮罐通过管路与一级蒸发器中部相连通，一级蒸发器底部输出端设有两条支路，其中第一支路与一级加热室相连通，第二支路与盐溶液贮罐相连通；一级蒸发器顶部输出端通过管路与蒸发冷凝器相连通，蒸发冷凝器输出端通过管路与树脂水洗罐相连通；二级强制蒸发器底部输出端设有两条支路，其中第一支路与二级强制蒸发器加热室的输入端相连通，第二支路与结晶结片器相连；盐溶液贮罐输出端与二级强制蒸发器加热室输入端相连通；一级蒸发器加热室和二级强制蒸发器加热室的底部输出端均通过管路与蒸发冷凝器相连通；一级蒸发器加热室顶部的输出端与一级蒸发器中部相连通；二级强制蒸发器加热室顶部的输出端与二级强制蒸发器相连通。

进一步的，母液贮罐上设有母液ph计，母液贮罐输出端设有母液输送泵，母液贮罐与盘式萃取塔相连的管路上设有母液流量计；萃取剂贮罐输出端设有萃取剂输送泵，萃取剂贮罐与盘式萃取塔相连的管路上设有萃取剂流量计；盘式萃取塔与萃取中间罐相连管路上设有萃取流量计。

进一步的，萃取中间罐的输出端设有萃取中间输送泵，萃取中间罐与萃取剂脱除进料加热器相连的管路上设有萃取相流量计。

进一步的，汽提塔底部输出端设有盐液输送泵；萃取剂脱除塔底部的输出端设有萃取剂脱除塔底泵。

进一步的，萃取剂脱除塔与nmp回收塔相连的管路上设有nmp提纯塔进料流量计；萃取剂提纯储罐输出端的第二支路上设有萃取剂输送泵，萃取剂提纯储罐输出端的第一支路上设有萃取剂脱除塔底泵。

进一步的，nmp回收塔的输出端设有nmp回收塔底泵，所述nmp回流罐输出端设有nmp回流泵。

进一步的，废盐溶液贮罐的输出端设有废盐输送泵；二级强制蒸发器加热室输入端设有强制循环泵；盐溶液贮罐的输出端设有盐溶液输送泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、在整个分离过程中能耗大大减少。本发明采用转盘式萃取技术将nmp与水分离转变为nmp与氯仿的分离，在整个分离过程中根据物料的特性仅需要采用电损耗实现nmp与水的分离。

2、通过萃取技术的分离使nmp中的盐含量≤0.05%，解决在回收精馏中塔釜内由于盐的富集导致系统间歇进行、清洗的周期性增加；盐含量的减少解决高温状况下盐对nmp裂解的影响等一系列的问题，从而达到系统长周期运行，增加nmp的回收率。

3、盘式萃取塔可以使萃取相中的盐含量降至≤0.05%以内，使萃余相中nmp的含量降至≤0.05%，使nmp最终回收率达到99.93%以上。

4、萃余相中为盐、nmp、萃取剂的水溶液，其中nmp≤0.05%、萃取剂≤0.12%，采用汽提方式去除萃取剂达到分离后的盐溶液中的萃取剂≤0.0001%；脱除萃取剂的盐溶液可以直接通过一级蒸发对盐溶液进行浓缩得到35%的盐溶液，35%的盐溶液返回溶剂配制进行精制前溶剂制备作为聚合装置助溶剂使用，多余的35%的盐溶液进入二级强制蒸发器进行再一次浓缩，达到含盐量为65%的盐溶剂，浓缩后的65%的盐溶剂直接进入结片结晶器；二效强制蒸发器热源采用系统本身使用的中压蒸汽，不需要再铺设管道；二效强制蒸发器生成的生蒸汽可以返回至一级蒸发器，作为一级蒸发器的热源进行使用，两组蒸发器的冷凝水及一级蒸发器的蒸出水通过泠凝器冷凝返回至树脂水洗贮罐存放进行树脂水洗使用；两组蒸发器均采用真空操作，可以使用现有的真空泵进行，无需另外购置真空设备。

5、萃取相进入精馏塔（即萃取剂脱除塔）对溶液中的氯仿进行脱除，由于微量的氯仿脱除较难且具有易水解的特性，在底部通过汽提方式脱除残余的微量氯仿，同时使粗nmp溶剂中氯仿含量≤0.0001%，并将水含量控制在5%～7%可以防止氯仿水解对设备的腐蚀，并且达到聚合配比中nmp含水的要求，无需对nmp溶液配料前进行调配，直接达到使用要求。

6、由于溶液中含有微量的盐及其它杂质，对粗nmp溶液采用减压精馏的方式进行提纯，是nmp溶剂达到直接使用的要求。

附图说明

图1是本发明所述含盐溶液中nmp的分离及回收系统的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例1

如图1所示，一种含盐溶液中nmp的分离及回收系统，包含萃取装置、汽提塔9、萃取剂脱除装置、粗nmp提纯装置以及盐液回收装置；

萃取装置包括母液贮罐1、盘式萃取塔6、萃取剂贮罐3和萃取中间罐7；所述母液贮罐1的输出端通过管路与盘式萃取塔6底部相连通，萃取剂贮罐3的输出端通过管路与盘式萃取塔6顶部相连通，盘式萃取塔6底部的输出端通过管路与萃取中间罐7相连通；盘式萃取塔6上部通过管路与汽提塔9上部相连通；汽提塔9底部输出端设有盐液输送泵10；

母液贮罐1上设有母液ph计2，母液贮罐1输出端设有母液输送泵4，母液贮罐1与盘式萃取塔6相连的管路上设有母液流量计26；萃取剂贮罐3输出端设有萃取剂输送泵5，萃取剂贮罐3与盘式萃取塔6相连的管路上设有萃取剂流量计27；盘式萃取塔6与萃取中间罐7相连管路上设有萃取流量计28；

萃取剂脱除装置包括萃取剂脱除进料加热器11、萃取剂脱除塔12、萃取剂脱除塔再沸器14、萃取剂冷凝器15和萃取剂提纯储罐16；所述萃取中间罐7的输出端通过管路与萃取剂脱除进料加热器11相连通，萃取中间罐7的输出端设有萃取中间输送泵8，萃取中间罐7与萃取剂脱除进料加热器11相连的管路上设有萃取相流量计29；萃取剂脱除进料加热器11输出端通过管路与萃取剂脱除塔12中部相连通；萃取剂脱除塔12底端通过管路与萃取剂脱除塔再沸器14输入端相连通，萃取剂脱除塔再沸器14输出端通过管路与萃取剂脱除塔12相连通；萃取剂脱除塔12和汽提塔9顶部的输出端均通过管路与萃取剂冷凝器15相连通；萃取剂冷凝器15输出端通过管路与萃取剂提纯储罐16相连通；萃取剂提纯储罐16输出端设有三条支路，其中第一支路与萃取剂脱除塔12顶部相连通，第二支路与萃取剂贮罐3相连通，第三支路与汽提塔9相连通；

萃取剂提纯储罐16输出端的第二支路上设有萃取剂输送泵17，萃取剂提纯储罐16输出端的第一支路上设有萃取剂脱除塔底泵18；粗nmp提纯装置包括nmp回收塔19、nmp回收塔再沸器21、nmp回收冷凝器22、nmp回流罐23、nmp贮罐45和废渣加热器25；所述萃取剂脱除塔12底部输出端通过管路与nmp回收塔19中部相连通，萃取剂脱除塔12底部的输出端设有萃取剂脱除塔底泵13；萃取剂脱除塔12与nmp回收塔19相连的管路上设有nmp提纯塔进料流量计30；nmp回收塔19底部输出端设有两条支路，第一支路与nmp回收塔再沸器21输入端相连通，第二支路与废渣加热器25相连通；nmp回收塔再沸器21输出端与nmp回收塔19底部相连通；nmp回收塔19顶部输出端通过管路与nmp回收冷凝器22相连通；nmp回收冷凝器22输出端设有两条支路，第一支路与nmp回流罐23相连通，第二支路连接有真空系统46；nmp回流罐23输出端设有三条支路，第一支路与nmp贮罐45相连通，第二支路与nmp回收塔19相连通，第三支路于真空系统46相连通；

nmp回收塔19的输出端设有nmp回收塔底泵20，所述nmp回流罐23输出端设有nmp回流泵24；

盐液回收装置包括废盐溶液贮罐31、一级蒸发器33、一级蒸发器加热室34、二级强制蒸发器36、二级强制蒸发器加热室37、蒸发冷凝器35、树脂水洗罐42、盐溶液贮罐40和结晶结片器39；所述汽提塔9底部输出端通过管路与废盐溶液贮罐31相连通；所述废盐溶液贮罐31通过管路与一级蒸发器33中部相连通，一级蒸发器33底部输出端设有两条支路，其中第一支路与一级加热室34相连通，第二支路与盐溶液贮罐40相连通；一级蒸发器33顶部输出端通过管路与蒸发冷凝器35相连通，蒸发冷凝器35输出端设有两条支路，第一支路与树脂水洗罐42相连通，第二支路与冷凝器真空系统47相连通；二级强制蒸发器36底部输出端设有两条支路，其中第一支路与二级强制蒸发器加热室37的输入端相连通，第二支路与结晶结片器39相连；盐溶液贮罐40输出端与二级强制蒸发器加热室37输入端相连通（为了便于对盐溶液贮罐40排出的盐溶液进行精制，盐溶液贮罐40输出端还可以设置第二支路与后续的精制溶剂配制单元相连）；一级蒸发器加热室34和二级强制蒸发器加热室37的底部输出端均通过管路与蒸发冷凝器35相连通；一级蒸发器加热室34顶部的输出端与一级蒸发器33中部相连通；二级强制蒸发器加热室37顶部的输出端与二级强制蒸发器36相连通；

废盐溶液贮罐31的输出端设有废盐输送泵32；二级强制蒸发器加热室37输入端设有强制循环泵38；盐溶液贮罐40的输出端设有盐溶液输送泵41。

利用上述含盐溶液中nmp的分离及回收系统的工艺方法：采用氯仿作为萃取剂，在生产过程中萃取盐溶液中的nmp，nmp位于萃取相，经过精馏回收萃取相中的萃取剂进行回收使用，对nmp进行提纯，直接达到聚合生产中使用。具体步骤为：

1、将合成ppta树脂经水洗、得到含水52%、含nmp42%、含盐6%及微量低聚物组成的溶剂，储存在母液贮罐1中作为母液，将母液用母液ph计2调节ph至7-8，并过滤溶剂中的低聚物及杂质后，通过母液输送泵4和母液流量计26的调节输送至盘式萃取塔6的底部，萃取剂贮罐3中的萃取剂通过萃取剂输送泵5和萃取剂流量计27的调节输送至盘式萃取塔6顶部进行萃取分离，盘式萃取塔6底部的萃取相经萃取流量计28的计量后输送至萃取中间罐7，然后萃取中间罐7中的萃取相再经过萃取中间输送泵8并通过萃取相流量计29的计量后输送至萃取剂脱除进料加热器11；

2、汽提的步骤是：采用汽提方式冷凝回收萃余相中的微量三氯甲烷，防止危险化学品的外排，萃取剂贮罐3中的萃取剂三氯甲烷与母液贮罐1中和后的溶剂按质量比4:1进入盘式萃取塔6，在盘式萃取塔6中溶剂中的nmp转移至氯仿中形成萃取相；盐水溶液、微量氯仿形成萃余相，盘式萃取塔6顶部的萃余相输送至汽提塔9去除萃余相中残存的氯仿，汽提塔9顶部蒸出的气相输送至萃取剂冷凝器15进行冷凝分项，汽提塔9底部的盐溶液经盐液输送泵10输送至废盐溶液贮罐31；

3、萃取剂脱除的步骤是：萃取相在萃取剂脱除进料加热器11中加热至泡点温度后，进入萃取剂脱除塔12，通过常压精馏的方式进行萃取剂的分离；萃取剂脱除塔12底部的物料通过萃取剂脱除塔底泵13输送至萃取剂脱除塔再沸器14作为萃取剂脱除塔12的热源，所述萃取剂脱除塔12底部设有蒸汽输入端，通过在萃取剂脱除塔12的底部输入微量蒸汽进行汽提，去除残存萃取剂；萃取剂脱除塔12底部采用少量汽提的方式去除溶液中极微量残存的萃取剂，防止高温下萃取剂裂解对设备造成的危害及增加nmp的损失；萃取剂脱除塔12顶端的萃取剂以气相形式与汽提塔9顶端输出的气相共同进入萃取剂冷凝器15进行冷凝分项；冷凝分项后，剩余的萃取剂，经萃取剂提纯储罐16提纯后，通过萃取剂输送泵17输送至萃取剂贮罐3循环使用，水相经水相输送泵18回流输送至萃取剂脱除塔12，确保其稳定运行，多余的水分进入汽提塔9，对水相中残余的萃取剂再次进行回收防止外排，萃取剂脱除塔12底部粗nmp溶剂经过萃取剂脱除塔底泵13和nmp提纯塔进料流量计30输送至nmp回收塔19；

4、粗nmp提纯的步骤是：经过脱除萃取剂的nmp为粗nmp溶剂，粗nmp经过nmp回收塔底泵20输送至nmp回收塔再沸器21为nmp回收塔19提供热源，nmp回收塔19中经过减压精馏的方式去除粗nmp溶剂中的杂质，nmp回收塔19蒸出的纯净nmp通过nmp回收塔顶冷凝器22冷凝后进入nmp回收塔回流罐23，nmp回收塔回流罐23的输出端中一部分nmp回流至nmp回收塔19，保障nmp回收塔19的稳定运行，另一部分输送至nmp贮罐45；剩余的焦油等重组分物料经过nmp回收塔塔底泵20输送至废渣加热器25加热后，剩余的焦油通过后续的焦油回收系统进行定时定量的排放回收，防止废盐溶液中的重组分影响后期回收盐的质量，通过粗nmp提纯装置得到提纯的nmp溶液；

5、盐液回收的步骤是：汽提塔9底部的盐溶液经盐液输送泵10输送至废盐溶液贮罐31，对剩余的盐溶液采用单效蒸发器进行预浓缩，废盐溶液贮罐31中的废盐通过废盐输送泵32送至一级蒸发器33通过一级蒸发器加热室34浓缩为35%的盐溶液，一级蒸发器33顶部蒸汽通过蒸发冷凝器35冷凝回收至树脂水洗罐42供树脂水洗使用，一级蒸发器加热室34中的35%盐溶液送入盐溶液贮罐40，再通过盐溶液输送泵41一部分输送至精制溶剂制备单元进行配料使用，另一部分通过强制循环泵38送至二效强制蒸发器加热室37进行蒸发浓缩，制成浓度为65%的盐溶液，二级强制蒸发器加热室37的热源为系统使用的中压蒸汽，二级强制蒸发器加热室37生成的蒸汽进入一级蒸发器加热室34作为热源使用，二效强制蒸发器36浓缩后的盐溶液进入结晶结片器39进行结晶结片后装包外售，一级蒸发器加热室34及二效强制蒸发器加热室37的冷凝液进入蒸发冷凝器35冷凝回收至树脂水洗罐42供树脂水洗使用。

本发明所述回收系统，使nmp中的盐含量≤0.05%，解决在回收精馏中塔釜内由于盐的富集导致系统间歇进行、清洗的周期性增加；盐含量的减少解决高温状况下盐对nmp裂解的影响等一系列的问题，从而达到系统长周期运行，增加nmp的回收率；盘式萃取塔可以使萃取相中的盐含量降至≤0.05%以内，使萃余相中nmp的含量降至≤0.05%，使nmp最终回收率达到99.93%以上；萃余相中为盐、nmp、萃取剂的水溶液，其中nmp≤0.05%、萃取剂≤0.12%，采用汽提方式去除萃取剂达到分离后的盐溶液中的萃取剂≤0.0001%；精馏塔（即萃取剂脱除塔12）在底部通过汽提方式脱除残余的微量氯仿，同时使粗nmp溶剂中氯仿含量≤0.0001%，并将水含量控制在5%～7%可以防止氯仿水解对设备的腐蚀。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。