申请日2015.06.18
公开(公告)日2016.03.16
IPC分类号C02F1/04; C07C317/04; C07C315/06; C02F103/38
权利要求书
1.一种碳纤维生产废水分质处理和资源化利用装置，其特征在于：它包括第一真空泵组、第二真空泵组、丙烯腈脱除塔、二甲基亚砜浓缩塔、粗品塔、精制塔，第一真空泵组连接丙烯腈脱除塔冷凝器和丙烯腈脱除塔回流罐、二甲基亚砜浓缩塔冷凝器和二甲基亚砜浓缩塔回流罐;第二真空泵组连接粗品塔冷凝器和粗品塔回流罐、精制塔冷凝器和精制塔回流罐;精制塔顶换热器、二甲基亚砜浓缩塔顶换热器和预热器依次连接共同构成废水进料预热系统;预热器连接丙烯腈脱除塔，丙烯腈脱除塔塔底分别连接脱除塔再沸器和脱除塔出料泵，丙烯腈脱除塔塔顶依次连接脱除塔冷凝器、脱除塔回流罐、脱除塔回流泵，脱除塔回流泵一端连接丙烯腈脱除塔，另一端连接丙烯腈废水处理装置或废水深度处理系统;
丙烯腈脱除塔出料泵出口连接二甲基亚砜浓缩塔，二甲基亚砜浓缩塔塔底分别连接浓缩塔再沸器和浓缩塔出料泵，浓缩塔塔顶依次连接浓缩塔冷凝器、浓缩塔回流罐、浓缩塔回流泵，浓缩塔回流泵出口一端连接二甲基亚砜浓缩塔，另一端连接废水深度处理系统;
浓缩塔出料泵出口连接粗品塔，粗品塔塔底分别连接粗品塔再沸器和粗品塔出料泵，粗品塔塔顶依次连接粗品塔冷凝器、粗品塔回流罐、粗品塔回流泵，粗品塔回流泵出口一端连接粗品塔，另一端连接二甲基亚砜浓缩塔;
粗品塔出料泵出口连接精制塔，精制塔塔底分别连接精制塔再沸器和精制塔出料泵，精制塔塔顶依次连接精制塔冷凝器、精制塔回流罐、精制塔回流泵，精制塔回流泵出口一端连接精制塔，另一端连接二甲基亚砜纯品储存设备，精制塔出料泵出口一端连接精制塔再沸器，另一端连接重组分储存设备。
2.根据权利要求1所述的碳纤维生产废水分质处理和资源化利用装置，其特征在于：装置可分隔为独立的废水浓缩联合装置和二甲基亚砜精制联合装置，废水浓缩联合装置包括丙烯腈脱除塔、二甲基亚砜浓缩塔和第一真空泵组，二甲基亚砜精制联合装置包括粗品塔、精制塔和第二真空泵组;废水浓缩联合装置和二甲基亚砜精制联合装置之间有隔断阀门连接，一个阀门设在粗品塔回流泵出口与二甲基亚砜浓缩塔连接的管路上，另一个阀门设在浓缩塔出料泵出口与粗品塔连接的管路上,关闭两个阀门，两套装置可各自独立运行，打开两个阀门两套装置可串联运行。
说明书
碳纤维生产废水分质处理和资源化利用装置
技术领域
本实用新型涉及一种碳纤维生产废水的综合处理装置，尤其涉及到含二甲基亚砜—丙烯腈废水分质分离技术与二甲基亚砜的资源化利用技术。
背景技术
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，广泛用于航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域，成为国内新材料行业研发的热点。目前国内碳纤维企业多采用二甲基亚砜一步法湿法纺丝工艺进行原丝制备。在聚丙烯腈碳纤维原丝的生产过程中，尤其是二甲基亚砜一步法生产工艺，生产过程主要产生两部分废水：(1)脱单废水，其中二甲基亚砜含量约为3～5%、丙烯腈含量约为0.5～1%;(2)预牵废水，其中含有0.5～3%二甲基亚砜和微量丙烯腈。
丙烯腈是环境治理中的高毒污染物之一，不仅破坏水体生态平衡，还极易危害人体健康;二甲基亚砜化学性质稳定，物质溶解性好、生物渗透性好，是一种常见的万能溶剂。丙烯腈本身对微生物的毒性加之二甲基亚砜的渗透性，使得此类有机废水采用的生化、降解等被动环保处理技术，存在处理成本高、环保排放难等诸多问题。目前此类有机废水尚未有集安全、低成本、资源化利用为一体的综合处理工艺和技术，行业内配套污水处理技术不完善成为制约碳纤维国产规模化的瓶颈之一。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述生产中废水处理技术难题，提出一种碳纤维生产废水分质处理和资源化利用装置，它采用减压精馏技术对二甲基亚砜—丙烯腈废水进行分质分离，然后浓缩、提纯二甲基亚砜，实现资源化利用。
实现本实用新型目的所采取的技术方案是：该装置包括第一真空泵组、第二真空泵组、丙烯腈脱除塔、二甲基亚砜浓缩塔、粗品塔、精制塔，第一真空泵组连接丙烯腈脱除塔冷凝器和丙烯腈脱除塔回流罐、二甲基亚砜浓缩塔冷凝器和二甲基亚砜浓缩塔回流罐;第二真空泵组连接粗品塔冷凝器和粗品塔回流罐、精制塔冷凝器和精制塔回流罐;精制塔顶换热器、二甲基亚砜浓缩塔顶换热器和预热器依次连接共同构成废水进料预热系统;预热器连接丙烯腈脱除塔，丙烯腈脱除塔塔底分别连接脱除塔再沸器和脱除塔出料泵，丙烯腈脱除塔塔顶依次连接脱除塔冷凝器、脱除塔回流罐、脱除塔回流泵，脱除塔回流泵一端连接丙烯腈脱除塔，另一端连接丙烯腈废水处理装置或废水深度处理系统;
丙烯腈脱除塔出料泵出口连接二甲基亚砜浓缩塔，二甲基亚砜浓缩塔塔底分别连接浓缩塔再沸器和浓缩塔出料泵，浓缩塔塔顶依次连接浓缩塔冷凝器、浓缩塔回流罐、浓缩塔回流泵，浓缩塔回流泵出口一端连接二甲基亚砜浓缩塔，另一端连接废水深度处理系统;
浓缩塔出料泵出口连接粗品塔，粗品塔塔底分别连接粗品塔再沸器和粗品塔出料泵，粗品塔塔顶依次连接粗品塔冷凝器、粗品塔回流罐、粗品塔回流泵，粗品塔回流泵出口一端连接粗品塔，另一端连接二甲基亚砜浓缩塔;
粗品塔出料泵出口连接精制塔，精制塔塔底分别连接精制塔再沸器和精制塔出料泵，精制塔塔顶依次连接精制塔冷凝器、精制塔回流罐、精制塔回流泵，精制塔回流泵出口一端连接精制塔，另一端连接二甲基亚砜纯品储存设备，精制塔出料泵出口一端连接精制塔再沸器，另一端连接重组分储存设备。
装置可分隔为独立的废水浓缩联合装置和二甲基亚砜精制联合装置，废水浓缩联合装置包括丙烯腈脱除塔、二甲基亚砜浓缩塔和第一真空泵组，二甲基亚砜精制联合装置包括粗品塔、精制塔和第二真空泵组，废水浓缩联合装置和二甲基亚砜精制联合装置之间有隔断阀门连接，一个阀门设在粗品塔回流泵出口与二甲基亚砜浓缩塔连接的管路上，另一个阀门设在浓缩塔出料泵出口与粗品塔连接的管路上,关闭两个阀门，两套装置可各自独立运行，打开两个阀门两套装置可串联运行。
废水浓缩联合装置可独立用于处理含高浓度(≥1%)的丙烯腈废水或独立用于含低浓度(≤1%)的二甲基亚砜废水的处理，由第一进样口进入装置脱出丙烯腈和大量水后，浓缩废水经浓缩塔出料泵采出;二甲基亚砜精制联合装置可独立用于含高浓度(≥60%)的二甲基亚砜废水的处理，由第二进样口进入装置脱出大量水后，高纯度二甲基亚砜经精制塔回流泵采出。
本实用新型的有益效果在于：采用生产废水预处理技术，安全有效脱出废水中高毒物丙烯腈和难降解物二甲基亚砜，提高了生产废水的可生化性，大幅度降低了废水的处理成本和缓解环保排放压力;设计塔顶换热器，既降低了进料预热器的蒸汽消耗，又减轻了塔顶冷凝器的换热负荷，实现经济节约与环保减排双重效益;通过连续精馏工艺从生产废水中分离、浓缩、提纯有经济价值的二甲基亚砜溶剂，降低了生产经营成本。