一种生产聚丙烯腈碳纤维的DMSO水溶液精馏残渣的回收利用方法与流程

一种生产聚丙烯腈碳纤维的dmso水溶液精馏残渣的回收利用方法
技术领域
1.本发明涉及碳纤维生产领域，特别涉及的是一种生产聚丙烯腈碳纤维的dmso水溶液精馏残渣的回收利用方法。


背景技术：

2.碳纤维因其优异的物理、力学和热学等性能，在航空航天、交通运输、体育用品等领域应用广泛。目前市场上的碳纤维主要以聚丙烯腈为原丝制备得到。dmso是一种优良有机溶剂，大量用于聚丙烯腈原丝的制备过程，并最终形成含20wt％
‑
30wt％dmso的废水。如专利cn105731568a中，通过对废水减压脱水后再精馏回收，可有效的降低生产成本和环境污染。然而精馏过程中，废水中溶解的低分子量聚丙烯腈及dmso分解物等组成的高沸物易产生物料粘度增加，传热降低，清洗周期缩短，同时高沸物的干化及其焚烧处理而产生巨额费用等问题，造成了严重的系统不稳定性、资源浪费和昂贵的生产成本。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术中存在的问题，溶解的低分子量聚丙烯腈为主要原因，通过减压精馏前对其进行水解后回收，减少对精馏系统的影响，同时也可作为副产聚丙烯酸钠创造新的经济价值。本发明提出了一种生产聚丙烯腈碳纤维的dmso水溶液精馏残渣的回收利用方法。该方法的步骤如下：
4.第一步，在生产聚丙烯碳纤维的dmso废水输送管道中，通过计量泵定量加入naoh溶液，调节ph，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均一。
5.第二步，通过流量计控制外置循环泵去往脱水塔的流量，废水经过再沸器升至一定温度后，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制塔内温度及塔顶压力。
6.第三步，通过塔底采出调节阀开度控制dmso质量浓度，利用聚沉剂溶液计量泵定量的将聚沉剂加入至dmso水溶液管道中，聚沉剂溶液计量泵开度与dmso溶液流量计联动，经静态混合器充分混合，控制混合物料的温度，经管道流入水槽，并在水槽中保温搅拌一段时间。
7.第四步，水槽中混合液经液位差溢流至气浮沉淀池，下层清液经过输送泵进入脱水塔再沸器升温、减压蒸馏后进入精馏塔，精馏残渣量减少了95％以上；上层固体通过刮板收集后经泵送至压滤机。
8.第五步，经压滤后所得固体通过母液润洗，再压滤，粉碎，得淡黄色粗品。
9.第六步，将粗品按一定比例加入甲醇中，升温，恒温搅拌反应一段时间，通过压滤机压滤后，送入烘箱烘干造粒获得成品聚丙烯酸钠固体。
10.本发明具有以下优点：
11.1.dmso水溶液中随着聚丙烯酸钠浓度提升变粘稠，回收系统容易发生换热器、运
输管道的堵塞，造成生产不稳定及热能浪费；本发明将dmso水溶液中高沸物聚丙烯酸钠提前剥离，换热器清洗周期由1天延长至15天，蒸汽的消耗量降低了20％，提高了dmso精馏的效率，降低生产成本。
12.2.原回收系统中通过干化机将高废物从蒸馏残液中剥离出来，不仅浪费了大量蒸汽而且废料组分复杂，只能作为危险固废委托处理。本发明通过简单的水溶液处理工艺，将聚丙烯酸钠从水中沉淀出来，再通过一定的处理工艺，获得高分子量聚丙烯酸钠，不仅减少了危险固废的排放，同时赋予其新的功能及经济价值，变废为宝，减少了资源的浪费，增加了公司经营效益，降低了生产成本。
附图说明
13.图1为dmso废水精馏残渣的回收利用工艺流程示意图。
具体实施方式
14.以下通过不同的聚沉剂实施例对本发明进一步说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不限于下述的实施例。
15.本发明的一种生产聚丙烯腈碳纤维的dmso水溶液精馏残渣的回收利用方法，其步骤如下：
16.第一步，在生产聚丙烯碳纤维的dmso废水输送管道中，通过计量泵定量加入naoh溶液，调节ph，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均一；
17.第二步，通过流量计控制外置循环泵去往脱水塔的流量，废水经过再沸器升至一定温度后，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制塔内温度及塔顶压力；
18.第三步，通过塔底采出调节阀开度控制dmso质量浓度，利用聚沉剂溶液计量泵定量的将聚沉剂加入至dmso水溶液管道中，聚沉剂溶液计量泵开度与dmso溶液流量计联动，经静态混合器充分混合，控制混合物料的温度，经管道流入水槽，并在水槽中保温搅拌一段时间；
19.第四步，水槽中混合液经液位差溢流至气浮沉淀池，下层清液经过输送泵进入脱水塔再沸器升温、减压蒸馏后进入精馏塔，精馏残渣量减少了95％以上；上层固体通过刮板收集后经泵送至压滤机；
20.第五步，经压滤后所得固体通过母液润洗，再压滤，粉碎，得淡黄色粗品；
21.第六步，将粗品按一定比例加入甲醇中，升温，恒温搅拌反应一段时间，通过压滤机压滤后，送入烘箱烘干造粒获得成品聚丙烯酸钠固体。
22.第一步中naoh溶液质量浓度为25
‑
50％。
23.第一步中ph控制在8
‑
12之间。
24.第二步中浓缩温度为120
‑
165℃，浓缩停留时间3
‑
5h，塔顶压力0.5mpa。
25.第三步中聚沉剂为fecl3或alcl3，质量浓度为10
‑
50％，添加量为1
‑
5kg溶液/吨dmso废液。
26.第三步中dmso质量浓度为35％
‑
65％，温度85
‑
110℃。
27.第四步中气浮沉淀池为电解气浮池。
28.第五步母液为饱和聚丙烯酸钠甲醇溶液。
29.第六步物料与甲醇的质量比为1:10～2:10。
30.聚沉剂为fecl3实施例
31.第一步，在生产聚丙烯碳纤维浓度为15％的dmso废水输送管道中，通过计量泵以10kg/h流量加入质量浓度为30％的naoh溶液，调节ph至9
‑
10，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均匀。
32.第二步，控制进入脱水塔的储罐中dmso溶液流量为20t/h，废水经过再沸器升温至129℃，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制釜底温度145℃，塔顶压力0.45mpa。
33.第三步，利用聚沉剂质量浓度为20％fecl3溶液按20kg/h的速度加入至dmso水溶液管道中，聚沉剂溶液计量泵开度与塔底采出dmso溶液流量计联动，通过调节阀开度控制dmso质量浓度为55％，经静态混合器充分混合，控制混合物料的温度为105℃，经管道流入水槽，并在水槽中保温搅拌，停留时间为2h。
34.第四步，水槽中混合液经液位差溢流至立式电解气浮池，停留时间1h，下层清液经过输送泵进入脱水塔再沸器升温、减压蒸馏后进入精馏塔，精馏残渣量减少了97％；上层固体通过刮板收集后经泵送至压滤机。
35.第五步，经压滤后所得固体通过母液多次润洗，再压滤，粉碎，得淡黄色粗品。
36.第六步，将200kg粗品按质量比15％加入甲醇中，升温60℃，恒温搅拌反应一段时间，通过压滤机压滤后，送入烘箱烘干造粒，5h后取出，获得成品聚丙烯酸钠固体。
37.聚沉剂为cacl2对比例
38.第一步，在生产聚丙烯碳纤维浓度为15％的dmso废水输送管道中，通过计量泵以10kg/h流量加入30％的naoh溶液，调节ph至9
‑
10，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均匀。
39.第二步，控制进入脱水塔的储罐中dmso溶液流量为20t/h，废水经过再沸器升温至129℃，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制釜底温度145℃，塔顶压力0.45mpa。
40.第三步，利用聚沉剂20％cacl2溶液按20kg/h的速度加入至dmso水溶液管道中，dmso水溶液仍为红棕色，无固体析出。
41.聚沉剂为nacl对比例
42.第一步，在生产聚丙烯碳纤维浓度为15％的dmso废水输送管道中，通过计量泵以10kg/h流量加入30％的naoh溶液，调节ph至9
‑
10，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均匀。
43.第二步，控制进入脱水塔的储罐中dmso溶液流量为20t/h，废水经过再沸器升温至129℃，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制釜底温度145℃，塔顶压力0.45mpa。
44.第三步，利用聚沉剂20％nacl溶液按20kg/h的速度加入至dmso水溶液管道中，dmso水溶液仍为红棕色，无固体析出。
45.聚沉剂为zncl2实施例
46.第一步，在生产聚丙烯碳纤维浓度为15％的dmso废水输送管道中，通过计量泵以
10kg/h流量加入30％的naoh溶液，调节ph至9
‑
10，经静态混合器混合后收集在储罐中，通过外置循环泵使储罐内dmso废水不断循环，保持均匀。
47.第二步，控制进入脱水塔的储罐中dmso溶液流量为20t/h，废水经过再沸器升温至129℃，进入脱水塔，塔底液经再沸器升温循环至塔底，控制釜底温度145℃，塔顶压力0.45mpa。
48.第三步，利用聚沉剂20％zncl2溶液按20kg/h的速度加入至dmso水溶液管道中，dmso水溶液仍为红棕色，无固体析出。
49.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施案例而已，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。