一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法及装置与流程

1.本发明涉及化学物质回收处理技术领域，具体是一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法及装置。


背景技术：

2.液态聚碳硅烷，因其良好的流动性、可自交联、高陶瓷产率以及裂解产物近sic化学计量比等特点，是制备碳化硅(sic)陶瓷基复合材料理想的先驱体。grignard偶联法是合成液态聚碳硅烷的主要方法。其制备方法是用氯硅烷经mg/thf格式试剂偶联反应，缩聚合成氯化聚碳硅烷，氯化聚碳硅烷再经lialh4还原反应，后续经酸洗萃取、干燥、蒸馏后得到液态聚碳硅烷。
3.用grignard偶联法合成液态聚碳硅烷过程产生的废液中，其成分主要含有约35％水、36％四氢呋喃、3％甲醇和26％无机盐。四氢呋喃是一种性能优良且价格较高的有机溶剂，与大多数有机溶剂混溶。在液态聚碳硅烷合成废液中四氢呋喃、甲醇、水共存而难以分离，如若采用焚烧方法处理废液，即污染环境又造成浪费，从环保和经济的角度考虑，需要对该废液回收利用。
4.四氢呋喃与甲醇的沸点分别为66℃和64.8℃，常压下甲醇与四氢呋喃与水形成最低共沸物，普通精馏方法难以实现有效的分离。工业分离中常用它们的极性差异而具有一定的相对挥发度进行精馏分离，但要求塔板数多，且分离速度慢；另外一种是利用甲醇与水形成氢键而进行的萃取精馏，但工艺过程比较复杂，工序较多。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收装置，按照工艺流程依次包括超重力旋转床蒸馏单元、萃取精馏单元和膜分离单元，所述超重力旋转床蒸馏单元的输出端与萃取精馏单元的输入端相连，所述萃取精馏单元的输出端与膜分离单元的输入端相连；所述超重力旋转床蒸馏单元由超重力旋转床、再沸器、冷凝器和粗蒸液接收罐组成，所述超重力旋转床的液体出口与再沸器的输入端连接，所述再沸器的输出端与超重力旋转床的气体进口连接，所述超重力旋转床的气体出口与冷凝器连接，所述冷凝器另一端与粗蒸液接收罐输入端连接，所述粗蒸液接收罐的输出端与萃取精馏单元连接。
7.进一步的，所述超重力旋转床由转子、填料、进液口、进气口、液体出口、蒸气出口和设置在底部的液体收集器组成，所述液体出口与再沸器连接。
8.进一步的，所述萃取精馏单元由萃取精馏塔、第二再沸器、第二冷凝器和精溜液接收罐组成，所述粗蒸液接收罐和萃取精馏塔之间连接有第二再沸器，所述第二冷凝器设置在萃取精馏塔和精溜液接收罐之间。
9.进一步的，所述萃取蒸馏塔包括液体布膜器、设置在中部的精馏段、设置在顶端的第二出气口和设置在底端的第二液体收集器和第二进气口，所述精馏端的侧端连通有萃取剂进口。
10.进一步的，所述膜分离单元由蒸发器、膜分离器、真空泵、四氢呋喃成品罐和渗透液接收罐组成，所述膜分离器内设置有串联有多级中空纤维分子筛膜的膜组件，所述蒸发器设置于萃取精馏单元和膜分离器之间，所述四氢呋喃成品罐与膜分离器的最后一级膜下游侧连接且两者之间设置有第三冷凝器，所述渗透液接收罐与膜分离器内各级膜的透过侧均有连接且连接终端上设置有第四冷凝器，所述真空泵与第四冷凝器连通并对其提供真空环境。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法，该方法包括以下步骤：
12.(1)将液态聚碳硅烷废液加入到超重力旋转床，废液在离心力的作用下沿填料孔隙向外缘流动并进入到再沸器中，部分废液经由再沸器加热为上行蒸汽并通过气体进口回到超重力旋转床内，气－液两相在超重力环境下的多孔介质或孔道中产生流动接触进行传质传热；
13.(2)去除大部分水和盐分的汽相经蒸汽出口离开超重力旋转床经冷凝器冷凝后进入粗蒸液收集罐收集，得到四氢呋喃粗蒸液；
14.(3)四氢呋喃粗蒸液由第二再沸器加热汽化后，进入萃取精馏塔内，经全回流稳定操作后，在塔中部连续加入萃取剂，萃取精馏后的蒸汽经冷凝后进入精馏液接收罐，得到除去甲醇的含水四氢呋喃馏液；
15.(4)四氢呋喃馏液通过蒸发器蒸发后，四氢呋喃—水的混合液引入膜分离器，四氢呋喃—水经膜组件由膜上游侧渗透至膜下游侧，膜上游侧经最后一级得到四氢呋喃成品经冷凝后进入四氢呋喃成品罐，在透过侧渗透液蒸汽在冷凝后回收进入渗透液接收罐中。
16.进一步的，所述步骤(1)中，再沸器的温度控制在80～100℃，步骤(2)中冷凝器的温度控制在0～10℃。
17.进一步的，所述步骤(3)的萃取剂为水。
18.进一步的，所述步骤(3)中的第二再沸器的温度控制在70～90℃，冷凝温度控制在-5～0℃。
19.进一步的，所述步骤(4)的蒸发器温度控制在70～100℃，冷凝温度控制在-5～0℃，真空压力控制在-0.09～-0.095mpa。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明提供了一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃的回收方法及装置，该方法和装置采用超重力旋转床、萃取精馏和膜分离技术组合使用。首先采用超重力旋转床对液态聚碳硅烷废液进行粗蒸后，脱去大部分水与盐分，采出四氢呋喃含量为80～90％的四氢呋喃粗蒸液；四氢呋喃粗蒸液通过萃取精馏塔萃取精馏后，除去甲醇得到含有水的四氢呋喃馏液；含水的四氢呋喃馏液最后通过膜分离器通过中空纤维分子筛膜分离后，得到四氢呋喃成品。
22.本发明采用超重力旋转床，极大的强化了传递过程，缩小了设备尺寸与质量，易于操作；萃取精馏实现了甲醇的有效分离；膜分离技术采用中空纤维分子筛膜吸附效率快，选
择性强，操作性能稳定。这三种分离方法组合使用，实现了对含有水、甲醇和四氢呋喃的废液进行了有效分离，得到含水量≤0.05％，甲醇含量≤0.05％的四氢呋喃成品，
附图说明
23.图1为本发明一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法及装置的工艺流程图；
24.图2为本发明一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收装置的超重力旋转床结构示意图；
25.图3为本发明一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收装置的萃取精馏塔结构示意图。
26.图中，1-超重力旋转床、2-再沸器、3-冷凝器、4-粗蒸液接收罐、5-第二再沸器、6-萃取精馏塔、7-第二冷凝器、8-精馏液接收罐、9-蒸发器、10-膜分离器、11-第三冷凝器、12-四氢呋喃成品罐、13-第四冷凝器、14-渗透液接收罐、15-真空泵、101-转子、102-蒸汽出口、103-进液口、104-进气口、105-液体出口、106-填料、107-液体收集器、61-精馏段、62-第二出气口、63-萃取剂进口、64-第二进气口、65-第二出液口、66-第二液体收集器。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1所示，一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收装置，按照工艺流程依次包括超重力旋转床蒸馏单元、萃取精馏单元和膜分离单元，所述超重力旋转床蒸馏单元的输出端与萃取精馏单元的输入端相连，所述萃取精馏单元的输出端与膜分离单元的输入端相连；所述超重力旋转床蒸馏单元由超重力旋转床1、再沸器2、冷凝器3和粗蒸液接收罐4组成，所述超重力旋转床1的液体出口与再沸器的输入端连接，所述再沸器2的输出端与超重力旋转1床的气体进口连接，所述超重力旋转床1的气体出口与冷凝器3连接，所述冷凝器3另一端与粗蒸液接收罐4输入端连接，所述粗蒸液接收罐4的输出端与萃取精馏单元连接。
29.如图2所示，所述超重力旋转床由转子101、填料106、进液口103、进气口104、液体出口105、蒸气出口102和设置在底部的液体收集器107组成，所述液体出口105与再沸器2连接。
30.如图1和图3所示，所述萃取精馏单元由萃取精馏塔6、第二再沸器5、第二冷凝器7和精溜液接收罐8组成，所述粗蒸液接收罐4和萃取精馏塔6之间连接有第二再沸器5，所述第二冷凝器7设置在萃取精馏塔6和精溜液接收罐8之间；
31.所述萃取蒸馏塔包括液体布膜器、设置在中部的精馏段61、设置在顶端的第二出气口62和设置在底端的第二液体收集器66和第二进气口64，所述精馏端61的侧端连通有萃取剂进口63。
32.如图1所示，所述膜分离单元由蒸发器9、膜分离器、真空泵15、四氢呋喃成品罐12和渗透液接收罐14组成，所述膜分离器10内设置有串联有多级中空纤维分子筛膜的膜组件，所述蒸发器9设置于萃取精馏单元和膜分离器10之间，所述四氢呋喃成品罐12与膜分离
器10的最后一级膜下游侧连接且两者之间设置有第三冷凝器11，所述渗透液接收罐14与膜分离器10内各级膜的透过侧均有连接且连接终端上设置有第四冷凝器13，所述真空泵15与第四冷凝器13连通并对其提供真空环境。
33.一种液态聚碳硅烷废液中四氢呋喃回收方法，步骤如下：
34.(1)废液由进液口进入超重力旋转床1的填料层内侧向填料层外侧流动，从填料层外边沿离开后，液体经底部的液体收集器流入再沸器2，流入再沸器2的液体一部分作为塔底产物被收集，另一部分则被加热为上行蒸汽，由进气口104从填料层外侧向内侧与液体呈逆流方向进行传质传热；
35.超重力旋转床特定结构的转子在机体内高速旋转，把液体打散后跟气体接触，气液两相在转子内形成比表面积大而又不断更新的气液界面，提高气液相间接触比表面积和传质传热效率。
36.(2)而后汽相经蒸汽出口离开床体经冷凝器3冷凝后进入四氢呋喃粗蒸液收集罐4。通过超重力旋转粗蒸后，去除大部分水和盐分，得到四氢呋喃粗蒸液。
37.(3)四氢呋喃粗蒸液由第二再沸器加热汽化后，通过萃取精馏塔第二进气口进入萃取精馏塔6内，经全回流稳定操作后，塔中部连续加入萃取剂，塔顶采出含水的四氢呋喃蒸汽经第二冷凝器7冷凝后进入四氢呋喃馏液接收罐8。通过萃取精馏单元，除去甲醇得到含水的四氢呋喃馏液。
38.(4)四氢呋喃馏液通过蒸发器9蒸发后，四氢呋喃—水的混合液引入膜分离器10，膜分离器10内装有中空纤维分子筛膜。四氢呋喃—水经膜组件由膜上游侧渗透至膜下游侧，膜上游侧经最后一级得到四氢呋喃成品经第三冷凝器11冷凝后进入四氢呋喃成品罐12。膜下游侧在分压差作用下，水溶于膜内，扩散通过膜，在透过侧渗透液蒸汽在第四冷凝器13冷凝后回收进入渗透液接收罐14中，从而实现四氢呋喃与水的分离。
39.在本实施例中，所述步骤(1)中，再沸器的温度控制在80～100℃，步骤(2)中冷凝器的温度控制在0～10℃。
40.在本实施例中，所述步骤(3)的萃取剂为水。
41.在本实施例中，所述步骤(3)中的第二再沸器的温度控制在70～90℃，冷凝温度控制在-5～0℃。
42.在本实施例中，所述步骤(4)的蒸发器温度控制在70～100℃，冷凝温度控制在-5～0℃，真空压力控制在-0.09～-0.095mpa。
43.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之内。