[實用新型]碳纖維生產廢水分質處理和資源化利用裝置

有效

• 申請號: 201520422950.3
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN205087950U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 蔣元力;呂春祥;魏慧卿;李永紅;王俊峰;張黎明;李志鵬;王翔;魏一忠;姚冬;王勇;趙宇飛;王永國
• 申請（專利權）人: 河南永煤碳纖維有限公司;中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C07C317/04;C07C315/06;C02F103/38
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 徐皂蘭

技術領域

本實用新型涉及一種碳纖維生產廢水的綜合處理裝置，尤其涉及到含二甲基亞砜—丙烯腈廢水分質分離技術與二甲基亞砜的資源化利用技術。

背景技術

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，廣泛用于航空、航天、建筑、體育、汽車、醫療等領域，成為國內新材料行業研發的熱點。目前國內碳纖維企業多采用二甲基亞砜一步法濕法紡絲工藝進行原絲制備。在聚丙烯腈碳纖維原絲的生產過程中，尤其是二甲基亞砜一步法生產工藝，生產過程主要產生兩部分廢水：（1）脫單廢水，其中二甲基亞砜含量約為3～5%、丙烯腈含量約為0.5～1%；（2）預牽廢水，其中含有0.5～3%二甲基亞砜和微量丙烯腈。

丙烯腈是環境治理中的高毒污染物之一，不僅破壞水體生態平衡，還極易危害人體健康；二甲基亞砜化學性質穩定，物質溶解性好、生物滲透性好，是一種常見的萬能溶劑。丙烯腈本身對微生物的毒性加之二甲基亞砜的滲透性，使得此類有機廢水采用的生化、降解等被動環保處理技術，存在處理成本高、環保排放難等諸多問題。目前此類有機廢水尚未有集安全、低成本、資源化利用為一體的綜合處理工藝和技術，行業內配套污水處理技術不完善成為制約碳纖維國產規模化的瓶頸之一。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服上述生產中廢水處理技術難題，提出一種碳纖維生產廢水分質處理和資源化利用裝置，它采用減壓精餾技術對二甲基亞砜—丙烯腈廢水進行分質分離，然后濃縮、提純二甲基亞砜，實現資源化利用。

實現本實用新型目的所采取的技術方案是：該裝置包括第一真空泵組、第二真空泵組、丙烯腈脫除塔、二甲基亞砜濃縮塔、粗品塔、精制塔，第一真空泵組連接丙烯腈脫除塔冷凝器和丙烯腈脫除塔回流罐、二甲基亞砜濃縮塔冷凝器和二甲基亞砜濃縮塔回流罐；第二真空泵組連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；精制塔頂換熱器、二甲基亞砜濃縮塔頂換熱器和預熱器依次連接共同構成廢水進料預熱系統；預熱器連接丙烯腈脫除塔，丙烯腈脫除塔塔底分別連接脫除塔再沸器和脫除塔出料泵，丙烯腈脫除塔塔頂依次連接脫除塔冷凝器、脫除塔回流罐、脫除塔回流泵，脫除塔回流泵一端連接丙烯腈脫除塔，另一端連接丙烯腈廢水處理裝置或廢水深度處理系統；

丙烯腈脫除塔出料泵出口連接二甲基亞砜濃縮塔，二甲基亞砜濃縮塔塔底分別連接濃縮塔再沸器和濃縮塔出料泵，濃縮塔塔頂依次連接濃縮塔冷凝器、濃縮塔回流罐、濃縮塔回流泵，濃縮塔回流泵出口一端連接二甲基亞砜濃縮塔，另一端連接廢水深度處理系統；

濃縮塔出料泵出口連接粗品塔，粗品塔塔底分別連接粗品塔再沸器和粗品塔出料泵，粗品塔塔頂依次連接粗品塔冷凝器、粗品塔回流罐、粗品塔回流泵，粗品塔回流泵出口一端連接粗品塔，另一端連接二甲基亞砜濃縮塔；

粗品塔出料泵出口連接精制塔，精制塔塔底分別連接精制塔再沸器和精制塔出料泵，精制塔塔頂依次連接精制塔冷凝器、精制塔回流罐、精制塔回流泵，精制塔回流泵出口一端連接精制塔，另一端連接二甲基亞砜純品儲存設備，精制塔出料泵出口一端連接精制塔再沸器，另一端連接重組分儲存設備。

裝置可分隔為獨立的廢水濃縮聯合裝置和二甲基亞砜精制聯合裝置，廢水濃縮聯合裝置包括丙烯腈脫除塔、二甲基亞砜濃縮塔和第一真空泵組，二甲基亞砜精制聯合裝置包括粗品塔、精制塔和第二真空泵組，廢水濃縮聯合裝置和二甲基亞砜精制聯合裝置之間有隔斷閥門連接，一個閥門設在粗品塔回流泵出口與二甲基亞砜濃縮塔連接的管路上，另一個閥門設在濃縮塔出料泵出口與粗品塔連接的管路上,關閉兩個閥門，兩套裝置可各自獨立運行，打開兩個閥門兩套裝置可串聯運行。

廢水濃縮聯合裝置可獨立用于處理含高濃度（≥1%）的丙烯腈廢水或獨立用于含低濃度（≤1%）的二甲基亞砜廢水的處理，由第一進樣口進入裝置脫出丙烯腈和大量水后，濃縮廢水經濃縮塔出料泵采出；二甲基亞砜精制聯合裝置可獨立用于含高濃度（≥60%）的二甲基亞砜廢水的處理，由第二進樣口進入裝置脫出大量水后，高純度二甲基亞砜經精制塔回流泵采出。

本實用新型的有益效果在于：采用生產廢水預處理技術，安全有效脫出廢水中高毒物丙烯腈和難降解物二甲基亞砜，提高了生產廢水的可生化性，大幅度降低了廢水的處理成本和緩解環保排放壓力；設計塔頂換熱器，既降低了進料預熱器的蒸汽消耗，又減輕了塔頂冷凝器的換熱負荷，實現經濟節約與環保減排雙重效益；通過連續精餾工藝從生產廢水中分離、濃縮、提純有經濟價值的二甲基亞砜溶劑，降低了生產經營成本。

附圖說明

圖1為本實用新型設備組成示意圖。

具體實施方式