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            RTO系統碰到DMF的治理研究

            發布時間:2022-06-29 07:59:00 點擊:

            RTO焚燒爐、RTO、RCO專業生成廠家無錫澤川環境2022年6月29日訊 在大多數原料藥或者中間體企業的生產過程中,經常會用到DMFN,N二甲基甲酰胺),對于含有DMF的有機廢氣高如何處置,我們今天著重分析。由于DMF獨特的物理性質,可以溶解大多數的有機物和很多種無機物,因此被廣泛用作溶劑,有萬能溶劑之稱。對于包括RTO系統在內的治理設備設計,我們需要根據其特性來制定治理流程各工藝。

            DMF結構式如下: 

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            其化學性質可以表述如下:

            化學式

            C3H7NO

            分子量

            73.09

            密度

            0.945

            熔點

            -61

            沸點

            153

            閃點

            58

            水溶性

            混溶

            爆炸下限(%

            2.2

            但是由于DMF的結構中含有醛基和二甲胺基團,所以其同時在各種化學轉化的催化劑以及合成有機化學中許多官能團的供體。

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            一、DMF的不穩定性

            純DMF 是沒有氣味的,但工業級或變質的二甲基甲酰胺則有魚腥味,因其含有二甲基胺類的雜質。純的DMF在室溫下很穩定,但是加熱至其沸點(153℃)會緩慢分解。在氮氣氛圍下進行DSC和ARC分析,一直到350℃其狀態穩定,未見其分解;但是在空氣條件下,170℃即開始發生分解反應溫度不同,分解產物也不一樣,一般的分解產物為:三甲胺,甲胺,一氧化碳,二氧化碳,氫氣等。

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            致使分解或產生危險的因素:

            1. DMF在空氣中和加熱至沸時均很穩定,當溫度高于350℃時即失水,生成一氧化碳和二甲胺。

            2. 在酸,特別是強酸存在下DMF的水解可能是有害的,因為水解產物HCOOH可以進一步分解釋放不可冷凝的氣體,如CO,CO2和氫(H2)等

            3. 在強堿如氫氧化鉀(KOH),氫氧化鈉(NaOH)或氫化鈣(CaH2)存在下在環境溫度下長時間靜置,則純DMF明顯分解。在強堿存在下DMF的分解釋放的Me2NH已被用作Me2NH的原位來源以實現各種化學轉化。

            4. 其他的在DMF溶劑中的具有潛在危險的試劑還有:鹽酸,硫酸,磷酸;氫化鋰,氫化鈉,氫化鈣,醇鉀,氯氣,溴水,高錳酸鉀,高氯酸;硼氫化鈉,硼烷等。




            二、DMF傳統回收工藝

              綜上所述,可知DMF本身的理化性質可直接導致回收及處理均須謹慎考慮。傳統DMF回收工藝采用:過濾、預熱、二級減壓濃縮除水、常壓精餾、減壓脫酸、常壓脫胺(五塔三效工藝),可回收得到純度99%的DMF。


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              回收過程中須考慮副反應,DMF與水遇熱會水解,回收的每個環節須考慮水解產生的甲酸和二甲胺,當溫度超過90℃時DMF發生熱分解,當溫度超過150℃時副產物甲酸則會分解成一氧化碳和水。具體反應過程如下:

            a,DMF水解:

                  C3H7NO + H2→ HCOOH + NH(CH3)2

            b,DMF熱分解:

                  C3H7NO → CO + NH(CH3)2

            c,甲酸分解:

                  HCOOH → CO + H2O

            d,二甲胺中和反應:

                  NH(CH3)2 + H2SO→ (CH3)2NH·H2SO4

            三、不同情況的回收及處置方案
            01廢氣所含為單一組分(或其余組分水溶性較差)


            可采用水洗塔進行吸收,吸收裝置的主體是三段吸收塔。在第一階段吸收液采用循環富集DMF的水溶液,當循環液濃度中DMF濃度為15%-22%時,排放至待回收罐。

            考慮到該階段的主要目的為降溫和富集,水溶液中DMF濃度較高,采用大水量噴淋,進塔的吸收液進行預降溫。

            第二階段采用填料塔結構,用低濃度水溶液吸收,吸收液一部分補充至第一階段作吸收液,其余部分繼續循環,第三階段同樣采用填料塔結構,吸收液為純水,來保證廢氣的出口濃度達到排放標準,并采用純水作為補充水。

            設計初始階段應考慮實際吸收情況,對組分濃度進行放量計算,以確保廢氣出口組分含量低于排放標準。富集收集的DMF水溶液,可根據密度檢測確定含量,可根據使用需求,確定是否精制。

            02 廢氣為多種有機組分除DMF組分不溶于水


            DMF濃度占主要組分,可采用上述方法進行回收(同樣回收盡可能完全,避免后續含氮氧化物超標),有所區別的是在尾氣后端加設轉輪濃縮,提高組分濃度,以及RTO(蓄熱式燃燒爐)處理尾氣,可達到排放標準。

            具體結合組分中物質的不同,設計不同的工藝路線,以確保從經濟、環保、安全方面均能處于優質標準。

            03 廢氣為多種有機組分除DMF組分溶于水


            該情況由于組分的復雜性,應當綜合考慮后續富集溶液中組分的相互反應(消耗DMF產生副產物),組分間分離難易程度,結合工藝設計成本確定是否回收。           

            對于回收能源消耗較大的,可設置堿洗塔吸收,結合風量,濃度,吸收效率及相互反應等多方面因素,設計RTO(蓄熱式熱力氧化爐)處理尾氣。堿洗塔在線監測吸收液PH,達標后進入污水站處理。

            四、 RTO系統在設計時需要具備的解決方案

            1、通常對于組分當中DMF含量未達到回收標準且含有酸性氣體的情況,大多在設計過程中采用堿洗塔進行吸收廢氣當中的酸性氣體,從而導致當中的DMF分解產生難溶于水的二甲胺及一氧化碳,從而導致RTO的設計處理濃度與實際處理廢氣組分及濃度有所偏差,在設計RTO前端廢氣處理工藝時應當避免直接使用堿洗塔處理,采用更加高效安全的處置方案。

            2、對于不含有酸性氣體的含DMF廢氣,直接進RTO燃燒處理,通過對各組分的考慮合理設計RTO,相較于進爐前有所處理,該方案會導致燃燒后廢氣中NOx含量急劇上升。排放前單一考慮使用傳統的堿洗塔吸收,更應當考慮在RTO初始設計中避免過多的NOx產生,導致對堿洗塔前端設備及管道的腐蝕,縮短設備維護周期及使用壽命。后續堿洗塔設計也應當考慮過多的氮氧化物在反應結合不完全時對塔以及后端設備管道的酸蝕,可在液堿中適當添加還原性化合物,將其還原成對設備無害的N2。

            3、綜合廢氣各組分情況,結合其物質特性及相互作用,準確了解工藝裝置處理方法所運用的基本原理,這樣再結合設備的處理效率、耐受性能、合理的聯鎖控制,將方方面面考慮其中設計出一套安全、穩定、節能、環保的RTO廢氣處理系統。

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