技術領域
本發(fā)明涉及一種吡啶回收的工藝及裝置，尤其涉及一種精餾-蒸汽滲透膜耦合法回收吡啶的工藝及裝置，屬蒸汽滲透膜應用領域。
背景技術：
吡啶是重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥原料，又是良好的有機溶劑和有機合成催化劑。吡啶廢水如果直接排放，不僅對環(huán)境造成嚴重危害，而且會造成極大的經(jīng)濟損失。吡啶與水會形成最低共沸物，采用普通的精餾方法無法分離。吡啶溶于水、乙醇、醚等溶劑， 吡啶與水形成含水43%（質量百分數(shù)）的共沸物。在工業(yè)生產(chǎn)中有時會產(chǎn)生吡啶、水混合物殘液，同時也出于環(huán)保的要求，需要回收吡啶水混合物中的吡啶。
傳統(tǒng)分離吡啶水混合物采用以苯為共沸劑的共沸精餾的方法，即塔頂?shù)帽剿卜形铮椎眠拎?。為了進一步提高吡啶的純度，可對塔底的吡啶再行蒸餾。苯水共沸物中苯含量達91.17%(質量百分數(shù))，大量的苯均需從塔頂蒸出，存在能耗較大，操作嚴格，苯可能給吡啶帶來污染等缺點。鹽類易堵塞與腐蝕設備，加鹽萃取在實際工業(yè)中應用不多。變壓精餾流程由操作壓力不同的2個精餾塔聯(lián)結而成，通過改變壓力使共沸組成發(fā)生改變，從而跨越原共沸組成實現(xiàn)分離，該工藝可以避免夾帶劑的使用，但能耗也偏大。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種精餾-蒸汽滲透膜耦合法進行吡啶脫水的方法。蒸汽滲透膜技術利用被分離混合物中各組分在膜中溶解(吸附)與擴散速率不同的性質達到分離的目的，分離過程不受組分汽液平衡限制，能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務，替代傳統(tǒng)吡啶脫水技術具有很大的優(yōu)勢。該方法具有工藝過程簡單，安全系數(shù)高，回收率高，能耗低，清潔無污染的特點。
一種精餾-蒸汽滲透法回收吡啶的工藝，包括如下步驟：
第1步，將含水吡啶通過精餾的方式進行初步提純，塔頂?shù)玫竭拎ず退墓卜形?，塔底得到吡啶和其它重組分；
第2步，吡啶和水的共沸物一部分回流，另一部分過熱后進入蒸汽滲透膜脫水系統(tǒng)進行脫水，在蒸汽滲透膜截留側得到回收吡啶，在滲透側得到水。
所述的第2步中，蒸汽滲透膜脫水過程中滲透側的蒸汽經(jīng)過兩級冷凝；第一級的滲透液直接排放，第二級的滲透液返回至精餾塔回收處理。
第1步中，精餾塔的操作壓力為0～0.5Mpa。這樣可以使料液以蒸汽形式進入蒸汽滲透膜分離機組，提高傳質推動力，節(jié)省能耗。
第2步中，通過過熱后將吡啶和水的共沸物升溫至90～150℃。這樣可以使料液以蒸汽形式進入蒸汽滲透膜分離機組，提高傳質推動力，并且可以減小產(chǎn)品中的水含量。
第2步中，蒸汽滲透膜的滲透側通過抽真空保持壓力在100～8000Pa。
第2步中，蒸汽滲透膜是由1～100個膜分離機組串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)構成。如果膜分離面積過小，則不能達到分離精度，如果膜分離面積過大，則會導致系統(tǒng)的能耗過高，通過調整串聯(lián)和并聯(lián)的數(shù)目，可以實現(xiàn)不同處理要求和生產(chǎn)能力。
第2步中，蒸汽滲透膜的材質是聚乙烯醇膜、聚酰亞胺、殼聚糖或者分子篩膜。
所述的含水吡啶是指除蟲菊酯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含吡啶的酸性廢水，其中吡啶含量約15～20%，pH約4.2～5.3；在進行精餾前需要加堿調節(jié)pH至中性。
一種精餾-蒸汽滲透法回收吡啶的裝置，包括有：精餾塔，精餾塔的塔頂設置有塔頂分凝器，塔底設置有再沸器，塔頂分凝器的液相出口通過過熱器再與蒸汽滲透膜分離機組的截留側入口連接，蒸汽滲透膜分離機組的截留側出口與冷凝器連接，蒸汽滲透膜分離機組的滲透側連接有滲透液冷凝器和真空泵。
所述的滲透液冷凝器是由依次連接的一級滲透液冷凝器和二級滲透液冷凝器所組成，二級滲透液冷凝器與精餾塔連接。
所述的蒸汽滲透膜分離機組是由1～100個蒸汽滲透膜分離器相互串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)構成。
蒸汽滲透膜分離器中的蒸汽滲透膜材質是聚乙烯醇膜、聚酰亞胺、殼聚糖或者分子篩膜。
所述的裝置中還包括有用于調節(jié)含水吡啶的pH值至中性的pH調節(jié)部。
有益效果
本發(fā)明提供的吡啶回收方法可以有效地進行吡啶回收，使其水分含量降低至0.01%（w/w）以下。同時，可以保證蒸汽滲透膜分離機組產(chǎn)生的含有吡啶的滲透水能夠進一步回收利用，工藝過程中幾乎沒有吡啶損失，直接排放的廢水中的有機物含量很低。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提供的吡啶回收裝置的流程示意圖。
1、精餾塔；2、塔頂分凝器；3、再沸器；4、過熱器；5、蒸汽滲透膜分離機組；6、冷凝器；7、一級滲透液冷凝器；8、二級滲透液冷凝器；9、真空泵。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。但本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
以范圍形式表達的值應當以靈活的方式理解為不僅包括明確列舉出的作為范圍限值的數(shù)值，而且還包括涵蓋在該范圍內的所有單個數(shù)值或子區(qū)間，猶如每個數(shù)值和子區(qū)間被明確列舉出。例如，“大約0.1%至約5%”的濃度范圍應當理解為不僅包括明確列舉出的約0.1%至約5%的濃度，還包括有所指范圍內的單個濃度（如，1%、2%、3%和4%）和子區(qū)間（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。本發(fā)明中所述的百分比在無特別說明的情況下，是指重量百分比。
在本說明書中所述及到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施方式”等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點也落在本申請所要保護的范圍內。
以下實施例中處理的是除蟲菊酯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含吡啶的酸性廢水，其中吡啶含量約15～20%，pH約4.2～5.3。
本發(fā)明采用精餾-蒸汽滲透膜分離工藝對含水吡啶溶液進行分離，膜截留側塔釜能得到含水量非常低的吡啶產(chǎn)品，精餾塔的塔頂物料直接氣相進入蒸汽滲透膜系統(tǒng)，同時帶有吡啶的后級滲透液進入精餾塔進一步回收。整個工藝能耗低，工藝簡單，實現(xiàn)了吡啶的最大的回收率和零排放。
實施例1
將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.1MPa，回流比為0.5。塔頂?shù)玫胶考s42.5%的吡啶，過熱到120℃進入到由6個蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為30m2)串聯(lián)構成的滲透膜分離機組5。膜系統(tǒng)滲透側壓力控制在1000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環(huán)回收。
實施例2
將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.15MPa，回流比為0.9。塔頂?shù)玫胶考s42.1%的吡啶，過熱到140℃進入到由4個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為10m2)串聯(lián)構成的滲透膜分離機組5。膜系統(tǒng)滲透側壓力控制在700Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環(huán)回收。
實施例3
將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.20MPa。塔頂?shù)玫胶考s41.8%的吡啶，過熱到130℃進入到由10個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為7m2)串聯(lián)構成的滲透膜分離機組5。膜系統(tǒng)滲透側壓力控制在2000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環(huán)回收。
實施例4
將含吡啶20%的1000kg/h吡啶廢水加堿調節(jié)pH至中性后送入精餾塔，精餾塔操作壓力為0.15MPa，回流比為0.9。塔頂?shù)玫胶考s42.1%的吡啶，過熱到140℃進入到由4個NaA分子篩蒸汽滲透膜(每級膜組件面積為10m2)串聯(lián)構成的滲透膜分離機組5。膜系統(tǒng)滲透側壓力控制在700Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)一級滲透液冷凝器7和二級滲透液冷凝器8冷凝，一級滲透液直接排放，二級滲透液直接進入精餾塔1進行吡啶的循環(huán)回收。