海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝與裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種醫用海藻纖維絲繃帶生產廢丙酮脫水劑回收工藝與裝置，步驟如下：對來自海藻纖維絲脫水槽的廢丙酮母液進行加熱蒸餾，去除廢丙酮中的其他有機成分及雜質，加熱蒸餾產生的重組分經過陶瓷膜分離之后，透過液返回至海藻纖維絲脫水步驟中。餾出液通過泵輸入預熱器與蒸發器，以蒸汽形式進入膜分離機組，滲透汽化膜分離機組截留側獲得滿足處理要求的丙酮成品，脫水后得到的精制丙酮進入海藻纖維絲脫水槽作為脫水劑重新使用。滲透汽化膜分離機組滲透側與真空系統相連接，滲透蒸汽由滲透液冷凝器冷凝后進入精餾塔處理，塔頂得到含少量水的丙酮，并進入丙酮母液罐，廢水由釜底排出。本發明工藝過程簡單，安全系數高，設備投資少，能量利用率高，整套工藝占地面積小，設備高度低。
【專利說明】海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝與裝置
[0001]

【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝與裝置，屬滲透汽化膜 應用領域。
[0003]

【背景技術】
[0004] 丙酮是無色易揮發易燃液體，微有香氣。能溶于水、乙醇、乙醚及其他有機溶劑中。 丙酮是重要的有機合成原料，用于生產環氧樹脂，聚碳酸酯，有機玻璃，醫藥，農藥等。亦是 良好溶劑，用于涂料、黏結劑、鋼瓶乙炔等。也用作稀釋劑，清洗劑，萃取劑。還是制造醋酐、 雙丙酮醇、氯仿、碘仿、環氧樹脂、聚異戊二烯橡膠、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料。在無煙 火藥、賽璐珞、醋酸纖維、噴漆等工業中用作溶劑。在油脂等工業中用作提取劑。
[0005] 醫用海藻纖維絲繃帶核心材料為海藻纖維絲，纖維絲經紡絲織布后形成醫用繃 帶。近年來，隨著國內外對醫用海藻纖維絲繃帶的研究，已逐步實現了工業化。海藻纖維絲 作為醫用繃帶生產過程中核心材料，主要由一定配比的原料溶于水中，形成溶膠。經過紡絲 工藝后形成纖維絲，該過程中由于原料中含水量較高，紡成纖維絲后，纖維絲容易粘黏在一 起，影響成品率。由于丙酮具有良好的吸水性及易揮發特性，既可對纖維絲進行脫水分絲， 也可通過簡單的烘干，使其無法殘留至纖維絲內。因此，該工藝需使用大量的丙酮溶液，丙 酮作為管制品，需減少丙酮使用量。另外含水量較多的丙酮對纖維絲工業生產中脫水分絲 效率影響較大，從而使其無法重復使用。若直接廢棄，既浪費，又污染環境，不符合節能減排 的發展要求，需進行進一步的處理進行循環利用。
[0006] 由于丙酮與水并無共沸點，目前丙酮最常見的處理方法為采用精餾塔處理。此方 法可將丙酮脫至0.5%，進一步脫水能耗高。另外，由于該套纖維絲工藝處于室內生產，對于 設備高度有要求。而采用精餾方法能耗高，設備高度較高，不適合用于該類生產工藝。為了 降低回收能耗，降低生產成本，特開發出適合該類生產工藝的清潔、占地面積小、設備高度 低的高效丙酮脫水回收工藝。
[0007]


【發明內容】

[0008] 本發明的目的在于提出一種海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，具有工藝 過程簡單，安全系數高，回收率高，能量利用率高，整套工藝占地面積小，設備高度低，清潔 無污染的特點。
[0009] 技術方案： 海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，包括如下步驟：將對來自海藻纖維絲脫水 產生的廢丙酮母液進行加熱蒸餾，餾出物再經過預熱、蒸發后，送入滲透汽化膜分離器，料 液側得到回收丙酮。
[0010] 作為優選，餾出物預熱、蒸發后至8(T13(TC。
[0011] 作為改進，滲透汽化膜分離器的滲透液和蒸發后產生的釜底殘液返回到尾氣吸收 罐后經精餾塔進一步回收，塔頂產生的丙酮返回至滲透汽化膜分離器進行脫水分離。
[0012] 作為改進，回收丙酮返回至海藻纖維絲脫水步驟中。
[0013] 作為改進，加熱蒸餾產生的重組分經過陶瓷膜分離之后，透過液返回至海藻纖維 絲脫水步驟中。優選的，陶瓷膜是指陶瓷超濾膜；更優選的，所述的陶瓷超濾膜的截留分子 量是在 2000(T200000Da。
[0014] 本發明的另一個方面，海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收裝置，包括有依次連 接的海藻纖維絲脫水槽、前級蒸發器、后級蒸發器和滲透汽化膜分離器；滲透汽化膜分離器 的滲透側與海藻纖維絲脫水槽相連接。
[0015] 作為改進，前級蒸發器的底部與陶瓷超濾膜的進口相連接，陶瓷超濾膜的滲透側 與海藻纖維絲脫水槽連接；陶瓷超濾膜截留分子量最優是在2000(T200000Da之間，更優是 lOOOOODa。
[0016] 作為改進，滲透汽化膜分離器9的滲透側通過滲透液冷凝器與精餾塔的入口連 接，精餾塔的塔頂連接于滲透汽化膜分離器的入口。
[0017] 作為改進，滲透汽化膜分離器內采用的滲透汽化膜的材料是優先透水膜，更優是 選自分子篩膜、Si02膜或PVA膜；最優選為分子篩膜。
[0018] 作為改進，前級蒸發器依次通過冷凝器、丙酮母液罐連接于后級蒸發器；滲透汽化 膜分離器的料液側通過成品冷卻器、成品罐連接于海藻纖維絲脫水槽；滲透汽化膜分離器 與成品冷卻器之間的管路和丙酮母液罐與后級蒸發器之間的管路是通過預熱器進行換熱 連接。
[0019] 有益效果 與傳統工藝相比，本發明通過滲透汽化膜分離器脫水，不引入第三組分，不受共沸限 制，能夠一步獲得較低含水量產品，回收率高；本發明的滲透汽化脫水整套設備占地面積 小，高度較低，設備基建簡單，安全系數高，丙酮泄露量少，操作簡單，適合室內操作，能耗降 低50%以上。本發明針對海藻纖維絲生產工藝，將將滲透汽化膜脫水設備鑲嵌于該工藝過 程，實現生產過程的連續性，減少高純度丙酮的投入量，生產成本降低了 3(Γ60%。本發明對 滲透液與尾氣中含有的少量丙酮，同樣也進行了回收，該過程能耗較低，減少了丙酮的排放 量，增加了丙酮的回收率；本發明整套設備采用氮氣保護，隔絕空氣中的水分、氧氣與丙酮 的接觸，增加了設備操作的安全系數，且有利于獲得較低水含量的丙酮。
[0020]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑回收工藝流程圖； 其中1是海藻纖維絲脫水槽，2是陶瓷超濾膜，3是廢丙酮母液罐，4是前級蒸發器，5是 冷凝器，6是丙酮母液罐，7是預熱器，8是后級蒸發器，9是滲透汽化膜分離器，10是滲透液 冷凝器，11是真空泵，12是尾氣吸收罐，13是精餾塔，14是成品冷卻器，15是成品罐，16是 新鮮丙酮儲罐。
[0022]

【具體實施方式】
[0023] 本發明主要涉及海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑回收工藝，在海藻纖維的制備過程 中，常使用含鈣離子的水溶液作凝固浴當海藻酸鈉從噴絲孔擠出到凝固浴中時，海藻酸鈉 大分子中兩均聚的G嵌段經過協同作用相結合，中間形成了鉆石形的親水空間，當這些空 間被Ca 2+占據時，Ca2+與G上的多個氧原子發生鰲合作用，使得海藻酸鏈間結合得更緊密， 協同作用更強，鏈一鏈間的相互作用最終將會導致三維網絡結構即凝膠的形成，即形成不 溶于水的海藻酸鈣纖維。
[0024] 針對在很低濃度下而黏度很高的問題，可以通過在紡絲液中加入其他聚合物或表 面活性劑來解決。一般情況下，可將海藻酸鈉與聚乙烯醇（PVA)或聚氧化乙烯（ΡΕ0)的共混 溶液進行紡絲，制備出了光滑連續的纖維，這是由于PVA和ΡΕ0中均含有-0H，它可以與海藻 酸鈉中的-C0CT形成強烈的氫鍵，從而減少海藻酸鈉在水中的解離，分子間和分子內的靜電 排斥力隨之減小，使得紡絲液黏度降低，同時會使紡絲液的電導率降低，也可以改善海藻纖 維的強力和彈性。另外，針對紡絲液中海藻酸鈉分子鏈中有效鏈纏結較少的問題，通過在紡 絲液中加入共溶劑丙三醇予以解決，丙三醇的強極性可以破壞海藻酸鈉分子鏈內和鏈間的 相互作用，并與海藻酸鈉形成新的氫鍵，提高紡絲液中海藻酸鈉的鏈纏結，降低了溶液的表 面張力和電導率，由此改善了海藻酸鈉的可紡性，紡成的絲經交聯處理后，再用乙醇溶液去 除其中的丙三醇，即可得到純海藻纖維。
[0025] 在經過紡絲工藝后形成纖維絲之后，纖維中含有大量的水分，需要將這些水分在 丙酮中進行脫除，因此，廢丙酮中會留存有一些海藻酸、海藻酸鈉、丙三醇、聚乙烯醇等，以 及其它的一些膠體物質，為其回收再利用帶來困難。
[0026] 基于上述的工藝和問題，本發明提供的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑回收工藝 中，首先將廢丙酮進行加熱蒸餾，溫度控制在60?10(TC，丙酮和水作為輕組分轉為氣相， 去除廢丙酮中的其他有機成分及雜質，如果溫度過低時，會導致蒸發量偏小，丙酮的回收率 降低，不能達到工程所需要；如果溫度過高時，雖然氣相的蒸發量相對也較大，但是會使其 它的一些有機雜質也進入至氣相，這些有機雜質會影響到滲透汽化的分離過程，使通量降 低，在一個最優的實施例中為80°C ;接下來，氣相物料冷卻后通過泵輸入預熱器與蒸發器進 行升溫，使其溫度提高至8(T13(TC，在一個最優實施例中是105°C，以蒸汽形式進入滲透汽 化膜分離機組進行脫水處理，此時的丙酮/水蒸汽中的含水量一般是在5~20wt. %之間，滲 透側通過抽真空的方式，將滲透液蒸汽抽吸至冷凝器，冷凝后的滲透液進入尾氣吸收罐后 經精餾塔進一步回收。在滲透汽化膜的料液側，得到的是氣態的回收丙酮，其含水量一般為 0. 〇1~4%，完全可以再次用于海藻纖維絲的脫水工藝。滲透汽化膜分離器的料液側的表壓可 以為0?0. 5MPa，滲透側的絕壓可以為10(Tl2000Pa，在一個最優實施例當中，料液側的表 壓是0.3 MPa，滲透側的絕壓是lOOOPa。滲透液當中主要是含水，但是也會存在有一定量的 丙酮，為了能夠使這部分丙酮能夠得到回收利用，將尾氣吸收罐中的料液經泵輸入精餾塔， 進行精餾處理，塔頂得到含一定水量的丙酮，這部分的丙酮可以再返回至滲透汽化膜分離 器中進行脫水，而塔釜得到含水量約99. 5%的高純水排出，可以減少丙酮排放量。滲透汽化 膜分離器優選是由1~1〇〇個膜分離器串聯、并聯或兩種方式組合構成；膜分離器采用的膜 可以為分子篩膜、Si02膜或PVA膜等優先透水膜，優選為分子篩膜。
[0027] 在對丙酮進行蒸餾的過程中，一般會在蒸餾釜底留存一些釜底液，這些釜底液中 含有較多的海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鈣、丙三醇、聚乙烯醇或聚氧化乙烯等大分子物質，也 含有部分丙酮。為了能夠使這些物料能夠得到有效的回收利用，最好是利用陶瓷膜對釜底 液進行過濾，去除其中的一些大分子雜質、膠體等，陶瓷膜是采用陶瓷超濾膜，其截留分子 量最優是在2000(T200000Da之間，在一個最優實施例當中是lOOOOODa，可以去除掉釜底液 中的殘渣、膠體、一些大分子量或者團聚的海藻酸鈉和海藻酸鈉，避免這些物質重新進入至 脫水槽中影響到海藻纖維正常的脫水、干燥過程，可以避免出現纖維強度不高的問題。而陶 瓷膜可以將丙酮透過，有利于這些物質的再利用。
[0028] 本發明中所述的百分比，在無特殊說明的情況下，都為重量百分比。
[0029] 實施例1 醫用海藻纖維絲繃帶生產廢丙酮脫水劑回收工藝流程圖，如圖1所示，該工藝包括下 列步驟：由新鮮丙酮儲罐16將丙酮供入海藻纖維絲脫水槽1進行海藻纖維的脫水操作，再 將來自海藻纖維絲脫水槽1后的廢丙酮送入廢丙酮母液罐3,再通過供料泵輸入前級蒸發 器4,進行加熱蒸餾，溫度分別控制在60°C、70°C、80°C、90°C、100°C，蒸出后的母液經過冷 凝器5冷卻后，與精餾塔13塔頂餾出液混合存于丙酮母液罐6,控制流量為300kg/h輸送 進入預熱器7與后級蒸發器8中加熱，蒸發器頂部溫度控制在90°C。從蒸發器頂部出來的 含水10wt. %的丙酮蒸汽進入滲透汽化膜分離器9進行分離。該分離機組是由10組NaA分 子篩膜串聯構成的膜分離器，料液側表壓為〇. 2MPa，滲透側連接于真空泵11，通過抽真空， 其絕壓控制在l〇〇〇Pa，滲透汽化膜分離器的料液控制在9(Tl05°C，從膜分離機組分離出的 丙酮蒸汽與蒸餾過的丙酮母液經預熱器7充分進行熱交換后，經成品冷卻器14進一步冷卻 后作為產品收集于成品罐15,脫水得到的精制丙酮補加一定量的新鮮丙酮后進入海藻纖維 絲脫水槽作為脫水劑重新使用。同時，滲透側通過滲透液冷凝器10得到的滲透液冷凝后， 進入尾氣吸收罐12,經泵輸入精餾塔13,塔頂得到含水約在8?10 wt. %的丙酮溶液與前 級蒸發器4餾出液混合，存于丙酮母液罐6,塔釜得到約在99. 0?99. 5 wt. %的廢水排除。 在不同蒸餾溫度下的丙酮回收結果如表1所示。
[0030] 表 1

【權利要求】
1. 海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，包括如下步驟：將對來自海藻纖維絲脫 水產生的廢丙酮母液進行加熱蒸餾，餾出物再經過預熱、蒸發后，送入滲透汽化膜分離器， 料液側得到回收丙酮。
2. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的加熱蒸餾過程的溫度范圍是60?100°C。
3. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的餾出物預熱、蒸發后升溫至8(T13(TC。
4. 根據權利要求1所訴的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的滲透汽化膜分離器的滲透液和蒸發后產生的釜底殘液返回到尾氣吸收罐后經精餾塔 進一步回收，塔頂產生的丙酮返回至滲透汽化膜分離器進行脫水分離。
5. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的滲透汽化膜分離器的滲透側的絕壓范圍是10(Tl2000Pa。
6. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的滲透汽化膜分離器的原料側的表壓范圍是0?0. 5MPa。
7. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的滲透汽化膜分離器是由1~1〇〇個膜分離器串聯、并聯或兩種方式組合構成；膜分離器 采用的膜為分子篩膜、Si0 2膜或PVA膜。
8. 根據權利要求1所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收工藝，其特征在于：所 述的回收丙酮返回至海藻纖維絲脫水步驟中；加熱蒸餾產生的重組分經過陶瓷膜分離之 后，透過液返回至海藻纖維絲脫水步驟中；陶瓷膜是指陶瓷超濾膜；所述的陶瓷超濾膜的 截留分子量是在2000(T200000Da。
9. 海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于：包括有依次連接的海藻纖 維絲脫水槽（1)、前級蒸發器（4)、后級蒸發器（8)和滲透汽化膜分離器（9);滲透汽化膜分 離器（9)的滲透側與海藻纖維絲脫水槽（1)相連接。
10. 根據權利要求9所述的海藻纖維絲生產廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于：前 級蒸發器（4)的底部與陶瓷超濾膜（2)的進口相連接，陶瓷超濾膜（2)的滲透側與海藻纖維 絲脫水槽（1)連接；陶瓷超濾膜（2)截留分子量在2000(T200000Da之間；陶瓷超濾膜（2) 截留分子量是l〇〇〇〇〇Da ;滲透汽化膜分離器（9)的滲透側通過滲透液冷凝器（10)與精餾 塔（13)的入口連接，精餾塔（13)的塔頂連接于滲透汽化膜分離器（9)的入口；滲透汽化膜 分離器（9)內采用的滲透汽化膜的材料選自分子篩膜、Si0 2膜或PVA膜；前級蒸發器（4)依 次通過冷凝器（5)、丙酮母液罐（6)連接于后級蒸發器（8);滲透汽化膜分離器（9)的料液側 通過成品冷卻器（14)、成品罐（15)連接于海藻纖維絲脫水槽（1);滲透汽化膜分離器（9)與 成品冷卻器（14)之間的管路和丙酮母液罐（6)與后級蒸發器（8)之間的管路是通過預熱器 (7)進行換熱連接。
【文檔編號】C07C45/78GK104119214SQ201410295546
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】余從立, 楊龍, 顧學紅, 慶祖森 申請人:江蘇九天高科技股份有限公司