海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)用海藻纖維絲繃帶生產(chǎn)廢丙酮脫水劑回收裝置，包括有依次連接的海藻纖維絲脫水槽、前級(jí)蒸發(fā)器、后級(jí)蒸發(fā)器和滲透汽化膜分離器；前級(jí)蒸發(fā)器的底部與陶瓷超濾膜的進(jìn)口相連接，陶瓷超濾膜的滲透?jìng)?cè)與海藻纖維絲脫水槽連接；滲透汽化膜分離器的滲透?jìng)?cè)通過(guò)冷卻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。本實(shí)用新型工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，安全系數(shù)高，設(shè)備投資少，能量利用率高，整套工藝占地面積小，設(shè)備高度低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，屬滲透汽化膜應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]丙酮是無(wú)色易揮發(fā)易燃液體，微有香氣。能溶于水、乙醇、乙醚及其他有機(jī)溶劑中。丙酮是重要的有機(jī)合成原料，用于生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂，聚碳酸酯，有機(jī)玻璃，醫(yī)藥，農(nóng)藥等。亦是良好溶劑，用于涂料、黏結(jié)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(huán)氧樹(shù)脂、聚異戊二烯橡膠、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料。在無(wú)煙火藥、賽璐珞、醋酸纖維、噴漆等工業(yè)中用作溶劑。在油脂等工業(yè)中用作提取劑。
[0003]醫(yī)用海藻纖維絲繃帶核心材料為海藻纖維絲，纖維絲經(jīng)紡絲織布后形成醫(yī)用繃帶。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)醫(yī)用海藻纖維絲繃帶的研究，已逐步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。海藻纖維絲作為醫(yī)用繃帶生產(chǎn)過(guò)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(jīng)過(guò)紡絲工藝后形成纖維絲，該過(guò)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(fā)特性，既可對(duì)纖維絲進(jìn)行脫水分絲，也可通過(guò)簡(jiǎn)單的烘干，使其無(wú)法殘留至纖維絲內(nèi)。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(duì)纖維絲工業(yè)生產(chǎn)中脫水分絲效率影響較大，從而使其無(wú)法重復(fù)使用。若直接廢棄，既浪費(fèi)，又污染環(huán)境，不符合節(jié)能減排的發(fā)展要求，需進(jìn)行進(jìn)一步的處理進(jìn)行循環(huán)利用。
[0004]由于丙酮與水并無(wú)共沸點(diǎn)，目前丙酮最常見(jiàn)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(jìn)一步脫水能耗高。另外，由于該套纖維絲工藝處于室內(nèi)生產(chǎn)，對(duì)于設(shè)備高度有要求。而采用精餾方法能耗高，設(shè)備高度較高，不適合用于該類(lèi)生產(chǎn)工藝。為了降低回收能耗，降低生產(chǎn)成本，特開(kāi)發(fā)出適合該類(lèi)生產(chǎn)工藝的清潔、占地面積小、設(shè)備高度低的高效丙酮脫水回收工藝。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提出一種海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置。采用該裝置時(shí)，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，安全系數(shù)高，回收率高，能量利用率高，整套工藝占地面積小，設(shè)備高度低，清潔無(wú)污染的特點(diǎn)。
[0006]技術(shù)方案:
[0007]海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收工藝，包括如下步驟:將對(duì)來(lái)自海藻纖維絲脫水產(chǎn)生的廢丙酮母液進(jìn)行加熱蒸餾，餾出物再經(jīng)過(guò)預(yù)熱、蒸發(fā)后，送入滲透汽化膜分離器，料液側(cè)得到回收丙酮。
[0008]作為優(yōu)選，餾出物預(yù)熱、蒸發(fā)后至8(Tl30°C。
[0009]作為改進(jìn)，滲透汽化膜分離器的滲透液和蒸發(fā)后產(chǎn)生的釜底殘液返回到尾氣吸收罐后經(jīng)精餾塔進(jìn)一步回收，塔頂產(chǎn)生的丙酮返回至滲透汽化膜分離器進(jìn)行脫水分離。
[0010]作為改進(jìn)，回收丙酮返回至海藻纖維絲脫水步驟中。
[0011]作為改進(jìn)，加熱蒸餾產(chǎn)生的重組分經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離之后，透過(guò)液返回至海藻纖維絲脫水步驟中。優(yōu)選的，陶瓷膜是指陶瓷超濾膜；更優(yōu)選的，所述的陶瓷超濾膜的截留分子量是在 2000(T200000Da。
[0012]本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，海藻纖維絲生產(chǎn)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(jí)蒸發(fā)器、后級(jí)蒸發(fā)器和滲透汽化膜分離器；滲透汽化膜分離器的滲透?jìng)?cè)與海藻纖維絲脫水槽相連接。
[0013]作為改進(jìn)，前級(jí)蒸發(fā)器的底部與陶瓷超濾膜的進(jìn)口相連接，陶瓷超濾膜的滲透?jìng)?cè)與海藻纖維絲脫水槽連接；陶瓷超濾膜截留分子量最優(yōu)是在2000(T200000Da之間，更優(yōu)是lOOOOODa。
[0014]作為改進(jìn)，滲透汽化膜分離器9的滲透?jìng)?cè)通過(guò)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。
[0015]作為改進(jìn)，滲透汽化膜分離器內(nèi)采用的滲透汽化膜的材料是優(yōu)先透水膜，更優(yōu)是選自分子篩膜、S12膜或PVA膜；最優(yōu)選為分子篩膜。
[0016]作為改進(jìn)，前級(jí)蒸發(fā)器依次通過(guò)冷凝器、丙酮母液罐連接于后級(jí)蒸發(fā)器；滲透汽化膜分離器的料液側(cè)通過(guò)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(jí)蒸發(fā)器之間的管路是通過(guò)預(yù)熱器進(jìn)行換熱連接。
[0017]有益效果
[0018]與傳統(tǒng)工藝相比，本實(shí)用新型通過(guò)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(chǎn)品，回收率高；本實(shí)用新型的滲透汽化脫水整套設(shè)備占地面積小，高度較低，設(shè)備基建簡(jiǎn)單，安全系數(shù)高，丙酮泄露量少，操作簡(jiǎn)單，適合室內(nèi)操作，能耗降低50%以上。本實(shí)用新型針對(duì)海藻纖維絲生產(chǎn)工藝，將將滲透汽化膜脫水設(shè)備鑲嵌于該工藝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，減少高純度丙酮的投入量，生產(chǎn)成本降低了30飛0%。本實(shí)用新型對(duì)滲透液與尾氣中含有的少量丙酮，同樣也進(jìn)行了回收，該過(guò)程能耗較低，減少了丙酮的排放量，增加了丙酮的回收率；本實(shí)用新型整套設(shè)備采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，隔絕空氣中的水分、氧氣與丙酮的接觸，增加了設(shè)備操作的安全系數(shù)，且有利于獲得較低水含量的丙酮。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑回收工藝流程圖；
[0020]其中I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(jí)蒸發(fā)器，5是冷凝器，6是丙酮母液罐，7是預(yù)熱器，8是后級(jí)蒸發(fā)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(chǔ)罐。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型主要涉及海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑回收工藝，在海藻纖維的制備過(guò)程中，常使用含鈣離子的水溶液作凝固浴當(dāng)海藻酸鈉從噴絲孔擠出到凝固浴中時(shí)，海藻酸鈉大分子中兩均聚的G嵌段經(jīng)過(guò)協(xié)同作用相結(jié)合，中間形成了鉆石形的親水空間，當(dāng)這些空間被Ca2+占據(jù)時(shí)，Ca2+與G上的多個(gè)氧原子發(fā)生鰲合作用，使得海藻酸鏈間結(jié)合得更緊密，協(xié)同作用更強(qiáng)，鏈一鏈間的相互作用最終將會(huì)導(dǎo)致三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即凝膠的形成，即形成不溶于水的海藻酸鈣纖維。
[0022]針對(duì)在很低濃度下而黏度很高的問(wèn)題，可以通過(guò)在紡絲液中加入其他聚合物或表面活性劑來(lái)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(PEO)的共混溶液進(jìn)行紡絲，制備出了光滑連續(xù)的纖維，這是由于PVA和PEO中均含有-OH，它可以與海藻酸鈉中的-COCT形成強(qiáng)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(nèi)的靜電排斥力隨之減小，使得紡絲液黏度降低，同時(shí)會(huì)使紡絲液的電導(dǎo)率降低，也可以改善海藻纖維的強(qiáng)力和彈性。另外，針對(duì)紡絲液中海藻酸鈉分子鏈中有效鏈纏結(jié)較少的問(wèn)題，通過(guò)在紡絲液中加入共溶劑丙三醇予以解決，丙三醇的強(qiáng)極性可以破壞海藻酸鈉分子鏈內(nèi)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(jié)，降低了溶液的表面張力和電導(dǎo)率，由此改善了海藻酸鈉的可紡性,紡成的絲經(jīng)交聯(lián)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。
[0023]在經(jīng)過(guò)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(jìn)行脫除，因此，廢丙酮中會(huì)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(zhì)，為其回收再利用帶來(lái)困難。
[0024]基于上述的工藝和問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑回收工藝中，首先將廢丙酮進(jìn)行加熱蒸餾，溫度控制在60~100°C，丙酮和水作為輕組分轉(zhuǎn)為氣相，去除廢丙酮中的其他有機(jī)成分及雜質(zhì)，如果溫度過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)量偏小，丙酮的回收率降低，不能達(dá)到工程所需要；如果溫度過(guò)高時(shí)，雖然氣相的蒸發(fā)量相對(duì)也較大，但是會(huì)使其它的一些有機(jī)雜質(zhì)也進(jìn)入至氣相，這些有機(jī)雜質(zhì)會(huì)影響到滲透汽化的分離過(guò)程，使通量降低，在一個(gè)最優(yōu)的實(shí)施例中為80°C ;接下來(lái)，氣相物料冷卻后通過(guò)泵輸入預(yù)熱器與蒸發(fā)器進(jìn)行升溫，使其溫度提高至8(T13(TC，在一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例中是105°C，以蒸汽形式進(jìn)入滲透汽化膜分離機(jī)組進(jìn)行脫水處理，此時(shí)的丙酮/水蒸汽中的含水量一般是在5~20wt.%之間，滲透?jìng)?cè)通過(guò)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(jìn)入尾氣吸收罐后經(jīng)精餾塔進(jìn)一步回收。在滲透汽化膜的料液側(cè)，得到的是氣態(tài)的回收丙酮，其含水量一般為0.0f 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(cè)的表壓可以為O~0.5MPa，滲透?jìng)?cè)的絕壓可以為10(Tl2000Pa，在一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例當(dāng)中，料液側(cè)的表壓是0.3 MPa，滲透?jìng)?cè)的絕壓是lOOOPa。滲透液當(dāng)中主要是含水，但是也會(huì)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(jīng)泵輸入精餾塔，進(jìn)行精餾處理，塔頂?shù)玫胶欢ㄋ康谋?，這部分的丙酮可以再返回至滲透汽化膜分離器中進(jìn)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(yōu)選是由1~100個(gè)膜分離器串聯(lián)、并聯(lián)或兩種方式組合構(gòu)成；膜分離器采用的膜可以為分子篩膜、S12膜或PVA膜等優(yōu)先透水膜，優(yōu)選為分子篩膜。
[0025]在對(duì)丙酮進(jìn)行蒸餾的過(guò)程中，一般會(huì)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(zhì)，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(duì)釜底液進(jìn)行過(guò)濾，去除其中的一些大分子雜質(zhì)、膠體等，陶瓷膜是采用陶瓷超濾膜，其截留分子量最優(yōu)是在2000(T200000Da之間，在一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例當(dāng)中是lOOOOODa，可以去除掉釜底液中的殘?jiān)?、膠體、一些大分子量或者團(tuán)聚的海藻酸鈉和海藻酸鈉，避免這些物質(zhì)重新進(jìn)入至脫水槽中影響到海藻纖維正常的脫水、干燥過(guò)程，可以避免出現(xiàn)纖維強(qiáng)度不高的問(wèn)題。而陶瓷膜可以將丙酮透過(guò)，有利于這些物質(zhì)的再利用。
[0026]本實(shí)用新型中所述的百分比，在無(wú)特殊說(shuō)明的情況下，都為重量百分比。
[0027]實(shí)施例1
[0028]醫(yī)用海藻纖維絲繃帶生產(chǎn)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(chǔ)罐16將丙酮供入海藻纖維絲脫水槽I進(jìn)行海藻纖維的脫水操作，再將來(lái)自海藻纖維絲脫水槽I后的廢丙酮送入廢丙酮母液罐3，再通過(guò)供料泵輸入前級(jí)蒸發(fā)器4，進(jìn)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(jīng)過(guò)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(jìn)入預(yù)熱器7與后級(jí)蒸發(fā)器8中加熱，蒸發(fā)器頂部溫度控制在90°C。從蒸發(fā)器頂部出來(lái)的含水1wt.%的丙酮蒸汽進(jìn)入滲透汽化膜分離器9進(jìn)行分離。該分離機(jī)組是由10組NaA分子篩膜串聯(lián)構(gòu)成的膜分離器，料液側(cè)表壓為0.2MPa，滲透?jìng)?cè)連接于真空泵11，通過(guò)抽真空，其絕壓控制在lOOOPa，滲透汽化膜分離器的料液控制在9(Tl05°C，從膜分離機(jī)組分離出的丙酮蒸汽與蒸餾過(guò)的丙酮母液經(jīng)預(yù)熱器7充分進(jìn)行熱交換后，經(jīng)成品冷卻器14進(jìn)一步冷卻后作為產(chǎn)品收集于成品罐15，脫水得到的精制丙酮補(bǔ)加一定量的新鮮丙酮后進(jìn)入海藻纖維絲脫水槽作為脫水劑重新使用。同時(shí)，滲透?jìng)?cè)通過(guò)滲透液冷凝器10得到的滲透液冷凝后，進(jìn)入尾氣吸收罐12，經(jīng)泵輸入精餾塔13，塔頂?shù)玫胶s在8~10 wt.%的丙酮溶液與前級(jí)蒸發(fā)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(jié)果如表1所示。
[0029]表1
[0030]

【權(quán)利要求】
1.海藻纖維絲生產(chǎn)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(I)、前級(jí)蒸發(fā)器(4)、后級(jí)蒸發(fā)器(8)和滲透汽化膜分離器(9);滲透汽化膜分離器(9)的滲透?jìng)?cè)與海藻纖維絲脫水槽(I)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:前級(jí)蒸發(fā)器(4)的底部與陶瓷超濾膜(2)的進(jìn)口相連接，陶瓷超濾膜(2)的滲透?jìng)?cè)與海藻纖維絲脫水槽(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:陶瓷超濾膜(2)截留分子量在2000(T200000Da之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:陶瓷超濾膜(2)截留分子量是lOOOOODa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:滲透汽化膜分離器(9)的滲透?jìng)?cè)通過(guò)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:滲透汽化膜分離器(9)內(nèi)采用的滲透汽化膜的材料選自分子篩膜、S12膜或PVA膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于:前級(jí)蒸發(fā)器(4 )依次通過(guò)冷凝器(5 )、丙酮母液罐(6 )連接于后級(jí)蒸發(fā)器(8 );滲透汽化膜分離器(9)的料液側(cè)通過(guò)成品冷卻器(14)、成品罐(15)連接于海藻纖維絲脫水槽(I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海藻纖維絲生產(chǎn)廢丙酮脫水劑的回收裝置，其特征在于: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(jí)蒸發(fā)器(8)之間的管路是通過(guò)預(yù)熱器(7)進(jìn)行換熱連接。
【文檔編號(hào)】C07C45/78GK203960091SQ201420348418
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】余從立, 楊龍, 顧學(xué)紅, 慶祖森 申請(qǐng)人:江蘇九天高科技股份有限公司