1、化学工程师Sum335No.8ChemicalEngineerDOI:10.16247/ki.23-1171/tq.20230893生产与技术改造2023年第8 期新型萃取精馏回收废水中乙睛工艺技术王欢，崔乐乐（沈阳科技学院，辽宁沈阳110 16 7）摘要：由于乙腈与水能形成共沸物，所以常规精馏工艺无法将其分离。本文研究了离心萃取与连续精馏相结合的分离工艺分离乙睛水二元混合物。依据萃取剂成本低、易回收的原则，从一系列萃取剂中筛选出适合本组合工艺的萃取剂。实验结果表明，以二氯甲烷作为萃取剂,萃取有机相的微量水含量最低为0.4%；采用离心萃取法比普通搅拌萃取所得水相中乙腈含量低，为0.9%；连续精
2、馏工艺提高了萃取剂的使用效率，乙腈回收率高于8 5%，萃取剂损失约15%，节能环保。关键词：萃取剂；连续精馏；乙腈废水；绿色节能中图分类号：TQ028；New extractive distillation technology for acetonitrile recovery from wastewater(Shenyang Institute of Science and Technology,Shenyang 110167,China)Abstract:Because acetonitrile and water can form azeotrope,they cannot be se
3、parated by conventionaldistillation process.The topic studied the combination of centrifugal extraction and continuous distillation separationof acetonitrile-water binary mixture technology.Based on the principle of low cost and easy recovery of extractant,the suitable extractant for the combined pr
4、ocess was selected from a series of extractants.The experimental resultsshowed that with dichloromethane as extractant,the content of trace water in organic phase extraction was at least0.4%;The content of acetonitrile in aqueous phase obtained by centrifugal extraction is 0.9%,lower than thatobtain
5、ed by ordinary stirring extraction;Continuous distillation process improves the use efficiency of extractants,acetonitrile recovery rate is higher than 85%,extraction agent loss about 15%,which is energy-saving andenvironmentallyfriendly.Key words:extraction agent;continuous distillation;acetonitril
6、e wastewateri green energy saving乙是一种重要的化工原料，同时也是一种重要的有机溶剂。在生产过程中,不可避免地出现乙腈与水及其它杂质混在一起的情况,产生乙腈废水。在实际生产过程中，经常需要将乙腈从乙腈废水中分离出来重新使用，然而乙腈和水在常压下形成共沸物111,普通精馏分离困难!2 1,萃取精馏是常用的方式131。目前，将乙腈-水混合物系进行常规分离的主要工艺有：变压精馏141、盐效萃取与精馏工艺15 萃取精馏16 1、渗透蒸发等17 1。变压精馏法采用减压精馏和加压精馏相结合的收稿日期：2 0 2 2-12-2 3作者简介：王欢（198 2-），女，汉，山西孟
7、县人，副教授，2 0 0 8 年毕业于沈阳化工大学化学工艺专业，硕士研究生，主要研究方向：化学工程，环保工程及工业催化领域新技术开发及工程化应用。文献标识码：AWANG Huan,CUI Le-le方法进行乙腈水物系的分离。此法第一步将乙腈-水混合物粗蒸得到乙腈含量为8 5%的共沸物；第二步采用一个塔加压精馏、另一个塔减压精馏，通过不同的压力变化来改变乙腈-水的共沸组成，最终得到高含量的乙睛。其工艺操作复杂，设备投资较大。盐效萃取与精馏工艺中,回收盐存在管路堵塞问题。渗透蒸发工艺处理能力有限。这些处理方法不同程度的存在复杂、设备成本高以及分离效率低、能量消耗高、乙腈收率低等问题。采用萃取和精馏
8、相结合的分离工艺来分离乙腈废水可以得到高纯度的乙腈，但在乙腈萃取过程中常用的萃取剂乙二醇沸点高，回收能耗大，须选择更适合的萃取剂。本课题通过对一系列萃取剂的实验筛选考察，选取一种沸点低、易回收的萃取剂,并采用离心萃取强化物系内萃取剂的传质过程；精馏工段采用连续精馏工艺，易于操作、系统稳定、耗能低、安全、绿色94环保。1实验部分1.1药品与仪器设备丙三醇（南京松冠生物科技有限公司）乙二醇（山东海骏进出口贸易有限公司）喹啉（广州胜创生物科技有限公司）吗琳（湖北成丰化工有限公司）、苯甲醇（东莞市和润生物科技有限公司）、吡啶（上海富蔗化工有限公司）、苯胺（山东旭晨化工科技有限公司）、二氯甲烷（山东拉雅
9、化学有限公司），以上试剂均为分析纯；乙腈废水（江苏某化工企业）。CTL50-N型离心萃取装置（合肥通用环境控制技术有限责任公司）;XL-JLG100型分相罐（山东一博环保机械有限公司）;GXCQ-500型萃取剂罐（上海辉展实验设备有限公司）;PT-1500L型乙睛废水罐（重庆赛普实业有限公司）;2 J-X2.0/25型萃取剂计量泵（上海中成泵业制造有限公司）;QHX-250型乙睛废水计量泵（广东企华工业设备有限公司）；BZ600型二氯甲烷回收塔（浙江创兴化工设备有限公司）；BZ600型乙睛回收塔（天津新宇华创科技有限公司）。1.2实实验方法冷冻盐水回水冷冻盐水上水王欢等：新型萃取精馅回收废水中
10、乙睛工艺技术混合液2023年第8 期1.2.1萃取剂的选择萃取精馏的关键要素之一是萃取剂的选择，它关乎到精馏工艺的难易，也是提高萃取生产能力和降低能耗的根本途径。萃取剂的选择主要考虑以下几方面：（1)选择性好，萃取剂和乙腈的缔合性好；（2)化学稳定性好，不会产生分解或水解；(3)易与原料液分层；（4)易分离，和水及乙腈都容易分离；(5)毒性低和操作安全；（6)经济性好。工业生产中萃取剂选择满足如下条件：萃取剂沸点与被分离组分沸点温差较大，萃取剂选择性高，溶解能力大,与被分离物不发生化学反应,也不形成共沸组分18 。乙腈-水物系是强极性共沸物系,为了破坏其共沸点，必须引入强极性物质，根据萃取剂总
11、体选择原则，并通过查阅文献性质对比，选取以下8 种萃取剂：丙三醇、乙二醇、喹啉、吗琳、苯甲醇、吡啶、苯胺、二氯甲烷。1.2.2萃取剂的筛选分别取上述一定量的萃取剂与含乙腈废水混合，各搅拌一定时间,转移至分液漏斗中,再静置数分钟,取萃取有机相进行微量水含量分析。1.2.3萃取工艺流程图及离心萃取工艺简述(1)萃取工艺流程图MV0103DN25MV0101V0102萃取相PG萃取剂进料XDN25P0101V0101P0101萃取剂罐萃取剂计量泵（2)离心萃取工艺流程简述开启离心机萃取装置V0101,待萃取装置稳定后，分别开启萃取剂计量泵P0101、乙腈废水计量泵P0102,控制萃取剂进PGXDN2
12、5乙腈废水进料DN25P0102V0102P0102乙腈废水罐乙腈废水计量泵图1离心萃取工艺流程图Fig.1 Centrifugal extraction process flow sheet料量及乙腈废水进料量，萃取剂与含乙腈废水在管路中混合后注入离心萃取装置V0103，经离心萃取装置V0103高速分散后流人分相罐V0104，混合液V0104DN25DN25萃余相V0103离心萃取装置V0104分相罐2023年第8 期在分相罐V0104内经慢速搅拌降温后静止分层，控制分相罐V0104内液体的温度，萃取有机相精馏备用，平行做3次实验。王欢等：新型萃取精馅回收废水中乙睛工艺技术D2951.2.4
13、连续精馏工艺流程模拟图及精馏工艺简述（1）连续精馏工艺流程模拟图COOLEREXHFEED1D22DW1W2W22-EXH：换热器T：塔COOLER：冷却器F：进料D：塔顶馏出液W：塔釜废液图2 连续精馏工艺流程模拟图Fig.2Continuous distillation process flow simulation diagram（2 连续精馏工艺简述T1塔为萃取剂二氯甲烷回收塔,填料为直径3mm玻璃弹簧，理论塔板数为16,萃取有机相进口位置为第10 块塔板，进料量为30 mLmin-1,塔顶回流比控制为2:1,回收含微量水的萃取剂二氯甲烷，塔釜流出液为含有高沸点物质的乙腈混合液进人T，
14、T 2 为乙腈回收塔，填料为直径3mm玻璃弹簧,理论塔板数为10,萃取有机相进口位置为第6 块塔板，塔顶回流比控制为1：1。2丝结果与讨论2.1萃取剂的确定分别取前述8 种萃取剂2 0 0 mL与10 0 mL含乙废水混合，各搅拌30 min，转移至分液漏斗中，再静置15min,取萃取有机相进行微量水含量分析，通过萃取有机相的微量水含量来确定萃取剂的选择。分析结果见表1。表1不同萃取剂萃取有机相的微量水含量Tab.1 Contents of trace water in organic phase extractedbydifferent extractants萃取剂沸点/丙三醇290乙二醇1
15、97.3喹啉238吗琳128.3苯甲醇205.7吡啶115.3苯胺184.4二氯甲烷39.8通过比较分析，乙腈的沸点是8 1 8 2,二氯甲烷的沸点是39.8，二者沸点相差大，不共沸，有利于精馏塔分离。二氯甲烷毒性小，稳定性好，水中溶解度低,又易于和乙分离；二氯甲烷与乙腈互溶性好，经过萃取所得到的有机相中水含量低于其他溶剂萃取得到的有机相中的水含量，且价格低廉、溶剂易得。因此，通过实验确定，本研究选取二氯甲烷作为乙腈的萃取剂。2.2去萃取方式的选择控制萃取剂进料量为2 0 0 mLmin1,乙腈废水进料量为10 0 mLmin=1,混合后流经离心萃取罐，高速分散后流入分相罐，混合液在分相罐内经
16、慢速搅拌降温后静止分层，控制分相罐内液体温度为8 9，萃取有机相精馏备用。取水相进行乙腈含量分析,平行做4次实验，所得分析结果与普通搅拌萃取水相乙腈含量分析结果对比,确定萃取方式,结果见表2。表2 离心萃取与普通搅拌萃取所得水相中乙腈含量Tab.2Content of acetonitrile in aqueous phase obtainedby centrifugal extraction and ordinary stirring extraction实验编号123微量水/%41.6均值0.82.02.50.60.81.30.4水相中乙含量/%离心萃取普通搅拌0.83.21.12.50.
17、73.01.04.00.93.2由表2 可见，离心萃取效率是普通搅拌萃取效率的3 4倍，离心萃取比普通搅拌萃取能更有效的把水中的乙腈萃取出来，提高了乙腈的回收率,因此，确定采用离心萃取方式。2.3连续精馏工艺系统热利用率塔顶气态乙腈预热萃取有机相后回收，提高了精馏系统的热利用率。平行3次精馏实验，得到乙睛回收率及萃取剂损失，结果见表3。96Tab.3Experimental data of continuous distillation process实验乙腈含水乙睛含量乙腈回收率萃取剂损失次数/%10.2720.2030.25由表3可见，连续精馏塔顶气态乙腈含量均高于9 9%，并经二氯甲烷萃
18、取后回收，乙腈回收率均高于8 5%，萃取剂损失约15%。这是由于二氯甲烷汽化潜热小，大大降低了连续精馏分离乙腈和萃取剂的能耗。3结论本文探讨了萃取精馏技术在回收乙腈废水中的应用，选取二氯甲烷为萃取剂，选择离心萃取的方式,研究了连续精馏工艺中乙睛回收率、萃取剂的损失等。综合分析，萃取精馏技术能耗较低，节能环保，更适用于乙腈-水体系的分离。王欢等：新型萃取精馅回收废水中乙睛工艺技术表3连续精馏工艺实验数据/%/%99.58699.68899.3852023年第8 期参考文献1徐仁萍，乙睛回收新工艺J.天津化工，2 0 10,2 4（5)：35-37./%2穆光照.实用溶剂手册M.上海：上海科技出版
19、社，1990.153李成帅等.萃取精馏隔壁塔三种等价模型分离乙腈水体系流17程模拟与优化J.天然气化工（c1化学与化工),2 0 2 1，46（3)：1894-99.4李忠杰.高纯乙腈精制工艺技术开发与应用J.石油化工,2 0 0 1,30(10):785-788.5许文友，乙腈水氟化钾及乙水碳酸钾液液相平衡数据的测定和关联J.化工学报，2 0 0 1,52（8）：7 42-7 456周金波.共沸混合物的间歇萃取精馏分离研究D.天津：天津大学化学工程研究所，2 0 0 57B.Vijaya Kumar Naidu,S.D.Bhat,M Sairam,et al.Comparison of th
20、epervaporation separation of a water-acetonitrile mixture withzeolite-filled sodium alginate and poly(vinyl alcohol)-polyanilinesemi-interpenetrating polymer network membranes J.Journal ofApplied Polymer Science,2005,96(5):1968-1978.8 周金波，崔现宝,董炳利，等.间歇萃取精馏分离乙腈水体系J.化学工业与工程,2 0 0 9,2 6（6)：48 2-48 6.(上接
21、第7 9页）9刘泽晖，陈蔚燕.非离子表面活性剂复配体系泡沫性的研究J.现代化工,2 0 2 2,42(2)：32 9-331;337.【10 李居龙，丁凤美,周翔,等.不同乙氧基链长香兰素基非离子表面活性剂的起泡性J.日用化学工业，2 0 19,49（7)：419-42 5.11董星彤，王向东，孙晓红，等.密度泛函理论在聚合物发泡领域中的应用研究进展J.中国塑料，2 0 2 1,35（7)：12 6-133.12Mina D R,Long X,Ali T,et al.Synergy of surface-treatednanoparticle and anionic-nonionic surf
22、actant on stabilization ofnatural gas foamsJ.Colloid Surface A,2018,550:176-185.133王维恒，陆俊华，韩倩.二元复合型泡排剂cOG的研制及现场试验J.石油钻探技术,2 0 2 2,50（3)：119-12 4.14吴秋伯，郭东红，杨晓鹏，等.排水采气用起泡剂研究及应用进展J.精细与专用化学品，2 0 2 2,30（3)：1-6.15Wu J,Jia W,Zhang R,et al.The development and field test of highefficient foam unloading agent
23、 based on Gemini surfactant andnanomaterialsJ.Advances in Chemical Physics,2019,19(6):9-14.【16 蒋一欣，刘成，高浩宏，等.昭通国家级页岩气示范区泡沫排水采气工艺技术及其应用J.天然气工业，2 0 2 1,41(S1):164-170.17 文刘通，吴小丁，朱江，等.普光和元坝高含硫气田排水采气工艺实践J.石油机械，2 0 2 0,48（11)：8 4-8 9.183孙玉鹏，吴向阳，张颖，等.抗凝析油泡排剂SH-1的泡沫性能研究与应用J.应用化工，2 0 2 1,50（7)：18 6 7-18 6 9;
24、18 7 4.【19 瞿超超，刘正中,殷鸿尧,等.新型排水采气用抗凝析油泡排剂J.石油学报,2 0 2 0,41(7):8 6 5-8 7 4.20享郭秀鹏，赵众从，王历历，等.高温高压硅氧烷型泡排剂DK-3的研制与性能评价J.中国科技论文，2 0 2 2,17（5)：552-557.211任屹，李勇明，高文明，等.醇胺复合缓蚀剂制备方法及缓蚀性能影响因素研究J.现代化工，2 0 17,37（9)：10 2-10 6.22周侗.低压气井耐温抗盐抗油泡排剂研究D.北京：中国地质大学，2 0 2 0.23武俊文.温度响应型泡沫流体的研制与室内评价J.化学研究与应用，2 0 2 2,34（9）：2
25、199-2 2 0 5.24赖小娟，刘佩，赵倩云，等.一种甜菜碱Gemini泡排剂的制备及其性能J.石油化工，2 0 18，47(8)：8 48-8 54.25Robson C,Evaldo T,Ernandes T,et al.Foam glass using sodiumhydroxide as foaming agent:Study on the reaction mechanism insoda-lime glass matrix J.J.Non-Cryst Solids,2019,511(3):177-182.26熊春明，曹光强，张建军，等.适应中国主要气田的纳米粒子泡排剂系列J.石油勘探与开发，2 0 19,46（5：96 6-97 3.27 张双双，王滨，李志臻，等二氧化硅纳米颗粒增强起泡剂性能及影响因素研究J.化学研究与应用，2 0 2 0，32（11):196 0-1966.2 8 郑新权，师俊峰，曹刚，等.采油采气工程技术新进展与展望J.石油勘探与开发，2 0 2 2，49（3)：56 5-57 6.
