刘岭峰
（安阳九天精细化工有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 目前，国内DMF（N,N-二甲基甲酰胺）生产规模不断扩大，企业要实现环保生产和可持续发展，就必须解决好DMF装置中的尾气回收问题。安阳九天精细化工有限责任公司DMF装置中，DMF反应器及精馏Ⅰ塔（脱轻塔）的放空尾气用水2次吸收后，产生一定量的污水，未被吸收的尾气直排大气，造成二甲胺、甲醇等有用组分大量流失，DMF装置生产成本增加，且对环境造成严重影响，并存在安全隐患。在对DMF装置放空尾气组分及含量充分分析统计的基础上，结合系统的实际情况，采取放空尾气分类治理的方案实现了DMF装置放空尾气污染物的“零排放”，有效降低了DMF的生产成本，缓解了因放空尾气排放带来的环保压力和安全隐患，达到了安全、节能、减排、增效的四重效果。
［关键词］ DMF；CO一步法；DMF反应器放空尾气；精馏塔放空尾气；回收治理；效益分析
［中图分类号］ TQ226.31［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2020）01-0047-03
0 引 言
N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为重要的化工原料以及性能优良的溶剂，主要应用于聚氨酯、腈纶、医药、农药、染料、电子等行业。近年来，随着我国环保形势的日益严峻，化工生产过程中废气的妥善处理（或治理）成为亟需解决的问题，如何将废气有效回收（或利用），以改善现场及周边环境成为当前困扰不少化工企业发展的头等大事。目前，国内DMF生产规模不断扩大，企业要实现环保生产和可持续发展，就必须解决好DMF装置中的尾气回收问题。以下就安阳九天精细化工有限责任公司（简称九天化工）CO一步法DMF装置中的尾气回收之研究与实践作一总结。
1 CO一步法DMF装置简介
生产DMF的方法较多，主要有甲酸酯化二步法、甲醇脱氢二步法及二甲胺和CO（反应）一步法。其中，CO一步法以价格低廉的二甲胺和CO为原料，具有生产工艺先进、节能及产品纯度高、适合大规模生产等优点，优于甲酸酯化二步法和甲醇脱氢二步法。
1.1 CO一步法合成DMF的反应机理
上述反应中，第一步反应进行得很慢，第二步反应进行得很快，第二步反应生成的DMF对第一步反应起着助催化的作用，整个反应过程的速率由第一步反应决定，且反应器中甲醇的有效浓度决定着整个反应的速率。因此，DMF反应器中的甲醇需维持在一个合适的浓度。
1.2 CO一步法DMF装置工艺流程
甲胺装置送来的合格二甲胺（DMA）和PSA-CO系统送来的精制CO，连同催化剂泵送来的催化剂，经计量后按一定配比进入DMF反应器；在DMF反应器中，二甲胺从反应器上部进入，与从DMF反应器下部进入的CO逆向接触并在一定温度、压力和催化剂作用下合成粗DMF产品；出DMF反应器的粗DMF产品进入蒸发过滤系统，脱除反应过程中产生的盐类晶体残渣后，从分离器上部以气相形式进入精馏塔，依次经过精馏Ⅰ塔（脱轻塔）、精馏Ⅱ塔（脱重塔）、精馏Ⅲ塔（气提塔）连续分离后得到精DMF产品，产品送往罐区。
1.3 产品质量指标（表1）
2 DMF反应器放空尾气
DMF装置实际生产中，因原料二甲胺中含有水、一甲胺和三甲胺，CO中含有水、CO2、O2等杂质，这些杂质会在 DMF反应器中不断地发生副反应而生成甲酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠等盐类物，这些盐类物在 DMF反应器中一般溶解度非常小，经反应器冷却器冷却降温后易达到过饱和状态，在反应器冷却器内、反应器循环进口管线内析出白色结晶而造成堵塞，因此原料中的杂质含量须严格控制。此外，也可通过调节反应器顶部放空气量来降低反应器内的杂质含量，以进一步达到减少副反应发生的目的，同时利于保证反应器压力在适宜的范围内。
九天化工DMF反应器中未反应的物料（二甲胺、甲醇等）从顶部出来后进入气体冷凝器（用循环水作为冷却介质），沸点较低的二甲胺、甲醇等经冷凝后返回DMF反应器，不凝气则进入尾凝器中进一步冷却，尾凝器中冷凝下来的冷凝液也返回DMF反应器内，其不凝气则作为放空气排放。几组DMF合成放空气成分分析数据见表2。
3 精馏塔放空尾气
粗DMF的精馏原理是利用粗DMF中各组分挥发度不同且不是共沸物的特点，通过加压精馏、真空精馏、气提的方式实现各组分的分离。
更多内容详见《中氮肥》2020年第1期