[发明专利]氧化叔胺类物质水溶液的浓缩方法及浓缩系统

说明书

技术领域

本发明涉及纤维制造技术领域，更具体地，涉及一种氧化叔胺类物质水溶液的蒸发方法及浓缩系统。

背景技术

氧化叔胺类物质是一种重要的化学原料，不但对皮肤具有亲和性和较低伤害性，而且具有超强的洗涤能力和杀菌能力，被广泛应用于化妆品、洗涤剂、杀菌剂、表面活性剂等领域。在化学纤维制造领域中，氧化叔胺类物质重要品种N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）被用作溶解纤维素，并用以制造纤维和无纺布，用这种方法制造的纤维被命名为Lyocell纤维，中文名称为莱赛儿纤维，俗称天丝。

Lyocell纤维是从含水的纺丝凝固浴槽中沉淀出来的，然后经水洗过程脱除纤维中含有的NMMO溶剂，水洗液再被送往凝固浴槽中。在这种情况下，水洗液含有5～30%的NMMO溶剂，其余除少量杂质外绝大部分是水分。水洗液经过过滤、絮凝、离子交换等常用方法纯化之后，NMMO的浓度提高到至60～87%，然后再进行溶解纺丝，实现溶剂的循环利用。

由上述描述可以看出，Lyocell纤维生产过程存在着一个NMMO溶剂由高浓度稀释至低浓度素，然后经过纯化、浓缩提高至高浓度的无限循环过程。当NMMO溶液处于高浓度状态时，能够溶解纤维素；当NMMO溶液稀释至低浓度时，会释放出纤维素。在这个循环过程中，水被添加进去又被蒸发出来，消耗掉了大量的能量，可以说Lyocell纤维生产80%以上的能源消耗均发生在这个环节。

在现有氧化叔胺蒸发方法中，大部分采用直接蒸发方法，即采用蒸汽直接加热氧化叔胺类物质水溶液，在常压或真空状态下脱除溶液中的水分。由于没有明显的节能措施，氧化叔胺脱除水分的过程需要消耗大量的能量。以Lyocell纤维为例，用现有方法生产一吨纤维需要消耗30～50吨蒸汽，仅蒸汽消耗一项就占去了生产成本的四分之一以上，严重影响了Lyocell纤维的生产发展。

在公开号为CN02150217.0的中国专利发明中公开了一种低浓度溶剂通过吸附、解析来增稠溶剂的方法。然而，这种方法仅适用于将浓度较低的NMMO溶剂增稠至10%以下，不能再进一步提高其浓度，是一种处理极稀溶剂的方法。一般情况下，NMMO溶解纤维素所需要的浓度均在60%以上，因此该方法不能适用于NMMO日常生产中的蒸发脱水。

发明内容

为了解决氧化叔胺类物质水溶液在蒸发过程中存在的能量消耗过大问题，本发明一方面提供了一种氧化叔胺类物质水溶液的浓缩方法。该方法通过压缩二次蒸汽使得二次蒸汽温度得到提高，然后将二次蒸汽送入到蒸发器中，替代一次蒸汽，作为氧化叔胺类物质水溶液蒸发的热源。本发明提供的方法大大减少了水蒸汽的消耗，从而减少了能量消耗。

本发明提供的氧化叔胺类物质水溶液的浓缩方法包括以下步骤：步骤S1，将氧化叔胺类物质水溶液由室温升至第一温度；步骤S2，将具有第一温度的氧化叔胺类物质水溶液输送至蒸发器中进行蒸发处理工艺，氧化叔胺类物质水溶液由第一温度升高至第二温度；其中，第二温度控制在65-120摄氏度，蒸发器内的物料压力控制在-0.095MPa至0.3MPa；步骤S3，将蒸发器产生的水蒸汽输送至蒸汽压缩机进行压缩，得到的压缩气体作为热源输送至所述蒸发器，蒸发器产生的浓缩液体输送至蒸汽分离室；循环实施所述步骤S2至S3，收集浓缩液体。

优选地，上述步骤S1包括将氧化叔胺类物质水溶液输送至预热器，加热所述预热器，使得氧化叔胺类物质水溶液加热至第一温度。优选地，用于加热上述预热器的升温介质可以是水蒸汽、热水或导热热媒，更优选地，升温介质为蒸发器产生的冷凝水。

优选地，在上述步骤S1之前，还包括向氧化叔胺类物质水溶液中添加pH调节剂和稳定剂的预处理步骤，优选地，通过加入pH调节剂将氧化叔胺类物质水溶液的pH值调节至pH7至11，稳定剂的加入浓度为50至1000ppm。更优选地，上述pH调节剂选自盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸盐中的一种或两种以上混合物，上述稳定剂选自双氧水、没食子酸丙酯、抗氧剂1010、草酸、磷酸、亚磷酸酯类中的一种或两种以上混合物。

在本发明提供的具体实施方式中，步骤S2中的蒸发处理工艺采用单效蒸发形式或多效蒸发形式。

优选地，上述单效蒸发形式包括以下步骤：实施步骤S1，将氧化叔胺类物质水溶液由室温升至第一温度；实施步骤S2，其中上述蒸发器为单效蒸发器；实施步骤S3，将上述蒸发器产生的水蒸汽输送至蒸汽压缩机进行压缩，得到的压缩气体作为热源输送至蒸发器，蒸发器产生的浓缩液体输送至蒸汽分离室。