RTO焚烧系统遇到DMF该怎么办？

在大多数原料药或者中间体企业的生产过程中，经常会用到DMF（N，N－二甲基甲酰胺），对于含有DMF的有机废气高如何处置，我们今天着重分析。由于DMF独特的物理性质，可以溶解大多数的有机物和很多种无机物，因此被广泛用作溶剂，有万能溶剂之称。对于包括RTO系统在内的治理设备设计，我们需要根据其特性来制定治理流程各工艺。
DMF结构式如下：

其化学性质可以表述如下：

但是由于DMF的结构中含有醛基和二甲胺基团，所以其同时在各种化学转化的催化剂以及合成有机化学中许多官能团的供体。

一、DMF的不稳定性
纯DMF 是没有气味的，但工业级或变质的二甲基甲酰胺则有鱼腥味，因其含有二甲基胺类的杂质。纯的DMF在室温下很稳定，但是加热至其沸点（153℃）会缓慢分解。在氮气氛围下进行DSC和ARC分析，一直到350℃其状态稳定，未见其分解；但是在空气条件下，170℃即开始发生分解反应温度不同，分解产物也不一样，一般的分解产物为：三甲胺，甲胺，一氧化碳，二氧化碳，氢气等。

致使分解或产生危险的因素：
1. DMF在空气中和加热至沸时均很稳定，当温度高于350℃时即失水，生成一氧化碳和二甲胺。
2. 在酸，特别是强酸存在下DMF的水解可能是有害的，因为水解产物HCOOH可以进一步分解释放不可冷凝的气体，如CO，CO2和氢（H2）等
3. 在强碱如氢氧化钾（KOH)，氢氧化钠（NaOH）或氢化钙（CaH2）存在下在环境温度下长时间静置，则纯DMF明显分解。在强碱存在下DMF的分解释放的Me2NH已被用作Me2NH的原位来源以实现各种化学转化。
4. 其他的在DMF溶剂中的具有潜在危险的试剂还有：盐酸，硫酸，磷酸；氢化锂，氢化钠，氢化钙，醇钾，氯气，溴水，高锰酸钾，高氯酸；硼氢化钠，硼烷等。
二、DMF传统回收工艺
综上所述，可知DMF本身的理化性质可直接导致回收及处理均须谨慎考虑。传统DMF回收工艺采用：过滤、预热、二级减压浓缩除水、常压精馏、减压脱酸、常压脱胺（五塔三效工艺），可回收得到纯度99%的DMF。

回收过程中须考虑副反应，DMF与水遇热会水解，回收的每个环节须考虑水解产生的甲酸和二甲胺，当温度超过90℃时DMF发生热分解，当温度超过150℃时副产物甲酸则会分解成一氧化碳和水。具体反应过程如下：
a，DMF水解：
      C3H7NO + H2O → HCOOH + NH(CH3)2
b，DMF热分解：
      C3H7NO → CO + NH(CH3)2
c，甲酸分解：
      HCOOH → CO + H2O
d，二甲胺中和反应：
      NH(CH3)2 + H2SO4 → (CH3)2NH•H2SO4
三、不同情况的回收及处置方案
01废气所含为单一组分（或其余组分水溶性较差）
可采用水洗塔进行吸收，吸收装置的主体是三段吸收塔。在第一阶段吸收液采用循环富集DMF的水溶液，当循环液浓度中DMF浓度为15％-22％时，排放至待回收罐。
考虑到该阶段的主要目的为降温和富集，水溶液中DMF浓度较高，采用大水量喷淋，进塔的吸收液进行预降温。
第二阶段采用填料塔结构，用低浓度水溶液吸收，吸收液一部分补充至第一阶段作吸收液，其余部分继续循环，第三阶段同样采用填料塔结构，吸收液为纯水，来保证废气的出口浓度达到排放标准，并采用纯水作为补充水。
设计初始阶段应考虑实际吸收情况，对组分浓度进行放量计算，以确保废气出口组分含量低于排放标准。富集收集的DMF水溶液，可根据密度检测确定含量，可根据使用需求，确定是否精制。
02 废气为多种有机组分除DMF组分不溶于水
DMF浓度占主要组分，可采用上述方法进行回收（同样回收尽可能完全，避免后续含氮氧化物超标），有所区别的是在尾气后端加设转轮浓缩，提高组分浓度，以及RTO（蓄热式燃烧炉）处理尾气，可达到排放标准。
具体结合组分中物质的不同，设计不同的工艺路线，以确保从经济、环保、安全方面均能处于优质标准。
03 废气为多种有机组分除DMF组分溶于水
该情况由于组分的复杂性，应当综合考虑后续富集溶液中组分的相互反应（消耗DMF产生副产物），组分间分离难易程度，结合工艺设计成本确定是否回收。          
对于回收能源消耗较大的，可设置碱洗塔吸收，结合风量，浓度，吸收效率及相互反应等多方面因素，设计RTO（蓄热式热力氧化炉）处理尾气。碱洗塔在线监测吸收液PH，达标后进入污水站处理。
四、 RTO系统在设计时需要具备的解决方案
1、通常对于组分当中DMF含量未达到回收标准且含有酸性气体的情况，大多在设计过程中采用碱洗塔进行吸收废气当中的酸性气体，从而导致当中的DMF分解产生难溶于水的二甲胺及一氧化碳，从而导致RTO的设计处理浓度与实际处理废气组分及浓度有所偏差，在设计RTO前端废气处理工艺时应当避免直接使用碱洗塔处理，采用更加高效安全的处置方案。
2、对于不含有酸性气体的含DMF废气，直接进RTO燃烧处理，通过对各组分的考虑合理设计RTO，相较于进炉前有所处理，该方案会导致燃烧后废气中NOx含量急剧上升。排放前单一考虑使用传统的碱洗塔吸收，更应当考虑在RTO初始设计中避免过多的NOx产生，导致对碱洗塔前端设备及管道的腐蚀，缩短设备维护周期及使用寿命。后续碱洗塔设计也应当考虑过多的氮氧化物在反应结合不完全时对塔以及后端设备管道的酸蚀，可在液碱中适当添加还原性化合物，将其还原成对设备无害的N2。
3、综合废气各组分情况，结合其物质特性及相互作用，准确了解工艺装置处理方法所运用的基本原理，这样再结合设备的处理效率、耐受性能、合理的联锁控制，将方方面面考虑其中设计出一套安全、稳定、节能、环保的RTO废气处理系统。

来源：VOCs减排工作站