CN116477781B - 一种nmp回收废液的精馏提纯***及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于NMP回收废液精馏分离、提纯技术领域，具体涉及一种NMP回收废液的精馏提纯***及工艺，所述***包括：前处理单元，其包括第一换热器（12）、气液分离罐（13）、第二换热器（14）、缓冲罐（15）；二级精馏单元，其包括串联设置的第一精馏塔（21）以及第二精馏塔（31）；所述第一精馏塔（21）设置有气相进料口以及液相进料口；本发明提供的NMP回收废液的精馏提纯***，实现精馏提纯单元余热回收利用的同时，进一步实现了NMP回收废液的高效精馏提纯。

Description

一种NMP回收废液的精馏提纯***及工艺

技术领域

本发明属于NMP回收废液精馏分离、提纯技术领域，涉及一种NMP回收废液的精馏提纯***及工艺。

背景技术

近几年用于汽车和紧凑型电力供给的大功率、高能量密度的锂电池的需求量呈爆发式的增长。在锂电池制造生产线上，大量使用且价格昂贵的N-甲基吡咯烷酮溶剂(NMP)，占据了电池制造成本的很大一部分。

NMP(N-甲基吡咯烷酮)是一种无色透明液体，化学稳定性和热稳定性好，极性高，挥发性低，能与水及许多有机溶剂无限混溶，是最常用且非常重要的锂离子电池辅材之一，在锂离子电池前段配料过程中被普遍使用的溶剂，其作为PVDF溶剂，导电材料的分散介质参与浆料分散，形成介质均匀，在一定粘度范围内长时间保持稳定的浆料，在浆料中NMP的含量在95％左右。但是NMP在锂电池制作过程中只是在涂布阶段作为浆料的主要液体载体，并不进入锂电池的产品中，在涂布烘烤阶段这95％左右的NMP都要挥发掉，如果随用随弃，既不经济又不环保，必须加以回收。

面对其高昂的价格和环境问题，回收利用生产过程中产生的含NMP废液是主流方向，但由于制备电极材料时，随溶剂挥发会带出一部分重杂化合物和金属离子、游离胺等，回收得到的NMP纯度很低，使回收得到的NMP无法直接用作溶剂重复利用。目前，现有技术也公开了多种可以用于对废液中NMP进行精馏提纯、回收的方法，虽然可能都能提纯达到再利用的程度，但是大都存在回收成本高，可操作性差。因此，寻找一种能获得极高纯度的NMP产品，且高效节能的NMP提纯***及其方法很有必要。

发明内容

本发明目的在于提供一种NMP回收废液的精馏提纯***及工艺。

如现有技术中国专利CN217780952U公开了一种NMP回收废液精馏提纯***，通过在精馏之前对NMP先进行过滤前处理，通过过滤器过滤掉NMP回收废液中的大颗粒的杂质，提高后续处理的效率，而后采用三级精馏单元对前处理后的NMP回收废液进行精馏提纯处理。NMP回收废液里除了含有无机颗粒物外还含有大分子的有机物、金属离子，无机固体颗粒采用过滤的方法是可以除掉的，但是有机大分子是滤不掉的，采用上述类似的方案会存在如下的问题：一方面，在精馏提纯时废液都是通过塔的中部进入精馏塔，会造成废液中的大分子有机物附着在精馏塔的填料上，随着废液处理量的增加，积累的大分子有机物会越来越多，到一定量就会堵塞填料上空隙，并且无法清洗，使精馏塔无法工作，此时只能选择更换填料，换填料时需要停产，还需要人工，材料等，势必导致生产成本的增加；另一方面，虽然采用了多级精馏单元对NMP回收废液进行精馏提纯，但是还是会存在NMP回收废液中有一部分金属离子被夹带到成品塔塔顶馏出，造成提纯得到的NMP产品中的金属离子超标，不能达到更高级别的高纯溶剂要求。

基于此，一方面，本发明提供了一种NMP回收废液的精馏提纯***，所述***包括：

前处理单元，其包括第一换热器、气液分离器、第二换热器、缓冲罐；

二级精馏单元，其包括串联设置的第一精馏塔以及第二精馏塔；所述第一精馏塔设置有气相进料口以及液相进料口；

其中，所述NMP回收废液进入所述第一换热器进行一次汽化处理后，经所述气液分离器进行气液分离，其中得到的气相物料通过所述气相进料口进入所述第一精馏塔；

经所述气液分离器气液分离后得到的液相物料进入所述第二换热器进行二次汽化处理后，经所述缓冲罐进行气液分离，其中得到的气相物料经所述第一换热器冷凝成液体后，通过所述液相进料口进入所述第一精馏塔；所述第一换热器的热量来源于经所述缓冲罐进行气液分离后得到的气相物料被冷凝成液体时释放出的热量。

本发明中的NMP回收废液是从电池制作过程中回收回来的含NMP的回收废液，基于现有技术公开仅对NMP回收废液进行简单过滤后采用三塔精馏，或者对精馏部分的余热进行回收用于对NMP回收废液进行预加热后采用三塔精馏、也或是对精馏部分的余热进行回收用于对精馏前的NMP回收废液进行汽化，采用单一汽化进料的精馏提纯***或者工艺，均不能实现本发明所提供的上述技术方案所能达到的技术效果，且采用传统的NMP回收废液精馏提纯工艺，所得到的NMP产品纯度最高能达到99.9％，而金属离子含量只能达到100ppb以下的级别。本发明选择将第二精馏单元第二精馏塔塔顶的馏出物余热进行回收，应用于前处理单元以及第一精馏单元，达到了余热回收、节约能耗的同时，利用回收的第二精馏单元第二精馏塔塔顶的馏出物的余热，对精馏前的NMP回收废液进行两次汽化前处理，通过特殊的工艺流程设计，在对NMP回收废液的两次汽化处理过程中，既解决了堵塔、NMP产品中的金属离子超标的问题，也通过对NMP回收废液采用气、液两相进料的方式结合双塔精馏提纯工艺，实现了对NMP回收废液的高效分离以及提纯，使得得到的NMP产品的纯度较高，可达到99.95％以上，金属离子达到3ppb以下的电子级产品。

在一些实施方案中，所述气相进料口设置在所述第一精馏塔的精馏段；所述液相进料口设置在所述第一精馏塔的近提馏段。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔为填料塔，所述第一精馏塔均匀设置有三段填料；所述气相进料口设置在所述第一精馏塔的第一段和第二段之间；所述液相进料口设置在所述第一精馏塔的第二段和第三段之间。

在一些实施方案中，所述第二换热器还与所述第二精馏塔塔顶的第一冷凝器相连接，所述第二换热器的热量来源于对所述第二精馏塔的塔顶馏出物余热的回收。

在一些实施方案中，所述NMP回收废液经所述第一换热器进行一次汽化处理后的汽化率为20％-50％；优选地，所述一次汽化处理的汽化率为25％-40％；优选地，所述一次汽化处理的汽化率为30％-40％。在该步骤中，经过多次试验探究发现，此处的汽化率如果大于50％，进入到第一精馏塔内会增加塔顶流量，增大了能耗，如果汽化率小于20％，会导致第一精馏塔内下行轻组分太多，导致最终得到的产品纯度会下降。

在一些实施方案中，所述液相物料经所述第二换热器进行二次汽化处理后的汽化率为大于等于97％；优选地，所述二次汽化处理的汽化率为97％-100％；优选地，所述二次汽化处理的汽化率为98％-100％。在该步骤中，在探索中发现，如果二次换热汽化的汽化率低于97％，会影响最终产品的收率，而本发明中，将汽化率控制在97％及以上，即提高了最终NMP产品的纯度，又保证了收率。

此处需要说明的是，基于现有技术公开了在对NMP回收废液进行精馏提纯之前，对NMP回收废液进行汽化预处理，基于此，在对本发明技术方案的探索过程中，发现当选择采用单一的气相进料的方式将汽化后的NMP物料送入第一精馏塔内进行精馏提纯时，完全的气相进料可能因为无法建立工艺处理流程中的气液平衡，所以导致最终的NMP回收废液精馏提纯效果不是很好，且就算是采用气、液两相进料的方式，二次汽化处理过程中，不同的汽化率也会影响最终的精馏提纯结果。

在一些实施方案中，所述前处理单元还包括过滤器；

所述过滤器的出料口与所述第一换热器相连接，所述NMP回收废液先经所述过滤器进行过滤处理后，再经所述过滤器的出料口进入到所述第一换热器中进行一次汽化处理。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔的塔顶出口依次连接设置有第一冷凝器、第一凝液罐。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔的塔顶馏出物经所述第一冷凝器的冷凝后进入第一凝液罐，然后通过第一回流泵的输送，其中一部分回流进入所述第一精馏塔，另一部分采出至废水处理***进行废水处理；所述回流比为0.5-2。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔的塔釜出料口连接有第一再沸器，所述第一精馏塔的塔釜出料口与第二精馏塔的进料口相连接。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔的塔釜物料，一部分经所述第一再沸器加热后返回至所述第一精馏塔内，另一部分经所述第二精馏塔的进料口进入到所述第二精馏塔。

在一些实施方案中，所述第二精馏塔的塔顶出料口依次连接有第二冷凝器和第二凝液罐。

在一些实施方案中，所述第二精馏塔塔顶分离出的NMP经过所述第二冷凝器的冷凝后进入所述第二凝液罐，然后通过第二回流泵的输送，一部分回流进入所述第二精馏塔，另一部分进入成品罐；所述回流比为0.5-2。

在一些实施方案中，所述第二精馏塔的塔釜出料口连接有第二再沸器和重组分罐。

在一些实施方案中，所述第二精馏塔的塔釜出料口得到的物料一部分通过所述第二再沸器的加热后返回所述第二精馏塔内精馏，另一部分进入重组分罐。

在一些实施方案中，所述***还设置有：余热回收单元，所述余热回收单元设置有汽包、蒸汽增压机、压力控制装置。

在一些实施方案中，所述汽包与所述第二冷凝器相连接，所述汽包中的蒸汽冷凝液经所述第二冷凝器，与所述第二精馏塔的塔顶馏出物进行换热后，汽化为蒸汽再进入所述汽包内。

在一些实施方案中，所述压力控制装置对所述汽包内蒸汽的压力进行控制，所述蒸汽增压机对所述汽包中的蒸汽进行增压后，将所述增压后的蒸汽输送至所述第二换热器，与所述气液分离器气液分离后得到的液相物料进行换热，经所述换热后的蒸汽被冷凝为液体，进入所述汽包进行循环使用。

在一些实施方案中，所述余热回收单元还包括：所述蒸汽增压机对所述汽包中的蒸汽通过增压后，将所述增压后的蒸汽输送至所述第一再沸器，为所述第一再沸器提供热量来源。

在另一方面，本发明还提供了一种NMP回收废液的精馏提纯工艺，所述工艺基于所述的***进行，所述工艺包括对所述NMP回收废液的前处理工艺、以及两级精馏提纯工艺，其中，所述前处理包括如下步骤：

(1)一次汽化处理：所述第一换热器对所述NMP回收废液进行一次汽化处理；

(2)一次气液分离：所述气液分离器对所述一次汽化处理后的物料进行一次气液分离；

(3)气相进料：将所述气液分离器气液分离后得到的气相物料经所述气相进料口进入所述第一精馏塔；

(4)二次汽化处理：所述第二换热器对所述一次气液分离后得到的液相物料进行二次汽化处理；

(5)二次气液分离：所述缓存罐对所述二次汽化处理后得到的NMP物料进行二次气液分离；

(6)换热冷凝、液相进料：所述第一换热器对所述二次气液分离后得到的气相物料进行换热，全部冷凝成液体后，经所述液相进料口进入所述第一精馏塔；

其中，所述一次汽化处理步骤中的热量来源于所述缓存罐二次气液分离后得到的气相物料被冷凝成液体时释放出的热量；所述二次汽化处理步骤的热量来源于对所述第二精馏塔塔顶馏出物的余热回收。

在一些实施方案中，所述预处理还包括：在所述一次汽化处理步骤之前，还包括过滤步骤，所述过滤器对所述NMP回收废液进行过滤处理，去除固体颗粒杂质；所述过滤器的过滤精度为100-300目。

在一些实施方案中，所述预处理还包括：在所述二次气液分离步骤之后，还包括重组分处理步骤，将所述缓存罐二次气液分离后得到的液相杂质进行危废处理。

在一些实施方案中，所述两级精馏提纯工艺包括如下步骤：

一级精馏提纯：所述第一精馏塔对经所述气相进料口进入到所述第一精馏塔内的气相物料、以及经所述液相进料口进入到所述第一精馏塔内的液相物料进行轻组分和水分的脱除处理；

二级精馏提纯：将所述一级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第一精馏塔的塔釜出料口，一部分经所述第二精馏塔的进料口进入所述第二精馏塔内，进行重组分的脱除。

在一些实施方案中，所述二级精馏提纯步骤还包括：所述第二冷凝器对所述第二精馏塔的塔顶分离得到的NMP进行冷凝处理；所述经冷凝处理后的NMP进入所述第二凝液罐，所述第二凝液罐中的NMP一部分回流至所述第二精馏塔，另一部分进入成品罐，即得到NMP产品。

在一些实施方案中，所述回流比为0.5-2。

在一些实施方案中，所述一级精馏提纯步骤还包括：将所述一级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第一精馏塔的塔釜出料口，一部分经所述第一再沸器加热后返回至所述第一精馏塔内。

在一些实施方案中，所述一级精馏提纯步骤还包括：所述第一冷凝器对所述一级精馏提纯处理后得到的塔顶馏出物进行冷凝处理，所述冷凝处理后的塔顶馏出物进入所述第一凝液罐，所述第一凝液罐中的塔顶馏出物通过第一回流泵，一部分回流进入所述第一精馏塔，另一部分则采出至废水处理***。

在一些实施方案中，所述回流比为0.5-2。

在一些实施方案中，所述二级精馏提纯还包括：将所述二级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第二精馏塔的塔釜出料口，一部分通过所述第二再沸器的加热后返回至所述第二精馏塔内，另一部分则进入重组分罐进行危废处理。

在一些实施方案中，所述一级精馏提纯步骤中，所述第一精馏塔为负压操作，压力为5-20KPa。

在一些实施方案中，所述第一精馏塔的塔底温度为130-150℃，所述第一精馏塔的塔顶温度为40-60℃。

在一些实施方案中，所述二级精馏提纯步骤中，所述第二精馏塔为负压操作，压力为5-20Kpa。

在一些实施方案中，所述第二精馏塔的塔底温度为140-160℃，所述第二精馏塔的塔顶温度为140-160℃。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

(1)本发明提供的NMP回收废液的精馏提纯***，实现精馏提纯单元余热回收的回收利用的同时，也进一步实现了NMP回收废液的高效精馏提纯，使得得到的电子级NMP产品的纯度达到99.95％以上，金属离子在3ppb以下的电子级。

(2)本发明对精馏前的NMP回收废液采用过滤、以及二次汽化等前处理后，结合气、液两相进料的方式，除了余热回收，节约能耗，解决了堵塔以及NMP回收废液中的部分金属离子由于被夹带到精馏塔，从塔顶馏出，造成成品NMP中金属离子超标的问题以外，也提升了精馏塔对NMP回收废液的分离效率以及提纯效果，使得精馏部分的三塔变双塔成为可能，实现了两塔精馏提纯。且使得通过双塔精馏提纯得到的NMP产品的纯度同样很高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中的NMP回收废液精馏提纯的工艺流程图；

附图标记说明：

11-过滤器；12-第一换热器；13-气液分离罐；14-第二换热器；15-缓冲罐；21-第一精馏塔；22-第一再沸器；31-第二精馏塔；32-第二再沸器；33-第二冷凝器；34-第二凝液罐；35-蒸汽增压机。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例1一种NMP回收废液的精馏提纯***

该实施例提供了一种NMP回收废液的精馏提纯***，该提纯***包括前处理单元、二级精馏单元以及余热回收单元。在前处理单元中，对NMP回收废液依次进行过滤、两次汽化处理，对处理后的NMP回收废液采用气、液两相进料的方式进入后续的精馏提纯处理工艺；在精馏处理单元中，采用二级精馏单元对前处理单元处理后的气、液两相物料进行精馏提纯处理，包括串联设置的第一精馏单元、第二精馏单元；在余热回收单元中，对精馏提纯单元的余热进行回收，用于前处理单元以及一级精馏单元中。

如图1所示，前处理单元具体包括依次设置的过滤器11、第一换热器12、气液分离罐13、第二换热器14、缓冲罐15以及相应的连接管道。

前处理单元的废液进料口与过滤器11相连接，过滤器11的出料口与第一换热器12连接，第一换热器12与气液分离罐13的进料口连接，气液分离罐13设置有气相出料口，气液分离罐13的气相出料口与一级精馏单元中第一精馏塔21的气相进料口连接，第一精馏塔21的气相进料口设置在第一精馏塔21的精馏段。

具体的处理工艺：粗NMP回收废液通过废液进料口进料，经过滤器11对NMP回收废液中的固体颗粒等杂质进行过滤去除，经过滤器11过滤后的NMP回收废液经第一换热器12与缓冲罐15出来的气相物料进行一次换热汽化，一次换热汽化后的NMP回收废液进入气液分离罐13，在气液分离罐13中进行气液分离，从气液分离罐13的气相出料口出来的气相物料，经压力控制装置，通过第一精馏塔21的气相进料口进入到第一精馏塔21内的精馏段进行一级精馏处理。

在前处理单元中，气液分离罐13还设置有液相出料口，气液分离罐13的液相出料口与第二换热器14相连接，第二换热器14与精馏单元相连接，具体地，第二换热器14的热量来源于第二精馏塔31的塔顶馏出物的余热，第二换热器14与缓冲罐15的进料口连接，缓冲罐15的气相出料口与第一换液器12连接，第一换热器12与第一精馏塔21的液相进料口相连接，第一精馏塔21的液相进料口设置在第一精馏塔21的近提馏段。

具体的处理工艺：气液分离罐13分离出的液相物料通过液相出料口到达第二换热器14进行二次换热汽化，液相物料中被汽化后的气体和不能被汽化的有机物大分子物质、金属离子等杂质一起进入到缓冲罐15中进行气液分离，从缓冲罐15气相出料口出来的气相物料经过第一换热器12与新进的经过滤器11过滤后的NMP回收废液进行换热后，全部冷凝成液体从第一个精馏塔21的液相进料口进入到第一个精馏塔21内的近提馏段进行一级精馏；而缓冲罐15内的未被汽化的有机大分子、金属离子等杂质积累到一定量从缓冲罐15的釜底排净口排出，作为危废处理。

在上述前处理单元中，经过滤器11过滤后的NMP回收废液首先经第一换热器12进行一次换热汽化，而第一换热器12的热量来源于后续经与第二换热器14进行换热而被二次汽化的、从缓冲罐15中出来的NMP回收废液气相物料的热量，而第二换热器14的热量则来源于对后续的精馏提纯单元余热的回收利用，经过上述特殊的余热回收利用工艺流程设计以及将NMP回收废液进行精馏提纯之前先经过滤，以及二次汽化处理，无需额外提供汽化热量来源的同时，使得NMP回收废液中的无机大颗粒杂质被过滤掉、以及NMP回收废液中不能被汽化的有机大分子以及金属离子被留在缓冲罐15而被去除之后，通过气、液两相进料的方式进入到后续的精馏提纯单元。而在预处理单元中，经一次汽化后的气相物料中的轻组分和水含量较高，所以气相进料口设置在第一精馏塔21的精馏段，而经二次汽化后，经与第一换热器12进行热量交换被冷凝后的液相物料中主要是NMP和重组分，液相进料口设置在第一精馏塔21的近提馏段，上述工艺流程的设计，使得对NMP回收废液的精馏提纯工艺由三塔精馏改变为两塔精馏成为可能，降低了能耗，解决了堵塔问题的同时，也大大提高了NMP回收废液精馏提纯的效率，使得NMP产品的纯度显著得到提升，NMP产品的纯度达到99.95％以上，其金属离子达到3ppb以下的电子级等级。

如图1所示，第一精馏单元包括第一精馏塔21(又叫脱水塔)、第一再沸器22、第一冷凝器、第一凝液罐以及相应的连接管道。

第一精馏塔21的气相进料口与前处理单元中的气液分离罐13的气相出料口相连接，第一精馏塔21的气相进料口设置在第一精馏塔21的精馏段，第一精馏塔21的液相进料口与前处理单元中第一换热器12的出口连接，第一精馏塔21的液相进料口设置在第一精馏塔21的近提馏段。第一精馏塔21为填料塔，有三段填料，每段高5米，气相进料口在第一段和第二段之间，位于第一精馏塔21的精馏段；液相进料口在第二和第三段之间，位于第一精馏塔21的近提馏段。第一精馏塔21的塔顶出口依次连接有第一冷凝器、第一凝液罐。第一精馏塔21的塔釜出料口连接有第一再沸器22，且第一精馏塔21的塔釜出料口与第二精馏塔31的进料口相连接。

第一精馏单元的精馏工艺流程如下：气液分离罐13内的气相物料由气相进料口进入第一精馏塔21内的精馏段，缓冲罐15内的气相物料经第一换热器12与新进的经过滤器11过滤后的NMP回收废液换热后，全部冷凝成液体从液相进料口进入第一个精馏塔21内的近提馏段，经前处理单元处理后的气相物料、液相物料分别通过上述的气、液两相进料口进入到第一精馏塔21内，进行轻组分和水分的脱除；第一精馏塔21塔顶的馏出物经过第一冷凝器的冷凝后进入第一凝液罐，随后通过第一回流泵的输送，其中一部分回流进入第一精馏塔21，另一部分则采出至废水处理***；从第一精馏塔21的塔釜中采出的物料一部分经过第一再沸器22加热后返回至第一精馏塔21内，另一部分则经第二精馏塔31的进料口进入到二级精馏单元的第二精馏塔31内进行二级精馏处理。

如图1所示，第二精馏单元设置有第二精馏塔31(又叫产品塔)、第二再沸器32、第二冷凝器33、第二凝液罐34以及相应的连接管道。第二精馏塔31的进料口与第一精馏塔21的塔釜出料口连接，第二精馏塔31的塔顶出料口依次连接有第二冷凝器33和第二凝液罐34。第二精馏塔31的塔釜出料口连接有第二再沸器32。

第二精馏单元的二级精馏工艺流程如下：从第一精馏塔21的塔釜出料口流出的物料经第二精馏塔31的进料口进入第二精馏塔31内，在第二精馏塔31内将脱除水后的NMP和重组分等进行脱除重组分处理；第二精馏塔31的塔顶分离出的NMP经过第二冷凝器33的冷凝后进入第二凝液罐34，随后通过第二回流泵的输送，其中一部分回流进入第二精馏塔31，另一部分则进入成品罐，即得到电子级NMP产品；第二精馏塔31的塔釜出料口得到的物料一部分通过第二再沸器32的加热后返回第二精馏塔31内精馏，另一部分则进入重组分罐作为危废处理。

如图1所示，该实施例的余热回收单元设置有汽包、蒸汽增压机35、压力控制装置，余热回收单元使用的是蒸汽冷凝液，蒸汽增压机35用于给蒸汽增压，压力控制装置用于使汽包内的蒸汽保持一定压力。

余热回收单元的流程具体如下：蒸汽冷凝液从汽包出来分别进入第二精馏单元的第二冷凝器，与第二精馏单元中第二精馏塔31的塔顶馏出物料进行换热，换热后，蒸汽冷凝液被汽化后变成蒸汽，再进入汽包，压力控制装置使汽包内的蒸汽保持一定压力，具有一定压力的蒸汽再通过蒸汽增压机35增压后，输送至前处理单元中的第二换热器14，与气液分离罐13液相出料口出来的液相物料进行热量交换，气液分离罐13中的液相物料经与第二换热器14中的蒸汽进行换热后，达到98％以上程度的汽化，而与气液分离罐13中的液相物料进行换热后的蒸汽变成蒸汽凝液，蒸汽凝液再进入汽包进行循环使用，这样余热回收利用的同时，也节约了大量的冷却水。

同时，汽包中具有一定压力的蒸汽通过蒸汽增压机35增压后还被输送至第一精馏单元中的第一再沸器22，为第一再沸器22提供热量来源。

通过上述***，NMP回收废液经前处理单元的前处理以及二级精馏提纯单元的二级精馏提纯，再结合余热回收单元的余热回收利用，最终精馏提纯得到的NMP产品的纯度可达到99.95％以上，金属离子在3ppb以下的电子级。

实施例2一种NMP回收废液的精馏提纯工艺

该实施例提供了一种NMP回收废液的精馏提纯工艺，该实施例中的NMP回收废液为电池制作过程中回收回来的含NMP的回收废液，NMP回收废液中含有NMP、大分子有机物、固体颗粒、金属离子等。该工艺包括：前处理以及精馏提纯，前处理包括过滤、一次换热汽化、二次换热汽化，精馏提纯包括一级精馏提纯、二级精馏。

一、前处理具体包括如下步骤：

(1)过滤：粗NMP回收废液通过废液进料口进料，经过滤器11对NMP回收废液中的固体颗粒等杂质进行过滤去除；

(2)一次换热汽化：经过滤器11过滤后的NMP回收废液经第一换热器12与缓冲罐15出来的气相物料进行一次换热汽化，使得过滤后的NMP回收废液达到部分汽化，该部分的汽化率为20％-50％，该实施例的汽化率为35％，第一换热器12的热量来源于后续经第二换热器14二次换热汽化后的、从缓冲罐15气相出料口分离出来的气相物料的热量；

在该步骤中，经过多次试验探究发现，此处的汽化率如果大于50％，进入到第一精馏塔21内会增加塔顶流量，进一步增大能耗，影响后续的精馏提纯，如果汽化率小于20％，会导致第一精馏塔21内下行轻组分太多，导致最终得到的产品纯度会下降；

(3)一次气液分离：一次换热汽化后的NMP回收废液进入气液分离罐13，在气液分离罐13中进行气液分离；

(4)气相进料：从气液分离罐13的气相出料口出来的气相物料，经压力控制装置，通过第一精馏塔21的气相进料口进入到第一精馏塔21内的精馏段进行一级精馏提纯；

(5)二次换热汽化：经步骤(4)，从气液分离罐13分离出的液相物料，通过液相出料口到达第二换热器14进行二次换热汽化，汽化率达到97％及以上，第二换热器12的热量来源于后续二级精馏提纯步骤中第二精馏塔31的塔顶溜出物的余热；在该步骤中，在探索中发现，如果二次换热汽化的汽化率低于97％，会影响最终产品的收率，而该实施例中，将汽化率控制在97％及以上，即提高了最终NMP产品的纯度，又保证了收率；

(6)二次气液分离：经步骤(5)中的二次换热汽化，液相物料中被汽化后的气体和不能被汽化的有机物大分子物质、金属离子等杂质一起进入到缓冲罐15中进行气液分离；

经该步骤，NMP回收废液中不能被汽化的有机物大分子物质、金属离子等杂质被去除；

(7)换热冷凝、液相进料：经步骤(6)，从缓冲罐15气相出料口出来的气相物料，经第一换热器12与新进的经过滤器11过滤后的NMP回收废液进行换热后，全部冷凝成液体，而新进的经过滤器11过滤后的NMP回收废液也经与第一换热器12进行换热后而达到被部分汽化，而全部冷凝成液体的液相物料从第一个精馏塔21的液相进料口进入到第一个精馏塔21内的近提馏段进行一级精馏提纯；

(8)危废处理：经步骤(6)，缓冲罐15内的未被汽化的有机大分子、金属离子等杂质积累到一定量从缓冲罐15的釜底排净口排出，作为危废处理。

在上述对NMP回收废液的前处理工艺中，先后采用过滤、以及一次换热汽化、二次换热汽化的处理方式，使得NMP回收废液得以通过气、液两相进料的方式进入到第一精馏塔21内进行精馏提纯。在实现余热回收，降低能耗的同时，还显著提高了后续精馏提纯工艺的处理效率以及NMP产品的纯度。

二、精馏提纯具体包括如下步骤：

(1)一级精馏进料：气液分离罐13内的气相物料由气相进料口进入第一精馏塔21内的精馏段，缓冲罐15内的气相物料经第一换热器12与新进的经过滤器11过滤后的NMP回收废液换热后，全部冷凝成液体从液相进料口进入第一个精馏塔21内的近提馏段；

(2)一级精馏提纯：

经步骤(1)，经前处理步骤处理后的含NMP的气相物料、含NMP的液相物料分别通过上述的气、液两相进料口进入到第一精馏塔21内，进行轻组分和水分的脱除，一级精馏步骤中，第一精馏塔21为负压操作，压力为10KPa，第一精馏塔21塔底的温度为140℃，第一精馏塔21塔顶的温度为50℃，整个蒸汽网络压力为8kg；

在该步骤中，第一精馏塔21为填料塔，有三段填料，每段高5米，气相进料口在第一段和第二段之间，位于第一精馏塔21的精馏段位置；液相进料口在第二和第三段之间，位于第一精馏塔21的近提馏段位置；前处理单元中对废液的二次汽化、采用气、液两相的进料方式、结合第一个精馏塔21的气、液两相进料口的设置位置，显著提升了整个NMP回收废液精馏提纯的效率以及产品纯度。

第一精馏塔21塔顶的馏出物经过第一冷凝器的冷凝后进入第一凝液罐，随后通过第一回流泵的输送，其中一部分回流进入第一精馏塔21，控制回流比为0.5-2左右，优选为回流比1左右，另一部分则采出进入废水处理***；从第一精馏塔21的塔釜中采出的物料，一部分物料通过第一再沸器22加热后返回至第一精馏塔21内，第二精馏塔31的进料量通过控制第一精馏塔21塔底的液位来进行控制。

(3)二级精馏提纯：

从第一精馏塔21的塔釜出料口流出的物料经第二精馏塔31的进料口进入第二精馏塔31内，在第二精馏塔31内将脱除水后的NMP和重组分等进行脱除重组分处理，在该步骤中，第二精馏塔31为负压操作，压力为10KPa，第二精馏塔31塔底的温度为150℃，第二精馏塔31塔顶的温度为120℃，整个蒸汽网络压力为8kg；

第二精馏塔31的塔顶分离出的NMP经过第二冷凝器的冷凝液冷凝后进入第二凝液罐34，随后通过第二回流泵的输送，其中一部分回流进入第二精馏塔31，控制回流比为0.5-2左右，优选为回流比为1左右，另一部分则进入成品罐，即得到电子级NMP产品，得到的电子级NMP产品的纯度达到99.95％以上，金属离子在3ppb以下的电子级；

在该步骤中，第二冷凝器的冷凝液为蒸汽冷凝液，该蒸汽冷凝液从余热回收单元中的汽包出来，进入第二精馏单元的第二冷凝器，与第二精馏单元中第二精馏塔31的塔顶馏出物料进行换热，换热后，蒸汽冷凝液被汽化后变成蒸汽，再进入汽包，压力控制装置使汽包内的蒸汽保持一定压力，具有一定压力的蒸汽再通过蒸汽增压机35增压后被输送至前处理单元中的第二换热器14，与气液分离罐13的液相出料口出来的液相物料进行热量交换，气液分离罐13中的液相物料经与第二换热器14中的蒸汽进行换热后，达到98％以上的汽化，而此时，与气液分离罐13中的液相物料进行换热后的蒸汽变成蒸汽凝液，蒸汽凝液再进入汽包进行循环使用，这样余热回收利用的同时，也节约了大量的冷却水；同时，具有一定压力的蒸汽通过蒸汽增压机35增压后还被输送至第一精馏单元中的第一再沸器22，为第一再沸器22的加热提供热量来源；在该实施例使用的余热回收***中，蒸汽增压后的蒸汽网络压力也是8kg，与精馏提纯工艺的蒸汽网络压力一样；

第二精馏塔31的塔釜出料口得到的物料一部分通过第二再沸器32的加热后返回第二精馏塔31内，量通过第二精馏塔32塔釜的液位来进行控制，另一部分进入重组分罐作为危废处理。

通过上述的双塔串联精馏提纯处理工艺，对余热进行了合理的回收利用的同时，实现了NMP回收废液的高效精馏提纯，得到的电子级NMP产品的纯度达到99.95％以上，金属离子在3ppb以下的电子级。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (23)

1.一种NMP回收废液的精馏提纯***，其特征在于，所述精馏提纯***包括：

前处理单元，其包括第一换热器（12）、气液分离罐（13）、第二换热器（14）、缓冲罐（15）；

二级精馏单元，其包括串联设置的第一精馏塔（21）以及第二精馏塔（31）；所述第一精馏塔（21）设置有气相进料口以及液相进料口；

其中，所述NMP回收废液进入所述第一换热器（12）进行一次汽化处理后，经所述气液分离罐（13）进行气液分离，其中得到的气相物料通过所述气相进料口进入所述第一精馏塔（21）；经所述气液分离罐（13）气液分离后得到的液相物料进入所述第二换热器（14）进行二次汽化处理后，经所述缓冲罐（15）进行气液分离，其中得到的气相物料经所述第一换热器（12）冷凝成液体后，通过所述液相进料口进入所述第一精馏塔（21）；

所述第一换热器（12）的热量来源于经所述缓冲罐（15）进行气液分离后得到的气相物料被冷凝成液体时释放出的热量；

所述第二精馏塔（31）的塔顶出料口连接有第二冷凝器（33）；所述精馏提纯***还设置有：余热回收单元，所述余热回收单元设置有汽包、蒸汽增压机（35）、压力控制装置；所述汽包与所述第二冷凝器（33）相连接，所述汽包中的蒸汽冷凝液经所述第二冷凝器（33），与所述第二精馏塔（31）的塔顶馏出物进行换热后，汽化为蒸汽再进入所述汽包内；所述压力控制装置对所述汽包内蒸汽的压力进行控制，所述蒸汽增压机（35）对所述汽包中的蒸汽进行增压后，将增压后的蒸汽输送至所述第二换热器（14），与所述气液分离罐（13）气液分离后得到的液相物料进行换热，经换热后的蒸汽被冷凝为凝液，进入所述汽包进行循环使用。

2.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述气相进料口设置在所述第一精馏塔（21）的精馏段；所述液相进料口设置在所述第一精馏塔（21）的近提馏段。

3.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述第一精馏塔（21）为填料塔，所述第一精馏塔（21）均匀设置有三段填料；所述气相进料口设置在所述第一精馏塔（21）的第一段和第二段之间；所述液相进料口设置在所述第一精馏塔（21）的第二段和第三段之间。

4.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述NMP回收废液经所述第一换热器（12）进行一次汽化处理后的汽化率为20%-50%。

5.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，经所述气液分离罐（13）气液分离后得到的所述液相物料经所述第二换热器（14）进行二次汽化处理后的汽化率为大于等于97%。

6.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述前处理单元还包括过滤器（11）；

所述过滤器（11）的出料口与所述第一换热器（12）相连接，所述NMP回收废液先经所述过滤器（11）进行过滤处理后，再经所述过滤器（11）的出料口进入到所述第一换热器（12）中进行一次汽化处理。

7.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述第一精馏塔（21）的塔顶出口依次连接设置有第一冷凝器、第一凝液罐；所述第一精馏塔（21）的塔顶馏出物经所述第一冷凝器的冷凝后进入第一凝液罐，然后通过第一回流泵的输送，其中一部分回流进入所述第一精馏塔（21），另一部分采出至废水处理***进行废水处理，回流比为0.5-2。

8.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述第一精馏塔（21）的塔釜出料口连接有第一再沸器（22），所述第一精馏塔（21）的塔釜出料口与第二精馏塔（31）的进料口相连接；所述第一精馏塔（21）的塔釜物料，一部分经所述第一再沸器（22）加热后返回至所述第一精馏塔（21）内，另一部分经所述第二精馏塔（31）的进料口进入到所述第二精馏塔（31）。

9.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述第二精馏塔（31）的塔顶出料口依次连接有第二冷凝器（33）和第二凝液罐（34）；所述第二精馏塔（31）塔顶分离出的NMP经过所述第二冷凝器（33）的冷凝后进入所述第二凝液罐（34），然后通过第二回流泵的输送，一部分回流进入所述第二精馏塔（31），另一部分进入成品罐，回流比为0.5-2。

10.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述第二精馏塔（31）的塔釜出料口连接有第二再沸器（32）和重组分罐；所述第二精馏塔（31）的塔釜出料口得到的物料一部分通过所述第二再沸器（32）的加热后返回第二精馏塔（31）内精馏，另一部分进入重组分罐。

11.如权利要求1所述的精馏提纯***，其特征在于，所述余热回收单元还包括：所述蒸汽增压机（35）对所述汽包中的蒸汽通过增压后，将增压后的蒸汽输送至第一再沸器（22），为第一再沸器（22）提供热量来源。

12.一种NMP回收废液的精馏提纯工艺，其特征在于，所述精馏提纯工艺采用权利要求1-11任一所述的精馏提纯***进行，所述精馏提纯工艺包括对所述NMP回收废液的前处理工艺、以及两级精馏提纯工艺，其中，所述前处理工艺包括如下步骤：

（1）一次汽化处理：所述第一换热器（12）对所述NMP回收废液进行一次汽化处理；

（2）一次气液分离：所述气液分离罐（13）对所述一次汽化处理后的物料进行一次气液分离；

（3）气相进料：将所述气液分离罐（13）气液分离后得到的气相物料经所述气相进料口进入所述第一精馏塔（21）；

（4）二次汽化处理：所述第二换热器（14）对所述一次气液分离后得到的液相物料进行二次汽化处理；

（5）二次气液分离：所述缓冲罐（15）对所述二次汽化处理后得到的NMP物料进行二次气液分离；

（6）换热冷凝、液相进料：所述第一换热器（12）对所述二次气液分离后得到的气相物料进行换热，全部冷凝成液体后，经所述液相进料口进入所述第一精馏塔（21）；

其中，所述一次汽化处理步骤中的热量来源于经所述缓冲罐（15）进行气液分离后得到的气相物料被冷凝成液体时释放出的热量；所述二次汽化处理步骤的热量来源于对所述第二精馏塔（31）塔顶馏出物余热的回收。

13.如权利要求12所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述前处理工艺还包括：在所述一次汽化处理步骤之前，过滤器（11）对所述NMP回收废液进行过滤处理，去除固体颗粒杂质；所述过滤器的过滤精度为100-300目。

14.如权利要求12所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述前处理工艺还包括：在所述二次气液分离步骤之后，将所述缓冲罐（15）二次气液分离后得到的液相杂质进行危废处理。

15.如权利要求12所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述两级精馏提纯工艺包括如下步骤：一级精馏提纯：所述第一精馏塔（21）对经所述气相进料口进入到所述第一精馏塔（21）内的气相物料以及经所述液相进料口进入到所述第一精馏塔（21）内的液相物料进行轻组分和水分的脱除处理；

二级精馏提纯：将所述一级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第一精馏塔（21）的塔釜出料口，一部分经所述第二精馏塔（31）的进料口进入所述第二精馏塔（31）内，进行重组分的脱除。

16.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述二级精馏提纯还包括：第二冷凝器（33）对所述第二精馏塔（31）的塔顶分离得到的NMP进行冷凝处理；经冷凝处理后的NMP进入第二凝液罐（34），所述第二凝液罐（34）中的NMP一部分回流至所述第二精馏塔（31），另一部分进入成品罐，得到NMP产品，回流比为0.5-2。

17.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述一级精馏提纯还包括：将一级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第一精馏塔（21）的塔釜出料口，一部分经第一再沸器（22）加热后返回至所述第一精馏塔（21）内。

18.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述一级精馏提纯还包括：第一冷凝器对一级精馏提纯处理后得到的塔顶馏出物进行冷凝处理，所述冷凝处理后的塔顶馏出物进入第一凝液罐，所述第一凝液罐中的塔顶馏出物通过第一回流泵，一部分回流进入所述第一精馏塔（21），另一部分则采出至废水处理***，回流比为0.5-2。

19.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述二级精馏提纯还包括：将二级精馏提纯处理后得到的塔釜物料经所述第二精馏塔（31）的塔釜出料口，一部分通过第二再沸器（32）的加热后返回至所述第二精馏塔（31）内，另一部分则进入重组分罐进行危废处理。

20.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述一级精馏提纯中，所述第一精馏塔（21）为负压操作，压力为5-20KPa。

21.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述第一精馏塔（21）的塔底温度为130-150℃，所述第一精馏塔（21）的塔顶温度为40-60℃。

22.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述二级精馏提纯中，所述第二精馏塔（31）为负压操作，压力为5-20KPa。

23.如权利要求15所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述第二精馏塔（31）的塔底温度为140-160℃，所述第二精馏塔（31）的塔顶温度为140-160℃。