CN103936646B - 一种n-甲基吡咯烷酮的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种N-甲基吡咯烷酮的回收方法，采用单塔间歇式减压精馏工艺，处理高水分含量的N-甲基吡咯烷酮回收溶液，过程采取加热温度为100～160℃，压力为-0.099～-0.05MPa进行减压精馏去除大部分水分，得到N-甲基吡咯烷酮粗品；后在加热温度为160～210℃，压力为-0.099～-0.05MPa的条件下将N-甲基吡咯烷酮粗品进行精馏，使N-甲基吡咯烷酮与其他重组分杂质分离，得到N-甲基吡咯烷酮产品。通过该方法处理锂电池电极制造过程中产生的N-甲基吡咯烷酮回收溶液，所得到的N-甲基吡咯烷酮回收产品，其纯度在99.95%以上，水分在500ppm以下，完全满足锂电池生产需求，实现循环回收再利用。

Description

一种N-甲基吡咯烷酮的回收方法
技术领域
本发明涉及N-甲基吡咯烷酮的回收方法。
背景技术
N-甲基吡咯烷酮（简称NMP）广泛应用于石油化工、塑料工业、药品、农药、染料以及锂离子电池制造业等诸多行业。其中，在锂电池电极制造过程中，通过对NMP废气的回收，得到含大量废渣、废水及其他杂质的NMP回收液。已有技术之一是对该回收液进行连续减压精馏处理，该方法能得到高纯的NMP溶剂，适用于大批量生产，投资大，能耗高，不利于少量NMP废溶液的回收作业。另还有部分厂家对该回收液进行常压加减压的混合间歇精馏处理，该方法投资稍小，但能耗高，回收率低，同时NMP与水的分离效果不佳，所得废水严重超标而无法排放，造成严重的环境问题。
发明内容
本发明为解决现有的N-甲基吡咯烷酮的回收方法能耗高，回收率低的技术问题，提供一种能耗低，回收率高的N-甲基吡咯烷酮的回收方法。
本发明提供了一种N-甲基吡咯烷酮的回收方法，该方法为通过单塔间歇式减压精馏；其中，所述精馏包括两步；第一步，将N-甲基吡咯烷酮回收原液在加热温度为100℃～160℃，压力为-0.099～-0.05MPa条件下进行精馏，得到N-甲基吡咯烷酮粗品；第二步，在加热温度为160～210℃，压力为-0.099～-0.05MPa的条件下将N-甲基吡咯烷酮粗品进行精馏，使N-甲基吡咯烷酮与其他重组分杂质分离，得到N-甲基吡咯烷酮产品。
本发明采用单塔间歇式减压精馏，简化了NMP回收精馏操作技术，减少设备投资，降低能耗，同时，NMP的回收率和合格率得到显著提高，NMP与水高效分离，所得废水达到排放标准。对于中小型企业，可实现NMP循环使用，减少物料采购及运输成本，满足大批量NMP生产使用及回收任务的要求。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种N-甲基吡咯烷酮的回收方法，该方法为通过单塔间歇式减压精馏；其中，所述精馏包括两步；第一步，将N-甲基吡咯烷酮回收原液在加热温度为100～160℃，压力为-0.099～-0.05MPa条件下进行精馏，得到N-甲基吡咯烷酮粗品；第二步，在加热温度为160～210℃，压力为-0.099～-0.05MPa的条件下将N-甲基吡咯烷酮粗品进行精馏，使N-甲基吡咯烷酮与其他重组分杂质分离，得到N-甲基吡咯烷酮产品。
根据本发明所提供的回收方法，为了使N-甲基吡咯烷酮原液中的水能够尽可能的除去，优选地，所述第一步的加热温度为130～150℃。
根据本发明所提供的回收方法，为了使N-甲基吡咯烷酮粗品中的胺能够尽可能的除去，优选地，所述第二步的加热温度为180～200℃。
根据本发明所提供的回收方法，所述第一步中的精馏时间没有特别的限制，只要能使NMP与水分离，得到水分含量小于0.1%以下的工业废水以及NMP含量99%的粗品即可；为了使N-甲基吡咯烷酮原液中的水能够尽可能的除去，优选地，所述第一步的精馏时间为4～10h，更优选为6～8h。
根据本发明所提供的回收方法，所述第二步中的精馏时间没有特别的限制，只要能将NMP与其他重组分杂质分离，得到纯度99.95%以上的NMP产品即可。为了使N-甲基吡咯烷酮粗品中的胺能够尽可能的除去，优选地，所述第二步的精馏时间为6～12h，更优选为8～10h。
根据本发明所提供的回收方法，为了使精馏能够更顺利的进行，优选地，在进行精馏之间对回收原液进行过滤、洗涤处理。经过滤洗涤处理后，成分和重量百分比如下：NMP（分子式C7H12NO），65%～85%；水（分子式H2O），15～35%；其他杂质，1～10%。
根据本发明所提供的回收方法，依据经济效益最优原则，达到高效的分离效果，有效地控制了水分、游离胺、金属离子及其他有机物等杂质的含量。优选地，所述第一步精馏过程的回流比为0.1-5，更优选为为2-4。第一步精馏的回流时间为0.5～1h。所述第二步精馏过程的回流比为0.1-5，更优选为为2-4。第二步精馏的回流时间为0.5～1h。
下面应用具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
取5000kg含水23%的NMP原料加入间歇精馏釜中，-0.09MPa真空下，用130℃导热油加热精馏，全回流时间0.5h，回流比控制4，进行除水处理，得到NMP粗品A1，第一步精馏所需时间为5小时；后将导热油升温至180℃，全回流时间1h，回流比控制2，进行精馏提纯NMP处理，得到NMPB1，第二步精馏所需时间为7小时。
实施例2
取5000kg含水15%的NMP原料加入间歇精馏釜中，-0.05MPa真空下，用100℃导热油加热精馏，全回流时间0.5h，回流比控制5，进行除水处理，得到NMP粗品A2，第一步精馏所需时间为9小时；后将导热油升温至200℃，全回流时间1h，回流比控制5，进行精馏提纯NMP处理，得到NMPB2，第二步精馏所需时间为10小时。
实施例3
取5000kg含水35%的NMP原料加入间歇精馏釜中，-0.08MPa真空下，用160℃导热油加热精馏，全回流时间0.5h，回流比控制2，进行除水处理，得到NMP粗品A3，第一步精馏所需时间为4.5小时；后将导热油升温至160℃，全回流时间1h，回流比控制0.1，进行精馏提纯NMP处理，得到NMPB3，第二步精馏所需时间为12小时。
实施例4
取5000kg含水35%的NMP原料加入间歇精馏釜中，-0.099MPa真空下，用150℃导热油加热精馏，全回流时间0.5h，回流比控制0.1，进行除水处理，得到NMP粗品A4，第一步精馏所需时间为4小时；后将导热油升温至210℃，全回流时间1h，回流比控制4，进行精馏提纯NMP处理，得到NMPB4，第二步精馏所需时间为6小时。
对比例1
取5000kg含水23%的NMP原料加入间歇精馏釜中，常压下用190℃导热油加热精馏，全回流时间0.5h，回流比控制4:1，进行除水处理；后物料降温至140℃以下，-0.09MPa真空下，190℃导热油加热精馏，全回流时间1h，回流比控制4:1，进行精馏提纯NMP处理。
测试方法及数据
1、水分测试使用卡尔费休水分测试仪（瑞士万通），结果见表1。
采用国标号GB/T6283-2008中的方法：直接将一定量待测样品注入水分仪中，利用水分与卡尔费休试剂反应，仪器自动给出样品中水分含量。
2、纯度测试使用气相色谱仪（安捷伦1860），结果见表1。
采用国标GB9722-88中的方法：将一定量样品注入气象色谱仪中，采用高纯氮气作为流动相，利用NMP中各成分在色谱柱中运行速度不同，根据出峰时间及出峰面积，推算其色谱纯度。
表1
。
从表1中可以看出，用本发明的方法制备NMP的回收率和合格率得到显著提高，NMP与水高效分离，所得废水达到排放标准。同时，本发明的方法简化了NMP回收精馏操作技术，减少设备投资，降低能耗。对于中小型企业，可实现NMP循环使用，减少物料采购及运输成本，满足大批量NMP生产使用及回收任务的要求。用对比例的方法制备NMP的回收率和合格率低，需要大量返工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种N-甲基吡咯烷酮的回收方法，其特征在于，该方法为通过单塔间歇式减压精馏；其中，所述精馏包括两步；第一步，将N-甲基吡咯烷酮回收原液在加热温度为100～160℃，压力为-0.099～-0.05MPa条件下进行精馏，得到N-甲基吡咯烷酮粗品；第二步，在加热温度为160～210℃，压力为-0.099～-0.05MPa的条件下将N-甲基吡咯烷酮粗品进行精馏，使N-甲基吡咯烷酮与其他重组分杂质分离，得到N-甲基吡咯烷酮产品。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第一步的加热温度为130～150℃。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第二步的加热温度为180～200℃。
4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第一步的精馏时间为4～10h。
5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第二步的精馏时间为6～12h。
6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在进行精馏之前对回收原液进行过滤、洗涤处理。
7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第一步精馏过程的回流比为0.1-5。
8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第二步精馏过程的回流比为0.1-5。
9.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，第一步精馏的回流时间为0.5～1h。
10.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，第二步精馏的回流时间为0.5～1h。
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