CN106390684A - 利用高沸点溶剂回收气体中nmp的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高沸点溶剂回收气体中N‑甲基吡咯烷酮（NMP）的方法，其包括：将高沸点吸收溶剂自吸收装置顶部喷入所述吸收装置，并将含NMP的气体自吸收装置顶部或底部鼓入所述吸收装置，使气液两相充分接触，脱除气体中的NMP或者NMP和水分，从而获得净化后的气体和含NMP或者含NMP和水分的混合溶液；以及，对所述含NMP或者含NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。进一步的，还可将回收的NMP和高沸点吸收溶剂循环使用。本发明的方法可以高效回收气体中的NMP，并可实现NMP和高沸点溶剂的回收利用，不仅能耗低，成本低廉，还可减少污染物的外排，实现资源的回收利用，绿色环保。

Description

利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法
技术领域
本发明具体涉及一种利用高沸点溶剂回收诸如锂电池生产等过程中所产生气体内N-甲基吡咯烷酮（NMP）的方法，同时还可以脱除其中的水分，属于NMP溶剂回收及气体净化领域。
背景技术
用于汽车和紧凑型电力供给的大功率、高能量密度的锂离子二次电池的需求量呈爆发式的增长。锂离子电池的基本构成有正极、负极、电解液和隔膜。在这种电池制造生产线上，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。在烘干是有机溶剂全部变成气体并随加热的空气，经排放进入大气。会造成原材料的巨大浪费，另外NMP属于有毒化学品，是一个潜在的污染源头。
NMP具有闪点高、安全性好、沸点高、蒸汽压低，在低温状态下很容易凝结等特点。此外，NMP易溶解于水且可以与水以任意比例混合。因此现有的回收方式通过湿式水吸收塔方式或冷却凝缩方式对其进行回收。
现有的湿式水吸收塔方式的工作原理大致如下：气体中的NMP与水接触，然后回收水溶液。如要高效地处理NMP，必然要求装置的大通风阻力和风机的高功率，此外还需提供大量的高价纯水，操作成本高。而且，这样的吸收过程中必然带来循环气体中的水分增加问题，这与锂电池生产过程中对车间湿度的高要求相背。又及，现有冷却凝缩方式典型装置是转轮浓缩吸附，但是在吸附剂沸石再生过程中需要大量蒸汽，能耗很高，对企业造成很大的成本压力。
另外，近期也有研究人员提出了利用水、乙醇、丙酮、丙醇等低沸点溶剂以共凝剂的原理捕集NMP的方案，但该方法无法避免循环气体在气体回用过程中共凝剂可能带来的二次VOC污染，以及无法去除循环气体中的水分，甚至会增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其包括：
使含NMP的气体与高沸点吸收溶剂充分接触，从而至少使所述气体中的NMP被高沸点吸收溶剂充分吸收，获得净化后的气体和含NMP的混合溶液；
以及，从所述含NMP的混合溶液中分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
在一些较佳实施方案中，所述高沸点吸收溶剂还能够吸收所述含NMP的气体中的水分。
进一步的，所述高沸点吸收溶剂可选自但不限于离子液体、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）、环丁砜、二甲基砜中的任一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些实施方案中，所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法包括：对所述含NMP的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
在一些实施方案中，所述含NMP的气体选自高含NMP的生产车间循环气体。例如，所述含NMP的气体可选自锂电池生产车间循环气体或NMP生产工艺中产生的废气，优选为锂电池生产车间循环气体或废气。
在一些实施方案中，所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法还包括：将回收的NMP和高沸点吸收溶剂循环使用。
进一步的，所述吸收装置包括喷淋塔、填料塔、板式塔或超重力机等，但不限于此。
进一步的，所述净化后的气体中NMP含量在200ppm以下，优选在100ppm以下，更优选在50ppm以下，水分含量在露点-10℃以下，优选露点低于-20℃，更优选低于-25℃。
较之现有技术，本发明采用高沸点溶剂吸收气体中的NMP，可以高效彻底的脱除气体中的NMP（可使气体中的NMP含量≤100ppm），同时还可高效脱除气体中的水分，且还可通过减压精馏等方式处理吸收NMP的混合溶液，从而分离回收高浓度的NMP，同时得到再生的高沸点溶剂，不仅能耗低，成本低廉，且这些回收的NMP、高沸点溶剂和经净化后的气体等还均可循环使用，减少污染物的外排，实现资源的回收利用，绿色环保。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法包括：
使含NMP的气体与高沸点吸收溶剂充分接触，从而至少使所述气体中的NMP被高沸点吸收溶剂充分吸收，获得净化后的气体（其中NMP含量≤200ppm）和含NMP的混合溶液；
以及，从所述含NMP的混合溶液中分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
在一些较佳实施方案中，所述高沸点吸收溶剂还能够吸收所述含NMP的气体中的水分。相应的，这些较佳实施方案提供的是一种利用高沸点溶剂回收气体中NMP和脱除水分的方法。
进一步的，所述高沸点吸收溶剂可选自但不限于离子液体、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）、环丁砜、二甲基砜中的任一种或两种以上的组合，且不限于此。
前述离子液体可以选自业界已知的合适离子液体，其可由一种或多种阴离子与阳离子组合形成，其中典型的阴离子可以包括四氟硼酸根、六氟磷酸根、醋酸根、氯离子等，阳离子可以包括咪唑类、季铵盐类、季磷盐类等，但均不限于此。
采用足量的前述高沸点吸收溶剂或其复配物，并将其与含NMP的气体充分接触，可以将含NMP的气体中的NMP含量控制在200ppm，乃至100ppm以下，特别是控制在50ppm以下，水分含量控制在露点在-10℃以下，特别是低于-20℃，尤其优选低于-25℃。
在一些实施方案中，所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP和脱除水分的方法包括：对所述含NMP的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
较为优选的，所述减压精馏处理采用的真空度在0.05MPa以上，优选在0.08MPa以上。
在一些实施方案中，所述含NMP的气体选自高含NMP的生产车间循环气体。例如，所述含NMP的气体可选自锂电池生产车间循环气体或废气或NMP生产工艺中产生的废气，尤其优选为锂电池生产车间循环气体或废气。
在一些较佳的具体实施方案中，所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法包括：
将高沸点吸收溶剂自吸收装置顶部喷入所述吸收装置，并将含NMP的气体自吸收装置顶部或底部鼓入所述吸收装置，使气液两相充分接触，脱除气体中的NMP或者NMP和水分，从而获得净化后的气体和含NMP或者NMP和水分的混合溶液；
以及，对所述含NMP或者NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
在一些实施方案中，所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法还包括：将回收的NMP和高沸点吸收溶剂循环使用。
在一较为具体的实施案例中，一种利用高沸点溶剂回收锂电池生产车间循环气体中NMP和脱除水分的方法包括：
将前述高沸点吸收溶剂自吸收装置顶部以喷淋等方式喷入所述吸收装置，并将锂电池生产车间循环气体（如下简称“循环气体”）自吸收装置顶部或底部鼓入所述吸收装置，使气液两相充分接触，脱除所述循环气体中的NMP或者NMP和水分，从而获得净化后的循环气体和含NMP或者NMP和水分的混合溶液；
对所述含NMP或者NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂；
以及，将所述净化后的循环气体和NMP重新输入锂电池生产车间循环使用。
进一步的，还可将回收的高沸点吸收溶剂在前述方法中循环使用，即重新输入吸收装置，继续用于NMP的回收工序。
进一步的，前述吸收装置包括喷淋塔、填料塔、板式塔或超重力机等，但不限于此。
以下结合若干具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：本实施例涉及一种回收锂电池生产车间循环气体中NMP和脱除水分的方法。其中，所述循环气体包含有1920ppm NMP。
进一步的，所述方法包括：
将作为高沸点吸收溶剂的离子液体自喷淋塔顶部喷入所述喷淋塔，并将所述循环气体自喷淋塔底部鼓入所述喷淋塔，使气液两相充分接触，获得净化后的循环气体和含NMP 10~25%的混合溶液，其中净化后的循环气体内NMP的含量在124ppm左右。
对所述含NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收高浓度NMP和高沸点吸收溶剂，其中高浓度NMP中NMP的含量在99.9wt%以上，高沸点吸收溶剂内NMP的含量在0.5%以下，水分含量在0.5wt%以下。
以及，将回收的NMP再次精制处理后作为原料回送到锂电池生产车间内循环使用，以及将所述净化后的循环气体全部或大部分再次输入锂电池生产车间循环使用。
进一步的，还可将回收得到的高沸点吸收溶剂重新输送到喷淋塔，继续用于NMP的回收工序。
实施例2：本实施例涉及一种回收锂电池生产车间循环气体中NMP和脱除水分的方法。其中，所述循环气体包含有1180 ppm的NMP，露点约为-15℃。
进一步的，所述方法包括：
将作为高沸点吸收溶剂的三甘醇自喷淋塔顶部喷入所述喷淋塔，并将所述循环气体自喷淋塔底部鼓入所述喷淋塔，使气液两相充分接触，吸收剂塔底收集，经泵再次塔顶循环喷入。最终获得净化后的循环气体，塔底排出含NMP20~40%和少量水分的混合溶液去精馏回收工序，并补充再生的三甘醇溶液，其中净化后的循环气体内NMP的含量在42ppm以下，气体露点在-25℃以下；
对所述含NMP和水分的三甘醇混合溶液进行减压精馏处理，真空度保持在0.08MPa以上，温度在180℃，分离回收高浓度NMP和高沸点吸收溶剂，其中高浓度NMP中NMP的含量在99.95wt%以上，高沸点吸收溶剂内NMP的含量在0.5wt%以下，水分含量在0.5wt%以下。
以及，将回收的NMP再次精制处理后作为原料回送到锂电池生产车间内循环使用，以及将所述净化后的循环气体全部或大部分再次输入锂电池生产车间循环使用。
进一步的，还可将回收得到的高沸点吸收溶剂重新输送到喷淋塔，继续用于NMP的回收工序。
实施例3：本实施例涉及一种回收锂电池生产车间循环气体中NMP和脱除水分的方法。其中，所述循环气体包含有960ppm的NMP，露点在-18℃左右。
进一步的，所述方法包括：
将作为高沸点吸收溶剂的三甘醇及DBP的复配物（其中三甘醇与DBP的体积比为3：1）自喷淋塔顶部喷入所述喷淋塔，并将所述循环气体自喷淋塔底部鼓入所述喷淋塔，使气液两相充分接触，吸收剂塔底收集，经泵再次塔顶循环喷入。获得净化后的循环气体和含NMP约25%的混合溶液，其中净化后的循环气体内NMP的含量在65ppm以下，气体露点在-20℃以下。
对所述含NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收高浓度NMP和高沸点吸收溶剂，其中高浓度NMP中NMP的含量在99.8wt%以上，高沸点吸收溶剂内NMP的含量在0.5wt%以下，水分含量在0.5wt%以下。
以及，将回收的NMP再次精制处理后作为原料回送到锂电池生产车间内循环使用，以及将所述净化后的循环气体全部或大部分再次输入锂电池生产车间循环使用。
进一步的，还可将回收得到的高沸点吸收溶剂重新输送到喷淋塔，继续用于NMP的回收工序。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于包括：
使含NMP的气体与高沸点吸收溶剂充分接触，从而至少使所述气体中的NMP被高沸点吸收溶剂充分吸收，获得净化后的气体和含NMP的混合溶液；
以及，从所述含NMP的混合溶液中分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
2.根据权利要求1所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述高沸点吸收溶剂还能够吸收所述含NMP的气体中的水分。
3.根据权利要求1或2所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述高沸点溶剂的沸点在145℃以上，优选在150℃以上；和/或，所述高沸点吸收溶剂包括离子液体、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、环丁砜、二甲基砜中的任一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：组成所述离子液体的阴离子包括四氟硼酸根、六氟磷酸根、醋酸根或氯离子，阳离子包括咪唑类、季铵盐类或季磷盐类。
5.根据权利要求1所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于包括：对所述含NMP的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
6.根据权利要求1所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述含NMP的气体选自锂电池生产车间循环气体或废气或者NMP生产工艺中产生的废气，优选为锂电池生产车间循环气体或废气。
7.根据权利要求1所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于包括：
将高沸点吸收溶剂自吸收装置顶部喷入所述吸收装置，并将含NMP的气体自吸收装置顶部或底部鼓入所述吸收装置，使气液两相充分接触，脱除气体中的NMP或者NMP和水分，从而获得净化后的气体和含NMP或者NMP和水分的混合溶液；
以及，对所述含NMP或者NMP和水分的混合溶液进行减压精馏处理，分离回收NMP和高沸点吸收溶剂。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或7所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于包括：将回收的NMP和高沸点吸收溶剂循环使用。
9.根据权利要求7所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述吸收装置包括喷淋塔、填料塔、板式塔或超重力机。
10.根据权利要求5或7所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述减压精馏处理采用的真空度在0.05MPa以上，优选在0.08MPa以上。
11.根据权利要求1所述的利用高沸点溶剂回收气体中NMP的方法，其特征在于：所述净化后的气体中NMP含量在200ppm以下，优选在100ppm以下，更优选在50ppm以下，水分含量在露点-10℃以下，优选露点低于-20℃，更优选低于-25℃。
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