CN106630342B - 含盐有机废液中n-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法 - Google Patents

含盐有机废液中n-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含盐有机废液中N‑甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法。所述含盐有机废液中N‑甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法包括以下步骤：A）将含有N‑甲基吡咯烷酮金属络合物的含盐有机废液加热至预设温度，其中N‑甲基吡咯烷酮与铷、锂和钠中的一种或者两种形成N‑甲基吡咯烷酮金属络合物；和B）将含盐有机废液和解络剂混合，解络剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种的水溶液；解络剂与N‑甲基吡咯烷酮金属络合物在预设温度下进行解络反应。根据本发明实施例的含盐有机废液中N‑甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法具有解络效率高、解络效果好、操作简单，无二次污染等优点。

Description

含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体而言，涉及含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法。
背景技术
在化工行业生产过程中，常产生大量含盐有机废液，废液中同时含有一种或者多种的金属盐、水和有机物。含盐有机废液的资源化处理技术一直是一大难题，普通的水处理技术无法直接采用。
含盐有机废液资源化处理是一种较为理想的处理方式，即将有机物从废液中分离出来，并再次精制成高纯度的化学原料循环利用。由于部分有机物易于与废液中的金属元素形成金属有机配合物（俗称络合物），从而影响了废液资源化回收的进行。因此，必须针对性地发明相应的技术方法以使这种金属有机络合物解络。
在化工行业生产过程中，常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮等。其中，因为N-甲基吡咯烷酮具有能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃和芳烃互溶、挥发度低、热稳定性、化学稳定性均佳等特性被广用于化学反应溶剂。因此有大量含有N-甲基吡咯烷酮的废液需要回收处理，循环利用。N-甲基吡咯烷酮为五元环结构、且O及N上都有孤独电子，在废液中易与金属（铷、锂等）形成络合物，在资源化过程中会降低N-甲基吡咯烷酮的回收率。此外，N-甲基吡咯烷酮金属络合物沸点高、粘度大特性会影响资源化过程的正常运行。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效地对N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法。
根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法包括以下步骤：A）将含有N-甲基吡咯烷酮金属络合物的含盐有机废液加热至预设温度，其中N-甲基吡咯烷酮与铷、锂和钠中的一种或者两种形成所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物；和B）将所述含盐有机废液和解络剂混合，所述解络剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种的水溶液；其中，所述解络剂与所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物在所述预设温度下进行解络反应以便完成所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解，先进行所述步骤A）、再进行所述步骤B）或者先进行所述步骤B）、再进行所述步骤A）或者同时进行所述步骤A）和所述步骤B）。
根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法可以有效地对N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。
另外，根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述解络剂为氢氧化钠和/或碳酸钠的水溶液。
根据本发明的一个实施例，所述解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为3%-40%或者3%-其饱和溶液浓度，优选地，所述解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为10%-30%。
根据本发明的一个实施例，所述解络剂的配制温度为5℃-60℃，优选地，所述解络剂的配制温度为20℃-50℃。
根据本发明的一个实施例，所述预设温度在30℃-120℃的范围内，优选地，所述预设温度在50℃-80℃的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述含盐有机废液的质量与所述解络剂的质量的比例为1：0.03-0.35，优选地，所述含盐有机废液的质量与所述解络剂的质量的比例为1：0.04-0.20。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤B）中，将所述含盐有机废液和所述解络剂加入到混合设备内进行所述混合。
根据本发明的一个实施例，所述混合设备为反应釜和管道混合器中的一种或者所述混合设备为反应釜和管道混合器的组合。
根据本发明的一个实施例，利用机械搅拌釜混合、液流混合、静态混合器混合和外场混合中的至少一种对所述含盐有机废液和所述解络剂进行所述混合。
根据本发明的一个实施例，所述含盐有机废液和所述解络剂在所述混合设备中的平均停留时间为5分钟-120分钟，优选地，所述含盐有机废液和所述解络剂在所述混合设备中的平均停留时间为10分钟-30分钟。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法包括以下步骤：
A）将含有N-甲基吡咯烷酮金属络合物的含盐有机废液加热至预设温度，其中N-甲基吡咯烷酮与铷、锂和钠中的一种或者两种形成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物。换言之，N-甲基吡咯烷酮金属络合物中的金属选自铷、锂和钠中的一种或者两种。也就是说，该含盐有机废液包含N-甲基吡咯烷酮以及铷、锂和钠中的一种或者两种，N-甲基吡咯烷酮与铷、锂和钠中的一种或者两种形成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物。
B）将该含盐有机废液和解络剂混合，该解络剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种的水溶液。
其中，该解络剂与该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在该预设温度下进行解络反应以便完成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解，先进行该步骤A）、再进行该步骤B）或者先进行该步骤B）、再进行该步骤A）或者同时进行该步骤A）和该步骤B）。
也就是说，可以先将该含盐有机废液加热至该预设温度，然后将该解络剂加入到该含盐有机废液内以便将该含盐有机废液和该解络剂混合，进而使该解络剂与该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在该预设温度下作用以便完成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解。还可以先将该解络剂加入到该含盐有机废液内以便将该含盐有机废液和该解络剂混合，然后将该含盐有机废液和该解络剂的混合物加热至该预设温度，进而使该解络剂与该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在该预设温度下作用以便完成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解。此外，还可以在加热该含盐有机废液的同时，将该解络剂加入到该含盐有机废液内以便将该含盐有机废液和该解络剂混合，进而使该解络剂与该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在该预设温度下作用以便完成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解。
根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法通过利用氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种的水溶液对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络，从而可以有效地对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络，以便避免高沸点、高粘度的该N-甲基吡咯烷酮金属络合物造成的体系分离操作困难。由此解决了含有该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的该含盐有机废液的资源化回收问题，即解决了该含盐有机废液中的N-甲基吡咯烷酮因与铷、锂和钠中的一种或者两种形成该N-甲基吡咯烷酮金属络合物而难以回收该N-甲基吡咯烷酮的问题，操作简单，无二次污染。
因此，根据本发明实施例的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法具有解络效率高、解络效果好、操作简单，无二次污染等优点。
在本发明的一些实施例中，该解络剂为氢氧化钠和/或碳酸钠的水溶液。其中，该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为3%-40%，或者该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为3%-其饱和溶液浓度。
当该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为其饱和溶液浓度时，该解络剂为该溶质的饱和溶液。其中，当该解络剂包括多种溶质时，该解络剂是每一种溶质的饱和溶液。
优选地，该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为10%-30%。更加优选地，该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为15%-20%。最优选地，该解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为18.5%。
该解络剂的配制温度为5℃-60℃。也就是说，在5℃-60℃的条件下，将相应的溶质加入到水中，以便形成该溶质的水溶液（即该解络剂）。由此可以在不显著增加能耗的情况下，加快溶质的溶解速度，以便提高该解络剂的制备速度。优选地，该解络剂的配制温度为20℃-50℃。更加优选地，该解络剂的配制温度为30℃-40℃。最优选地，该解络剂的配制温度为38℃。
在本发明的一些示例中，该含盐有机废液的质量与该解络剂的质量的比例为1：0.03-0.35。由此可以在不浪费该解络剂的情况下，更加充分地、有效地对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络，即提高该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络率。优选地，该含盐有机废液的质量与该解络剂的质量的比例为1：0.04-0.20。更加优选地，该含盐有机废液的质量与该解络剂的质量的比例为1：0.0667-0.12。
该解络剂与该含盐有机废液中的该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在30℃-120℃的条件下进行解络反应，以便对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。换言之，该预设温度在30℃-120℃的范围内。由此可以在不显著增加能耗的情况下，不仅可以加快该N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络速度，而且可以更加充分地、有效地对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。优选地，该预设温度在50℃-80℃的范围内，即该解络剂与该含盐有机废液中的该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在50℃-80℃的条件下进行解络反应，以便对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。
更加优选地，该预设温度为60℃，即该解络剂与该含盐有机废液中的该N-甲基吡咯烷酮金属络合物在60℃的条件下进行解络反应，以便对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。
为了使该含盐有机废液和该解络剂更加充分地、更加均匀地混合以便更加充分地、有效地对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络，在该步骤B）中，将该含盐有机废液和该解络剂加入到混合设备内进行该混合。其中，该混合设备为反应釜和管道混合器中的一种或者该混合设备为反应釜和管道混合器的组合。
具体而言，利用机械搅拌釜混合、液流混合、静态混合器混合和外场混合中的至少一种对该含盐有机废液和该解络剂进行该混合。也就是说，在该混合设备内，利用机械搅拌釜混合、液流混合、静态混合器混合和外场混合中的至少一种对该含盐有机废液和该解络剂进行该混合。
在本发明的一个实施例中，该含盐有机废液和该解络剂在该混合设备中的平均停留时间为5分钟-120分钟。由此可以在确保解络效率和解络速度的情况下，更加充分地、有效地对该N-甲基吡咯烷酮金属络合物进行解络。优选地，该含盐有机废液和该解络剂在该混合设备中的平均停留时间为10分钟-30分钟。更加优选地，该含盐有机废液和该解络剂在该混合设备中的平均停留时间为20分钟。
实施例1
含有氯化锂和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液，废液量为1kg。具体解络方法如下：（1）在5℃的条件下配制氢氧化钠水溶液作为解络剂，即解络剂的配制温度为5℃，其中氢氧化钠的质量百分比浓度为3%；（2）将含有氯化锂和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液加热升温至90℃；（3）将上述配制好的解络剂加入到待处理的该含盐有机废液中，解络剂的加入量为45g；（4）在反应釜中进行解络反应，采用机械搅拌桨搅拌，使该解络剂与该含盐有机废液充分混合30分钟后（即解络反应30分钟后或者该含盐有机废液和该解络剂在反应釜中的平均停留时间为30分钟），进入废液资源化分离工段进行分离精制处理，N-甲基吡咯烷酮的回收率达99.5%以上。这表明有99.5%以上的N-甲基吡咯烷酮金属络合物被解络。
实施例2
含有溴化铷和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液，废液量为15kg。具体解络方法如下：（1）在15℃的条件下配制碳酸钠水溶液作为解络剂，即解络剂的配制温度为15℃，其中碳酸钠的质量百分比浓度为20%；（2）将含有溴化铷和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液加热升温至80℃；（3）将上述配制好的解络剂加入到待处理的该含盐有机废液中，解络剂的加入量为1kg；（4）将反应釜与管道混合器相连，并通过循环泵进行混合和解络反应，解络反应20分钟后（即该含盐有机废液和该解络剂在混合设备中的平均停留时间为20分钟），进入废液资源化分离工段进行分离精制处理，N-甲基吡咯烷酮的回收率达99.2%以上。这表明有99.2%以上的N-甲基吡咯烷酮金属络合物被解络。
实施例3
含有氯化铷、溴化钠和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液，废液量为100kg。具体解络方法如下：（1）在60℃的条件下配制碳酸钾和氢氧化钙水溶液作为解络剂，即解络剂的配制温度为60℃，其中碳酸钾和氢氧化钙的质量百分比浓度为10%；（2）将含有氯化铷、溴化钠和N-甲基吡咯烷酮的含盐有机废液加热升温至60℃；（3）将上述配制好的解络剂加入到待处理的该含盐有机废液中，解络剂的加入量为12kg；（4）在反应釜中进行解络反应，采用机械搅拌桨搅拌，使该解络剂与该含盐有机废液充分混合35分钟后（即解络反应35分钟后或者该含盐有机废液和该解络剂在反应釜中的平均停留时间为35分钟），进入废液资源化分离工段进行分离精制处理，N-甲基吡咯烷酮的回收率达99.8%以上。这表明有99.8%以上的N-甲基吡咯烷酮金属络合物被解络。
实施例4
含有氯化锂、氯化钠、水、N-甲基吡咯烷酮和二氯苯的含盐有机废液，废液量1000kg。具体解络方法如下：（1）在50℃的条件下配制碳酸钠水溶液作为解络剂，即解络剂的配制温度为50℃，其中碳酸钠的质量百分比浓度为40%；（2）将含有氯化锂、氯化钠、水、N-甲基吡咯烷酮和二氯苯的含盐有机废液加热升温至30℃；（3）将上述配制好的解络剂加入到待处理的该含盐有机废液中，解络剂的加入量为200kg；（4）在反应釜中进行解络反应，采用机械搅拌桨搅拌，使该解络剂与该含盐有机废液充分混合5分钟后（即解络反应5分钟后或者该含盐有机废液和该解络剂在反应釜中的平均停留时间为5分钟），进入废液资源化分离工段进行分离精制处理，N-甲基吡咯烷酮的回收率达99.3%以上。这表明有99.3%以上的N-甲基吡咯烷酮金属络合物被解络。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，包括以下步骤：
A）将含有N-甲基吡咯烷酮金属络合物的含盐有机废液加热至预设温度，其中N-甲基吡咯烷酮与铷、锂中的一种或者两种形成所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物；和
B）将所述含盐有机废液和解络剂混合，所述解络剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种的水溶液；
其中，所述解络剂与所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物在所述预设温度下进行解络反应以便完成所述N-甲基吡咯烷酮金属络合物的分解，先进行所述步骤A）、再进行所述步骤B）或者先进行所述步骤B）、再进行所述步骤A）或者同时进行所述步骤A）和所述步骤B）；
所述含盐有机废液的质量与所述解络剂的质量的比例为1：0.03-0.35。
2.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述解络剂为氢氧化钠和/或碳酸钠的水溶液。
3.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为3%-40%。
4.根据权利要求3所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述解络剂的每种溶质的质量百分比浓度为10%-30%。
5.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述解络剂的配制温度为5℃-60℃。
6.根据权利要求5所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述解络剂的配制温度为20℃-50℃。
7.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述预设温度在30℃-120℃的范围内。
8.根据权利要求7所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述预设温度在50℃-80℃的范围内。
9.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述含盐有机废液的质量与所述解络剂的质量的比例为1：0.04-0.20。
10.根据权利要求1所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，在所述步骤B）中，将所述含盐有机废液和所述解络剂加入到混合设备内进行所述混合。
11.根据权利要求10所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述混合设备为反应釜和管道混合器中的一种或者所述混合设备为反应釜和管道混合器的组合。
12.根据权利要求10或11所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，利用机械搅拌釜混合、液流混合中的至少一种对所述含盐有机废液和所述解络剂进行所述混合。
13.根据权利要求10或11所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述含盐有机废液和所述解络剂在所述混合设备中的平均停留时间为5分钟-120分钟。
14.根据权利要求13所述的含盐有机废液中N-甲基吡咯烷酮金属络合物的解络方法，其特征在于，所述含盐有机废液和所述解络剂在所述混合设备中的平均停留时间为10分钟-30分钟。
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