CN108774163B - 一种锂电池生产中nmp回收提纯精密处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，包括用水吸收NMP废气，得到NMP废液；将NMP废液输入第一脱水精馏塔进行分离；将第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输入第二脱水精馏塔进行分离；将第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输入NMP精馏塔进行分离；将NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分，得到处理后的NMP，吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺‑凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。该方法采用三塔串联并经吸附塔精密处理，将锂电池生产中NMP废气回收提纯为电子级NMP溶剂，可直接用作锂电池生产中正负极材料的溶剂。

Description

一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法

技术领域

本发明属于锂电池生产技术领域，尤其是涉及一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法。

背景技术

N-甲基吡咯烷酮，英文名称N-Methyl pyrrolidone，即NMP，是重要的化工原料，是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂，也是锂电池生产过程中常用到的溶剂，在锂电池生产过程中，制作锂电池正负极材料、制作锂电池隔膜时多使用NMP为溶剂，而生产过程中，随着锂电池正负极材料、隔膜的生产，所用的NMP溶剂不断的挥发，通常生产过程中会将挥发的NMP抽走，并吸收处理然后排放，会造成NMP原料的严重浪费，同时也会造成环境的污染，因此，有必要将挥发的NMP气体回收重复利用，以提高NMP的利用率，减少环境污染，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，吸收液中存在着吸收剂、重杂化合物、金属离子、游离胺等杂质，使回收得到的NMP无法直接用作溶剂重复利用。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，可将锂电池正负极材料、隔膜生产过程中挥发出的NMP气体进行回收并提纯，得到高纯度的NMP，提高NMP的利用率，减少环境污染。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，包括以下步骤：

第一步，用水吸收锂电池隔膜生产过程中挥发出的NMP废气，得到NMP废液；

第二步，将NMP废液输入第一脱水精馏塔进行分离，使得经第一脱水精馏塔分离后，第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分中NMP浓度不大于500mg/L；

第三步，将第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输入第二脱水精馏塔进行分离，使得经第二脱水精馏塔分离后，第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分中水的浓度不大于100mg/L；

第四步，将第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输入NMP精馏塔进行分离，使得经NMP精馏塔分离后，NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中NMP浓度不小于99.9％；

第五步，将NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分，得到处理后的NMP，吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。

优选的，吸附剂包括以下质量百分比的组分：活性炭40-60份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料18-32份、硅藻土15-25份和分子筛16-40份。

由于锂电池正负极材料、隔膜生产过程中，溶剂中溶有大量的金属离子、重杂等，NMP挥发的过程中会携带一部分金属离子、重杂化合物和游离铵等，因此，以水为吸收剂吸收挥发NMP后得到的吸收液中存在60-95％的NMP、5-40％的水、少量重杂化合物、少量游离铵和金属离子，但要将回收后的NMP作为溶剂使用，要求溶液中NMP浓度不小于99.9％、水的含量不大于100mg/L、游离铵含量不大于1mg/L、金属离子含量不大于1mg/L，因此，要将沸点分别比NMP低和高的物质与NMP分离，且要达到上述浓度要求，本申请中使用三塔技术，将三个精馏塔串联分别对NMP混合物进行一次脱水、二次脱水、NMP精制提纯得到高纯度的NMP，再通过吸附剂吸附脱除其中的少量的水和Fe、Cu、Zn、Mg等重金属离子，最终得到电子级的NMP溶剂，可供锂电池材料生产重复使用，大大的节约了NMP原料。

其中，聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料中，聚丙烯酰胺是线状高分子，其分子链上有与丙烯酰胺单元数相同的酰胺基，酰胺基中的氮原子带有孤对电子，可与重金属离子发生络合作用，从而吸附大量的重金属离子，吸附量大，但由于氮原子与碳氧双键的共轭效应使电子云密度降低，导致络合作用减弱使其吸附能力降低，且耐盐碱性差；而凹凸棒粘土属于天然非金属矿物，由于其孔隙发达，价廉易得，对重金属离子有较强的吸附作用，但因其主要是物理吸附，吸附能力有限，本申请中将聚丙烯酰胺与凹凸棒粘土通过枝接方式复合，枝接后使得聚丙烯酰胺的网络结构得到改善，耐盐碱性提高，组成具有高吸附容量的复合吸附材料。活性炭具有丰富的孔隙和巨大的比表面积，对重金属和水的吸附性能优异，且价格低廉，硅藻土属于硅质岩石，具有丰富的孔隙，是常用的廉价的吸附水和重金属离子的吸附材料，分子筛价格较贵，但不同种类的分子筛，其孔道孔径分布不同，对不同金属离子的吸附具有选择性，可针对所要脱除的物质的大小选择分子筛种类，以提高吸附率。本发明中通过上述各种吸附材料按一定比例混合得到吸附剂脱除NMP中水和重金属，吸附剂吸附能力和再生能力强，可实现对NMP中水和多种重金属离子的高效去除，提高NMP纯度。技术方案中，优选的，分子筛为MCM-41介孔分子筛或SBA-15分子筛或，MCM-41介孔分子筛具有高度有序排列的孔道结构、孔径均匀且尺寸可调、高比表面积、较大的孔体积及吸附容量，SBA-15分子筛具有高的比表面积和孔容，较厚的孔壁，因此具有很好的传质速率，吸附速率快。

技术方案中，优选的，吸附剂为两组，一组吸附剂脱除NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中的水和重杂组分时，对另一组吸附剂使用稀酸溶液进行洗脱再生，优选的，稀酸溶液为稀盐酸或稀硫酸。使用稀酸溶液对吸附饱和的聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料进行处理，可使吸附剂上吸附的重金属离子被洗脱，而得到再生，可再次使用吸附重金属和水，设置两组吸附装置交替使用，一组吸附时另一组进行洗脱再生，可大大节约吸附剂再生的时间，提高处理效率。

技术方案中，优选的，该方法还包括将第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化，用作吸收锂电池隔膜生产过程中挥发出的NMP废气的吸收剂。第一脱水精馏塔的塔顶采出轻组分中主要为水，将精馏分离出的水再次通入NMP吸收塔的吸收剂入口，重复利用，可补给一部分吸收塔的吸收剂，减少吸收过程中水资源的消耗，节约能耗，并且提高水的利用率。

技术方案中，优选的，该方法还包括将第二脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化，与第一步中得到的NMP废液共同作为第一脱水精馏塔的进料。第二脱水精馏塔的塔顶采出轻组分中，含有50％-85％左右的NMP，将其与NMP废液一起作为第一脱水精馏塔的进料，再次利用，提高NMP回收率。

该NMP回收精制方法中精馏分离出的废水被NMP废气吸收系统回收利用，装置内部形成闭环循环，整个回收精制装置中只有吸收塔的出气口排放含有微量NMP的废气和NMP精馏塔的塔釜重组分出口排放含有少量NMP的釜残，装置的危废、废液排出端少，排放量小，实现了循环经济和绿色化工。

技术方案中，优选的，该方法还包括将第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的塔顶冷凝器冷凝第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的塔顶轻组分产生的余热回收利用于第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的进料预热，由于精馏塔的塔顶均设置冷凝器，以将塔顶轻组分液化，一部分回流，一部分采出，而将轻组分蒸汽冷凝为液态过程中产生的大量余热不经利用的话，会造成能量的浪费，而由于精馏塔进料时一般会对原料进行预热，以降低塔底加热能耗，而利用冷却塔顶蒸汽产生的余热对进料进行初步的余热，即可对余热有效利用，也可以降低精馏塔能耗。

技术方案中，优选的，还包括将NMP精馏塔的塔顶蒸汽与洗脱液进行换热。通过NMP精馏塔的塔顶蒸汽的余热将洗脱液加热，高温可加快吸附剂上重金属离子的脱附，从而加快吸附剂再生的过程，并有效利用装置余热。

技术方案中，优选的，第一脱水精馏塔的操作压力为20-100kPa，回流比为0.2-1，理论塔板数为40-60，塔顶温度为60-100℃，塔釜温度为135-180℃。

技术方案中，优选的，第二脱水精馏塔的操作压力为10-50kPa，回流比为1-4，理论塔板数为25-50，塔顶温度为100-135℃，塔釜温度为140-170℃。

技术方案中，优选的，NMP精馏塔的操作压力为10-50kPa，回流比为0.5-3，理论塔板数为40-60，塔顶温度为140-170℃，塔釜温度为145-175℃。采用上述工艺参数经三塔技术分离后，得到的NMP溶剂中NMP的浓度不低于99.9％，水含量不高于100mg/L，游离铵含量不高于1mg/L，金属离子含量不高于1mg/L。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.该回收提纯精密处理方法采用吸收塔吸收废气，并经三个串联的精馏塔精馏提纯处理，最后经吸附塔脱除微量水和重金属，可将锂电池电极材料生产中挥发的NMP回收并提纯，最终分离得到电子级NMP溶剂，可直接用作锂电池生产中正负极材料的溶剂使用，大大提高了NMP的利用度；

2.设置两套吸附塔一套吸附处理时对另一套吸附塔中的吸附剂洗脱再生，可大大节约处理时间，提高处理效率；

3.吸附塔洗脱液与精馏塔塔顶蒸汽换热提高洗脱液温度，可提高吸附剂再生处理时重金属的洗脱速率；

4.该装置中精馏分离出的废水被NMP废气吸收系统回收利用，装置内部形成闭环循环，整个回收精制装置中只有吸收塔的出气口排放含有微量NMP的废气和NMP精馏塔的塔釜重组分出口排放含有少量NMP的釜残，装置的危废、废液排出端少，排放量小，实现了循环经济和绿色化工；

5.实现了装置中余热的有效利用，降低设备能耗，节约能源。

附图说明

图1是本发明实施例所用的回收提纯精密处理设备的结构示意图。

图中：

1、吸收装置 2、脱水精馏装置 3、脱水精馏装置

4、NMP精馏装置 5、精馏塔 6、冷凝器

7、再沸器 8、预热器 9、换热器

10、精馏塔 11、冷凝器 12、再沸器

13、预热器 14、换热器 15、缓冲装置

16、吸收剂供给装置 17、吸收塔 18、回流泵

19、吸附装置 20、洗脱液供给装置 21、吸附塔

22、吸附塔

具体实施方式

下面结合实施例对本发明实施例做进一步描述：

如图1所示，本实施例所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法使用下述设备实现，该设备包括吸收装置1、缓冲装置15、脱水精馏装置2、脱水精馏装置3、NMP精馏装置4和吸附装置19，吸收装置1的进液口与吸收剂供给装置16连接，吸收装置1的出液口与缓冲装置15的入口连接，缓冲装置15的出口与脱水精馏装置2的进料口连接，脱水精馏装置2的塔釜重组分采出口与脱水精馏装置3的进料口连接，脱水精馏装置3的塔釜重组分采出口与NMP精馏装置4的进料口连接，NMP精馏装置4的塔顶轻组分采出口与吸附装置19的进料口连接，吸附装置19的洗脱液进液口与洗脱液供给装置20连接，吸附装置19中填充吸附剂，脱水精馏装置2的塔顶轻组分采出口与吸收装置1的进液口连接，脱水精馏装置3的塔顶轻组分采出口与缓冲装置15的入口连接。吸收装置1中以水为吸收剂将锂电池电极材料生产中挥发的NMP吸收，将吸收液送至缓冲罐15中收集，缓冲罐15中的NMP吸收液送入三个串联精馏装置进行精馏提纯，吸收液经脱水精馏装置2进行初步脱水，塔顶采出水，塔釜采出NMP及部分水，然后将塔釜采出的重组分通入脱水精馏装置3中进一步脱水，经第二脱水精馏装置3后将NMP中的水进一步分离，脱水精馏装置3的塔顶采出NMP和水，塔釜采出为主要为NMP并含有少量重杂化合物、金属离子、游离铵、水的重组分，塔釜重组分通入NMP精馏装置4进一步提纯其中NMP，经NMP精馏装置4分离后，塔顶采出为浓度不小于99.9％的NMP、浓度不大于100mg/L的水、浓度不大于1mg/L的游离铵、浓度不大于1mg/L的金属离子，塔釜采出含有NMP，少量重金属离子、游离铵的重组分，NMP精馏装置4的塔顶轻组分进入吸附装置19进一步处理，吸附装置19中填有吸附剂，例如分子筛、活性炭、壳聚糖微球等，对NMP中残留的微量水和重金属离子有很强的吸附性能，经吸附装置19处理后得到含水小于50mg/L，不含有游离铵和重金属离子的电子级NMP溶剂。该装置采用吸收塔吸收，经三个串联的精馏塔精馏，并经吸附塔脱除水和重金属离子，可将锂电池电极材料生产中挥发的NMP回收并提纯，最终可得到电子级NMP，可直接用作锂电池生产中NMP溶剂使用，大大提高了NMP的利用度。其中脱水精馏装置2的塔顶轻组分采出口与吸收装置1的进液口连接，将脱水精馏装置2分离出的水进一步引入吸收装置1作为吸收剂重复利用，可作为吸收剂的补充，降低吸收NMP时水的消耗量，并将精馏装置2的废液循环利用；而脱水精馏装置3的塔顶轻组分采出中仍含有50％-85％％左右的NMP，该装置将其引入缓冲罐15中，再次作为精馏装置2的进料，与从吸收装置1吸收的NMP废液一起作为进料，从而将精馏装置3的废液循环利用，充分利用了废液中的NMP。该装置中精馏分离出的废液被系统回收利用，装置内部形成闭环循环，整个回收精制装置中只有吸收塔的出气口排放含有微量NMP的废气和NMP精馏塔的塔釜重组分出口排放含有少量NMP的釜残，装置的危废、废液排出端少，排放量小，实现了循环经济和绿色化工。

优选的，吸附装置19包括吸附塔21和吸附塔22，NMP精馏装置4的塔顶轻组分采出口分别与吸附塔21的进料口和吸附塔22的进料口连接，吸附塔21的洗脱液进液口和吸附塔22的洗脱液进液口分别与洗脱液供给装置20的出液口连接，吸附塔21的洗脱液进液口、吸附塔22的洗脱液进液口、吸附塔21的进料口和吸附塔22的进料口上均设有截止阀，通过调节截止阀的开闭，可以控制为一个吸附塔处理进料，同时另一个吸附塔中通入洗脱液对吸附剂进行洗脱再生，节约吸附塔再生所需的时间，提高处理效率，也可以控制为两个吸附塔同时对进料进行处理，提高处理效率。

优选的，还可以在缓冲装置15后与脱水精馏装置2之间设置吸附塔，即缓冲装置15的出口与吸附塔的入口连接，吸附塔的出口与脱水精馏装置2的进料口连接，吸附塔中填充分子筛、活性炭、硅藻土等吸附剂，对待处理NMP废液中的水和重金属离子进行初步吸附脱除，由于待处理NMP废液中存在重金属离子，脱水精馏装置2对其进行分离时需要较高的回流比，会使设备的产生较高的能耗，而此处加入吸附塔对废液中的重金属初步处理后，可使后序的精馏装置的回流比降低，从而降低设备能耗。

优选的，该装置中脱水精馏装置2包括精馏塔5、冷凝器6、再沸器7和预热器8，缓冲装置15的出口与预热器8的入口连接，预热器8的出口与精馏塔5的进料口连接，精馏塔5的塔顶气体出口与冷凝器6的入口连接，冷凝器6的出口一路与精馏塔5的塔顶回流入口连接，另一路与精馏塔5的塔顶轻组分采出口连接，精馏塔5的塔釜液体出口一路与再沸器7的入口连接，另一路与精馏塔5的塔釜重组分采出口连接，再沸器7的出口与精馏塔5的塔釜回流入口连接。

更优选的，脱水精馏装置2还包括换热器9，精馏塔5的塔顶气体出口与换热器9的热介质入口连接，换热器9的热介质出口与冷凝器6的入口连接，缓冲装置15的出口与换热器9的冷介质入口连接，换热器9的冷介质出口与预热器8的入口连接。精馏塔5塔顶采出的高温气体与进料液之间发生热交换，一方面使高温气体在进入冷凝器之前被预先冷却，可节约冷凝器的能耗，另一方面使进料液在进入预热器之前被预先加热，可节约预热器的能耗，并且使高温气体冷凝产生的余热被有效利用，减少能量浪费。

优选的，脱水精馏装置3包括精馏塔10、冷凝器11、再沸器12和预热器13，脱水精馏装置2的塔釜重组分采出口与预热器13的入口连接，预热器13的出口与精馏塔10的进料口连接，精馏塔10的塔顶气体出口与冷凝器11的入口连接，冷凝器11的出口一路与精馏塔10的塔顶回流入口连接，另一路与精馏塔10的塔顶轻组分采出口连接，精馏塔10的塔釜液体出口一路与再沸器12的入口连接，另一路与精馏塔10的塔釜重组分采出口连接，再沸器12的出口与精馏塔10的塔釜回流入口连接。

更优选的，脱水精馏装置3还包括换热器14，精馏塔10的塔顶气体出口与换热器14的热介质入口连接，换热器14的热介质出口与冷凝器11的入口连接，脱水精馏装置2的塔釜重组分采出口与换热器14的冷介质入口连接，换热器14的冷介质出口与预热器13的入口连接。精馏塔10塔顶采出的高温气体与进料液之间发生热交换，一方面使高温气体在进入冷凝器之前被预先冷却，可节约冷凝器的能耗，另一方面使进料液在进入预热器之前被预先加热，可节约预热器的能耗，并且使高温气体冷凝产生的余热被有效利用，减少能量浪费。

优选的，NMP精馏装置4包括精馏塔、冷凝器、再沸器和预热器，脱水精馏装置3的塔釜重组分采出口与预热器的入口连接，预热器的出口与精馏塔的进料口连接，精馏塔的塔顶气体出口与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口一路与精馏塔的塔顶回流入口连接，另一路与精馏塔的塔顶轻组分采出口连接，精馏塔的塔釜液体出口一路与再沸器的入口连接，另一路与精馏塔的塔釜重组分采出口连接，再沸器的出口与精馏塔的塔釜回流入口连接。

更优选的，NMP精馏装置4还包括换热器，精馏塔的塔顶气体出口与换热器的热介质入口连接，换热器的热介质出口与冷凝器的入口连接，洗脱液供给装置20的出液口与换热器的冷介质入口连接，换热器的冷介质出口吸附塔21、22的洗脱液进口分别连接。将NMP精馏装置4的塔顶蒸汽与洗脱液进行换热，使洗脱液被加热，高温可加快脱附，使吸附剂洗脱时脱附速率大大提高，提高吸附剂再生效率，且有效的利用了精馏塔的余热，节约能耗。

技术方案中，优选的，NMP精馏装置还包括第三换热器，所述第三精馏塔的塔顶气体出口与所述第三换热器的热介质入口连接，所述第三换热器的热介质出口与所述第三冷凝器的入口连接，所述洗脱液供给装置的出液口与所述第三换热器的冷介质入口连接，所述第三换热器的冷介质出口与所述第一吸附塔的洗脱液进液口和所述第二吸附塔的洗脱液进液口分别连接。

优选的，吸收装置1包括吸收塔17和回流泵18，吸收塔17的气体进口与NMP废气来源连接，吸收剂供给装置16和脱水精馏装置2的塔顶轻组分采出口与吸收塔17的贫液入口连接，吸收塔17的富液出口一路通过回流泵18与吸收塔17的富液回流入口连接，另一路与缓冲装置15的入口连接。本实施例所述的锂电池生产中NMP回收精制设备采用吸收塔吸收，经三个串联的精馏塔精馏，并经吸附塔脱除水和重金属离子，可将锂电池电极材料生产中挥发的NMP回收并提纯，最终分离可得到电子级NMP，可直接用于锂电池生产中溶剂使用，大大提高了NMP的利用度；设置两套吸附塔一套吸附处理时对另一套吸附塔中的吸附剂洗脱再生，可大大节约处理时间，提高处理效率；吸附塔洗脱液与精馏塔塔顶蒸汽换热提高洗脱液温度，可提高吸附剂再生处理时重金属的洗脱速率；该装置中精馏分离出的废液被系统回收利用，装置内部形成闭环循环，整个回收精制装置中只有吸收塔的出气口排放含有微量NMP的废气和NMP精馏塔的塔釜重组分出口排放含有少量NMP的釜残，装置的危废、废液排出端少，排放量小，实现了循环经济和绿色化工；实现了装置中余热的有效利用，降低设备能耗，节约能源。

下面结合几个实施例对本发明锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法做进一步介绍：

实施例一

本实施例所述的NMP回收提纯精密处理方法，使用上述NMP回收提纯精密处理装置，包括如下步骤：

吸附剂的制备

向三口烧瓶中加入2wt％的凹凸棒粘土、60mL的甲苯，然后加入10wt％的丙烯酰胺，再加入偶氮二异丁腈做引发剂，在70度下反应6h，产物经过滤分离后用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，得到聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合吸附材料。取活性炭40份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料18份、硅藻土15份和MCM-41介孔分子筛10份，物理混合均匀得到吸附剂。

第一步，以水为吸收剂，使用吸收塔对锂电池隔膜或电极材料生产时挥发的NMP废气进行回收，操作压力为101.3kPa，操作温度20度，液气比在0.72左右，处理得到NMP废液；

第二步，将NMP废液输入脱水精馏塔2进行分离，操作压力为20kPa，回流比为0.2，理论塔板数为60，塔顶温度为60℃，塔釜温度为135℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔2分离后得到的塔顶采出轻组分中主要为水，其中NMP浓度小于500mg/L，塔釜采出重组分中包括水4.5％，NMP 94％，重杂组分0.9％，游离铵25mg/L，金属离子45mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被引入吸收塔作为吸收剂再利用，节约处理中的水资源的消耗；

第三步，将脱水精馏塔2的塔釜采出的重组分通入脱水精馏塔3进行分离，操作压力为10kPa，回流比为1，理论塔板数为50，塔顶温度为100℃，塔釜温度为140℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔3分离得到的塔顶采出轻组分中含有75％左右的NMP，其余主要为水，塔釜采出重组分中主要包含NMP 99.4％，水65mg/L，重杂组分0.5％，游离铵1mg/L，金属离子40mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被输送至缓冲罐，与吸收塔输送的待分离的NMP原料一起输送至精馏塔3的进料口，进一步分离，提高NMP废液中NMP的回收率；

第四步，将脱水精馏塔3的塔釜采出重组分通入NMP精馏塔4进行分离，操作压力为10kPa，回流比为0.5，理论塔板数为60，塔顶温度为140℃，塔釜温度为145℃，经NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分中NMP含量为99.9％，还含有含量小于1mg/L的水、小于1mg/L的游离铵、小于1mg/L的重金属离子，塔釜采出中含有60％的NMP，40％重杂化合物、500mg/L金属离子。

第五步，将NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分通入吸附塔中进行吸附处理，同时对另一吸附塔中的吸附剂进行洗脱再生，经吸附塔处理后得到的产物NMP中水含量小于50mg/L，检测不到游离铵与重金属离子，得到的NMP为电子级溶剂，可直接作为锂电池电极材料生产用溶剂。

实施例二

本实施例所述的NMP回收提纯精密处理方法，使用上述NMP回收提纯精密处理装置，包括如下步骤：

吸附剂的制备

向三口烧瓶中加入5wt％的凹凸棒粘土、50mL的甲苯，然后加入15wt％的丙烯酰胺，再加入偶氮二异丁腈做引发剂，在70度下反应6h，产物经过滤分离后用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，得到聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合吸附材料。取活性炭60份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料32份、硅藻土25份和SBA-15分子筛25份，物理混合均匀得到吸附剂。

第一步，以水为吸收剂，使用吸收塔对锂电池隔膜或电极材料生产时挥发的NMP废气进行回收，操作压力为101.3kPa，操作温度20度，液气比在0.70左右，处理得到NMP废液；

第二步，将NMP废液输入脱水精馏塔2进行分离，操作压力为100kPa，回流比为1，理论塔板数为40，塔顶温度为100℃，塔釜温度为180℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔2分离后得到的塔顶采出轻组分中主要为水，其中NMP浓度小于450mg/L，塔釜采出重组分中包括水3.4％，NMP 96％，重杂组分0.5％，游离铵14mg/L，金属离子55mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被引入吸收塔作为吸收剂再利用，节约处理中的水资源的消耗；

第三步，将脱水精馏塔2的塔釜采出的重组分通入脱水精馏塔3进行分离，操作压力为50kPa，回流比为4，理论塔板数为25，塔顶温度为135℃，塔釜温度为170℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔3分离得到的塔顶采出轻组分中含有75％左右的NMP，其余主要为水，塔釜采出重组分中主要包含NMP 99％，水90mg/L，重杂组分0.96％，游离铵0.8mg/L，金属离子55mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被输送至缓冲罐，与吸收塔输送的待分离的NMP原料一起输送至精馏塔3的进料口，进一步分离，提高NMP废液中NMP的回收率；

第四步，将脱水精馏塔3的塔釜采出重组分通入NMP精馏塔4进行分离，操作压力为50kPa，回流比为3，理论塔板数为40，塔顶温度为170℃，塔釜温度为175℃，经NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分中NMP含量为99.95％，还含有含量小于100mg/L的水、小于1mg/L的游离铵、小于1mg/L的金属离子，塔釜采出中含有70％的NMP，30％重杂化合物、400mg/L金属离子。

第五步，将NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分通入吸附塔中进行吸附处理，同时对另一吸附塔中的吸附剂进行洗脱再生，经吸附塔处理后得到的产物NMP中水含量小于50mg/L，检测不到游离铵与重金属离子，得到的NMP为电子级溶剂，可直接作为锂电池电极材料生产用溶剂。

实施例三

本实施例所述的NMP回收提纯精密处理的方法，使用上述NMP回收提纯精密处理的装置，包括如下步骤：

吸附剂的制备

向三口烧瓶中加入8wt％的凹凸棒粘土、70mL的甲苯，然后加入12wt％的丙烯酰胺，再加入偶氮二异丁腈做引发剂，在70度下反应6h，产物经过滤分离后用甲苯、无水乙醇和去离子水洗涤，得到聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合吸附材料。取活性炭50份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料24份、硅藻土18份和MCM-41介孔分子筛18份，物理混合均匀得到吸附剂。

第一步，以水为吸收剂，使用吸收塔对锂电池隔膜或电极材料生产时挥发的NMP废气进行回收，操作压力为101.3kPa，操作温度20度，液气比在0.72左右，处理得到NMP废液；

第二步，将NMP废液输入脱水精馏塔2进行分离，操作压力为50kPa，回流比为0.5，理论塔板数为50，塔顶温度为80℃，塔釜温度为150℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔2分离后得到的塔顶采出轻组分中主要为水，其中NMP浓度小于430mg/L，塔釜采出重组分中包括水2.5％，NMP 97％，重杂组分0.5％，游离铵15mg/L，金属离子25mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被引入吸收塔作为吸收剂再利用，节约处理中的水资源的消耗；

第三步，将脱水精馏塔2的塔釜采出的重组分通入脱水精馏塔3进行分离，操作压力为30kPa，回流比为3，理论塔板数为30，塔顶温度为120℃，塔釜温度为160℃，并将塔顶轻组分在进入冷凝器之前进行预冷，将其通入换热器的热介质区，将进料液在进入预热器之前通入换热器的冷介质区，使二者之间进行换热，充分利用塔顶轻组分冷却产生的余热，降低冷凝器和预热器的能耗，经精馏塔3分离得到的塔顶采出轻组分中含有75％左右的NMP，其余主要为水，塔釜采出重组分中主要包含NMP 99％，水60mg/L，重杂组分0.8％，游离铵0.7mg/L，金属离子35mg/L，该精馏塔的塔顶采出轻组分经冷凝器液化后，一部分回流，另一部分被输送至缓冲罐，与吸收塔输送的待分离的NMP原料一起输送至精馏塔3的进料口，进一步分离，提高NMP废液中NMP的回收率；

第四步，将脱水精馏塔3的塔釜采出重组分通入NMP精馏塔4进行分离，操作压力为30kPa，回流比为1，理论塔板数为50，塔顶温度为160℃，塔釜温度为160℃，经NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分中NMP含量为99.92％，还含有含量小于100mg/L的水、小于1mg/L的游离铵、小于1mg/L的金属离子，塔釜采出中含有80％的NMP，20％重杂化合物、300mg/L金属离子。

第五步，将NMP精馏塔4分离得到的塔顶采出轻组分通入吸附塔中进行吸附处理，同时对另一吸附塔中的吸附剂进行洗脱再生，经吸附塔处理后得到的产物NMP中水含量小于50mg/L，检测不到游离铵与重金属离子，得到的NMP为电子级溶剂，可直接作为锂电池电极材料生产用溶剂。

以上对本发明的几个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (15)

1.一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，用水吸收锂电池生产过程中挥发出的NMP废气，得到NMP废液；

第二步，将NMP废液输送至第一脱水精馏塔进行分离，脱除轻组分，采出重组分；

第三步，将所述第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输送至第二脱水精馏塔进行分离，脱除轻组分，采出重组分；

第四步，将所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输送至NMP精馏塔进行分离，脱除重组分，采出轻组分；

第五步，将所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分，得到处理后的NMP，所述吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述第二步中，经所述第一脱水精馏塔分离后，所述第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分中NMP浓度不大于500mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述第三步中，经所述第二脱水精馏塔分离后，所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分中水的浓度不大于100mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述第四步中，经所述NMP精馏塔分离后，所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中NMP浓度不小于99.9％。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述吸附剂包括以下质量份数组分：活性炭40-60份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料18-32份、硅藻土15-25份和分子筛16-40份。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述分子筛为MCM-41介孔分子筛或SBA-15分子筛。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述吸附剂为两组，一组所述吸附剂脱除所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中的水和重杂组分时，对另一组所述吸附剂使用洗脱液进行洗脱再生。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述洗脱液为稀酸溶液。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述稀酸溶液为稀盐酸或稀硫酸。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：还包括将所述第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化，用作吸收锂电池生产过程中挥发出的NMP废气的吸收剂。

11.根据权利要求1所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：还包括将所述第二脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化，与所述第一步中得到的NMP废液共同作为所述第一脱水精馏塔的进料。

12.根据权利要求11所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：还包括将所述NMP精馏塔的塔顶蒸汽与洗脱液进行换热。

13.根据权利要求1-6任一项所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述第一脱水精馏塔的操作压力为20-100kPa，回流比为0.2-1，理论塔板数为40-60，塔顶温度为60-100℃，塔釜温度为135-180℃。

14.根据权利要求1-6任一项所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述第二脱水精馏塔的操作压力为10-50kPa，回流比为1-4，理论塔板数为25-50，塔顶温度为100-135℃，塔釜温度为140-170℃。

15.根据权利要求1-6任一项所述的一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法，其特征在于：所述NMP精馏塔的操作压力为10-50kPa，回流比为0.5-3，理论塔板数为40-60，塔顶温度为140-170℃，塔釜温度为145-175℃。

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