CN110603246A

CN110603246A - Nmp的蒸馏装置

Info

Publication number: CN110603246A
Application number: CN201780089100.8A
Authority: CN
Inventors: 田村贵弘; 武田久隆; 工藤佳织
Original assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2019-12-20
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: US20200155961A1; CN110603246B; HUE053681T2; EP3604280A4; JP6898567B2; EP3604280B1; WO2018179239A1; EP3604280A1; JPWO2018179239A1; US11007454B2; PL3604280T3

Abstract

本发明提供一种NMP的蒸馏装置，其是能够将从锂离子二次电池的电极制造工序等中回收的使用过的NMP现场再生的蒸馏装置，能够不管原料中的水分浓度或处理量的变动而简单且安全地精制NMP，并且能够进一步提高回收率。该NMP的蒸馏装置具有原料罐(41)、蒸馏塔(1)和产品罐(42)，蒸馏塔(1)为侧馏分方式的蒸馏塔，包括用于分离出高浓度NMP和含有低沸点成分的水的塔顶部、以及用于对该蒸馏塔的回流液进行进一步蒸馏而分离出高纯度NMP和含有高沸点成分的高浓度NMP的塔底部，并且该蒸馏塔构成为能够从中段部以侧馏分蒸气的形式取出高纯度NMP，在蒸馏塔的后段设置有：用于将以侧馏分蒸气的形式取出的高纯度NMP冷凝的冷凝器；和用于对高纯度NMP的液体从该冷凝器向产品罐的取出量进行调节的流量控制部件。

Description

NMP的蒸馏装置

技术领域

本发明涉及一种NMP的蒸馏装置，详细而言，涉及一种为了使从锂离子二次电池的电极制造工序等中回收的使用过的NMP(N－甲基－2－吡咯烷酮)再循环而能够将其现场(on site)精制的NMP的蒸馏装置。

背景技术

在锂离子二次电池的制造中，将包含锂化合物等活性物质、聚偏氟乙烯等粘合剂和作为溶剂的N－甲基－2－吡咯烷酮(以下，简称为“NMP”。)而构成的电极材料涂布在金属箔的基材上，对其进行烧制而制成电极。目前，在烧制工序中作为气体产生的NMP通过利用活性炭或沸石的吸附法或者水吸收法而被回收，利用罐车等输送至化学工厂后，在化学工厂中，与最初制造时同样，利用公知的蒸馏法精制至纯度99.9wt％以上。

相对于此，本发明的发明人从降低再循环成本、即输送成本以及罐的装卸和用于浓度调节的前处理等化学工厂的处理成本的观点考虑，首次提案了能够现场将NMP精制的NMP的蒸馏装置。这样的蒸馏装置具有单塔式蒸馏塔，是削减升温用的再沸器、冷却用电容器、泵、其他计量仪器类等辅助装置的数量而实现了小型化的装置。该蒸馏装置的蒸馏塔为侧馏分方式的蒸馏塔，在塔顶部从原料NMP中除去含有低沸点成分的水而分离高浓度NMP，进而在塔底部从高浓度NMP中除去高沸点成分而精制高纯度NMP，且构成为能够将该高纯度NMP以侧馏分液的形式从中段部取出，能够以约85％的回收率得到纯度99.9wt％以上的高纯度NMP。并且，通过增加启动功能和运转模式切换功能作为自动处理功能，能够对应于处理量或原料中的水分量的变动，简单且安全地进行运转，该启动功能是在开始连续处理运转时，依次进行用于将蒸馏塔调整至稳定状态的减压运转、循环运转而开始连续处理运转；该运转模式切换功能是在连续处理运转时，根据原料罐和产品罐的液面再次切换至循环运转(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/120666号小册子

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在现场精制NMP的蒸馏装置中，除了精制高纯度NMP以外，进一步提高回收率也是重要的。本发明的目的在于：提供一种NMP的蒸馏装置，其是能够将从锂离子二次电池的电极制造工序等回收的使用过的NMP现场再生的蒸馏装置，不管原料中的水分浓度或处理量的变动而能够简单且安全地精制NMP，并且能够进一步提高回收率。

用于解决技术问题的技术方案

在本发明中，为了实现装置的小型化，采用侧馏分方式的单塔式蒸馏塔，并且在蒸馏塔的塔顶部从原料NMP中除去含有低沸点成分的水而分离高浓度NMP，然后在蒸馏塔的塔底部从高浓度NMP中除去高沸点成分而精制高纯度NMP，将杂质更少的气化状态的高纯度NMP以侧馏分蒸气的形式从蒸馏塔的中段部取出，利用冷凝器使其液化，由此进一步提高高纯度NMP的回收率。并且，利用流量控制部件调节高纯度NMP从冷凝器向产品罐的取出量，根据侧馏分蒸气的取出量的变动来控制冷凝器中的冷凝量，由此将蒸馏塔的塔底部的液面高度保持在一定范围内，从而实现蒸馏塔的稳定运转。

即，本发明的主旨在于提供一种NMP的蒸馏装置，其用于对含有低沸点成分和高沸点成分作为杂质的使用过的NMP进行精制，该蒸馏装置的特征在于，具有：用于储存作为被处理液的使用过的NMP的原料罐；用于对从该原料罐供给的被处理液进行蒸馏而精制高纯度NMP的蒸馏塔；和用于储存该蒸馏塔所得到的高纯度NMP的产品罐，蒸馏塔为侧馏分方式的蒸馏塔，包括用于分离出浓度99wt％以上的高浓度NMP和含有低沸点成分的水的塔顶部、以及用于分离出浓度99.9wt％以上的高纯度NMP和含有高沸点成分的高浓度NMP的塔底部，并且该蒸馏塔构成为能够从中段部以侧馏分蒸气的形式取出高纯度NMP，在该蒸馏塔的后段设置有：用于将以侧馏分蒸气的形式取出的高纯度NMP冷凝的冷凝器；和用于基于蒸馏塔的塔底部的液面高度对高纯度NMP的液体从冷凝器向产品罐的取出量进行调节的流量控制部件。

发明效果

利用本发明所涉及的NMP的蒸馏装置，在蒸馏塔的塔顶部除去含有低沸点成分的水而分离高浓度NMP，进一步在蒸馏塔的塔底部除去高沸点成分而分离精制高纯度NMP，将高纯度NMP以侧馏分蒸气的形式从蒸馏塔的中段部取出，利用冷凝器使其液化，因此能够进一步提高NMP的回收率，并且基于蒸馏塔的塔底部的液面高度，利用流量控制部件调节来自冷凝器的高纯度NMP的液体的取出量，将蒸馏塔的塔底部的液面高度保持在一定范围内，因此能够不管处理量或原料中的水分量的变动而稳定运转。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的NMP的蒸馏装置的主要部分的构成例的流程图。

图2是表示图1的蒸馏装置的蒸馏塔中段部的结构的部分图，分图(a)是蒸馏塔中段部的纵截面图，分图(b)是蒸馏塔中段部的水平截面图。

图3是表示对图1的蒸馏装置的冷凝器和液体的取出量进行调节的流量控制部件的流程图。

具体实施方式

对本发明所涉及的NMP的蒸馏装置(以下，称为“蒸馏装置”。)的一个实施方式进行说明。在本发明中，“NMP”是指N－甲基－2－吡咯烷酮和以其为主要成分的水溶液。另外，作为被处理液的使用过的NMP(以下，称为“原料NMP”。)所含的杂质，可以列举沸点处于水和NMP的各沸点中间的甲酸等低沸点成分以及γ－丁内酯(GBL)、N-甲基琥珀酰亚胺等来自NMP的高沸点成分。

本发明的蒸馏装置是对含有低沸点成分和高沸点成分作为杂质的原料NMP进行精制的能够自动运转的单塔式的装置，如图1所示，概略地具有：储存作为被处理液的原料NMP的原料罐41；对从该原料罐供给的被处理液进行蒸馏而精制高纯度NMP的侧馏分方式的蒸馏塔1；暂时回收由该蒸馏塔所得到的高纯度NMP并且采集分析用的试样的第一检测筒(check drum)31和第二检测筒32；将被这些检测筒回收的高纯度NMP作为产品储存的产品罐42；和储存从蒸馏塔1的塔底部回收的含有高沸点成分的高浓度NMP(废液)的废液罐43。

原料罐41是储存例如从锂离子二次电池的电极制造工序排出的例如浓度95wt％以下、通常浓度70～90wt％左右的原料NMP的容器，为了连续且有效地进行蒸馏处理而设置。将来自电极制造工序等的原料NMP送入该原料罐的流路以及将原料NMP作为被处理液供给到蒸馏塔1的原料供给用的流路90与原料罐41连接。图中的符号61表示原料供给泵，符号74表示流量调整阀。

蒸馏塔1为对所供给的原料NMP进行蒸馏精制的侧馏分方式的蒸馏塔，包括：用于分离出浓度99wt％以上的高浓度NMP和含有低沸点成分的水的塔顶部、以及用于分离出浓度99.9wt％以上的高纯度NMP和含有高沸点成分的高浓度NMP的塔底部，并且构成为能够从中段部以侧馏分蒸气的形式取出高纯度NMP。蒸馏塔1由目前公知的蒸馏塔、即将不规则或者规则填充物装填在空塔内而成的填充塔、将多个多孔板塔盘等气液接触用的塔盘(塔板)设置在空塔内而成的板式塔等构成。

关于蒸馏塔1，所要处理的原料NMP通过上述的流路90而向塔中段上部供给。并且，为了使原料NMP加热蒸发，在蒸馏塔1的塔底部附设包括再沸器67的升温机构。这样的升温机构是使蒸馏塔1的塔底部的原料NMP升温的机构，包括利用与水蒸气等热介质的热交换使原料NMP加热蒸发的再沸器67、从塔底部取出原料NMP供给到再沸器67并且使被该再沸器气化后的NMP再次返回塔底部的塔底液循环用的流路91和废液取出泵65。

作为再沸器67，可以使用由多个导热管构成多个流路的多管式热交换器等。并且，在流路91的比再沸器67靠上游侧的位置分支并设置有将在蒸馏塔1的塔底部循环的塔底液的一部分、即被蒸馏塔1浓缩后的高浓度NMP作为废液向废液罐43供给的流路96。出于防止过氧化物的浓缩的目的，上述高浓度NMP从塔底部排出。

在蒸馏塔1的塔顶部设置有将分离后的蒸气冷凝的冷凝器30。作为冷凝器30，通常使用通过在构成多个流路的多个导热管或者导热板中流动致冷剂并且流通冷凝性蒸气(蒸馏分离而得到的蒸气)而将这样的冷凝性蒸气液化的多管式、螺旋式、板式、双层管式等冷凝器。在冷凝器30的底部设置有将含有杂质的低沸点成分的冷凝水作为馏出液向体系外排出的流路92。流路92是将含有低沸点成分的冷凝水送往排水罐2的流路。

排水罐2设置有用于使暂时贮存的蒸馏塔1的馏出液返回蒸馏塔1的上段的流路93、泵66和流路94。并且，在流路94分支并设置有用于在后述的循环运转时将排水罐2所贮存的馏出液返回原料罐41的流路100。另外，在上述流路100分支并设置有用于在连续运转时将排水罐2所贮存的馏出液向体系外排出的流路101。另外，为了对蒸馏塔1的塔内进行减压，以及供给不活泼气体，在塔顶连接后述的流路80。

在上述的升温机构的塔底液循环用的流路分支并设置有用于将在蒸馏塔1的塔底部循环的高浓度NMP的一部分、即含有杂质的高沸点成分的塔底液作为釜残液取出的流路96。并且，在流路96的下游侧设置有用于将所取出的高浓度NMP冷却的废液冷却器35、将冷却后的高浓度NMP送往废液罐43的流路97和用于将暂时储存于废液罐43的作为废液的高浓度NMP适当取出至体系外的流路98。其中，符号78表示控制釜残液的流量的流量调整阀，符号64表示废液排出用的泵。

在本发明中，取出杂质更少的气化状态的高纯度NMP，使NMP的回收率提高。因此，在本发明的蒸馏装置中，作为蒸馏塔，使用构成为能够从其中段部以侧馏分蒸气的形式取出高纯度NMP的侧馏分方式的蒸馏塔1。并且，在蒸馏塔1的后段(下游侧)设置有将以侧馏分蒸气的形式取出的高纯度NMP冷凝的冷凝器68。

如图2所示，蒸馏塔1的中段部具有收集在塔顶部分离而得到的高浓度NMP的收集器12、贮存该收集器所收集的液体的高浓度NMP的堰13和将该堰所蓄积的高浓度NMP作为回流液供给到塔底部的分配器14。符号11分别表示用于使蒸馏操作稳定的填充物。在本发明中，为了在塔底部对回流液进一步蒸馏而以蒸气的形式取出所得到的高纯度NMP，在蒸馏塔1的中段部连接有直至冷凝器68的侧馏分蒸气取出用的流路95a，为了防止液体的流入，在蒸馏塔1内周部的侧馏分蒸气取出用的流路95a的连接部分附设下端开放的箱状的防液罩15。防液罩15是底面和一个侧面开放的大致长方体的箱状的覆盖部件，例如配置于上述的堰13的上方。

如图3所示，冷凝器68使用将以蒸气的形式得到的高纯度NMP冷凝并且能够贮存规定量的液化后的高纯度NMP的结构的冷凝器。作为这样的冷凝器68，可以与蒸馏塔1的塔顶部的冷凝器同样，使用通过在构成多个流路的多个导热管或者导热板中流动致冷剂并且流通作为被处理物的冷凝性蒸气(高纯度NMP的蒸气)而将该冷凝性蒸气液化的冷凝器，通常为了缓冲液面变动，使用多管式的冷凝器。

进一步而言，在蒸馏装置中，由于原料的变动、换言之处理量或原料中的水分量的变动(NMP浓度的变动)，以侧馏分蒸气的形式取出的高纯度NMP的量也发生变动，但在本发明中，为了进行稳定的蒸馏，在冷凝器68的后段(下游侧)的流路95设置有流量控制部件，该流量控制部件基于蒸馏塔1的塔底部的液面高度对高纯度NMP的液体从冷凝器68向产品罐42的取出量进行调节。具体而言，作为这样的流量控制部件，通常由流量调整阀77构成，利用该流量调整阀的流量控制，将蒸馏塔1的塔底部的液面高度保持在一定范围内。换言之，流量调整阀77检测附设于蒸馏塔1的塔底部的液面计52的信号，通过利用后述的控制装置的级联控制，调节开度，使蒸馏塔1的塔底部的液面高度保持大致一定，作为其结果，发挥根据来自蒸馏塔1的侧馏分蒸气的取出量的变动来控制冷凝器68内的冷凝量的功能。

另外，如图3所示，在冷凝器68中，通过流路95a向其容器的上部导入蒸气，通过流路95从容器的下部取出液体的高纯度NMP，但为了使冷凝器68内的液面稳定并且将从冷凝器68送出的高纯度NMP过冷却，冷凝器68的下游侧的流路95的一部分构成为立起部95c。并且，取出液化后的高纯度NMP的流路95与第一检测筒31和第二检测筒32连接。

为了分析从蒸馏塔1得到的高纯度NMP的纯度并判断可否作为产品，设置了上述的第一检测筒31和第二检测筒32。虽然未图示，但第一检测筒31和第二检测筒32利用安装于上述的流路95的切换阀在它们之间交替接受高纯度NMP。

另外，为了对该蒸馏塔的塔内进行减压，以及向该蒸馏塔供给不活泼气体，在蒸馏塔1的塔顶连接有后述的流路82。进一步而言，为了对容器内进行减压，以及供给不活泼气体，在第一检测筒31和第二检测筒32连接有后述的流路83、84。

另外，为了取出精制后的高纯度NMP，在上述的第一检测筒31连接有流路86，在第二检测筒32连接有流路87，这些流路86、87经由产品取出泵62和流路88与产品罐42连接。虽然未图示，但流路86和流路87分别附设有开闭阀，通过切换而从第一检测筒31和第二检测筒32向产品罐42送出高纯度NMP。另外，在流路88分支设置有用于在后述的循环运转时使从蒸馏塔1的中段部取出的第一检测筒31和第二检测筒32内的高纯度NMP返回原料罐41的流路99。产品罐42是贮存高纯度NMP的容器，根据需要，通过产品供给泵63和流路89，将高纯度NMP供给到例如电池的制造工序。

在本发明的蒸馏装置中，为了与通常的蒸馏同样在减压条件下进行蒸馏操作，附设对系统内进行抽真空的减压线路，另外，为了防止氧的混入并且调整系统内的压力，附设向系统内供给氮气等不活泼气体的不活泼气体线路。

具体而言，在蒸馏塔1的塔顶连接从氮气供给设备伸长并且安装有压力调整阀71的流路80。另外，流路82与流路80连接，上述的流路83、84从流路82分支并与第一检测筒31和第二检测筒32连接。另外，流路82的前端接入用于对体系内进行抽真空的真空泵34。流路85为真空泵34排气用的流路。

在本发明的蒸馏装置中，为了控制蒸馏塔1的蒸馏操作而将蒸馏塔1的塔底部的液面高度控制在一定范围内，例如在蒸馏塔1的中段部的填充层附设温度计51，在塔底部附设上述的液面计52。并且构成为，利用搭载有蒸馏程序的控制装置，基于预先设定的处理条件和来自上述的温度、液面的检测设备的检测信号，控制升温机构的动作、各流路的开闭、切换、流量调整等。

进一步而言，在本发明的优选的方式中，作为利用上述的控制装置的自动处理功能，构成为发挥依次进行减压运转、循环运转并调整至稳定状态后开始连续处理运转的启动功能、从连续处理运转切换至循环运转的运转模式切换功能和自动停止功能。以下，对利用侧馏分蒸气取出方式的本发明的蒸馏装置的运转方法以及利用该蒸馏装置的NMP的精制方法的一个实施例进行说明。

[减压运转]

利用来自控制盘的运转开始操作，首先，作为减压运转，使真空泵34运转，通过流路80、82、83、84将蒸馏塔1、第一检测筒31和第二检测筒32减压至规定压力。此时，在将体系内暂时抽真空至例如100torr以下后，通过流路80从氮气供给设备向蒸馏塔1、第一检测筒31和第二检测筒32供给微量的氮气，将这些设备内的压力保持在一定压力。在上述的减压运转中，为了防止因各设备内的温度上升而生成副产物，例如蒸馏塔1的压力通过控制压力调整阀71而设定为100torr，第一检测筒31和第二检测筒32的压力设定为100torr。

[循环运转]

减压运转之后，不直接进行蒸馏处理，而使用蒸馏塔1内预先收纳的补充(make-up)液进行全回流运转，使体系内稳定化。由此，能够将蒸馏塔1调整至稳定状态，平稳地过渡至接下来的连续处理运转。另外，通过调整回流比并将回收率设定为90％左右，能够得到纯度99.9wt％以上的高纯度NMP。

具体而言，首先向蒸馏塔1的再沸器67供给蒸汽，使升温机构运转，开始加热。蒸汽流量例如利用40分钟左右缓慢增加至设计流量。此时，在蒸馏塔1的塔底部填充层和塔顶部填充层中温度变化并不那么大，如果要检测塔底部或塔顶部的温度而控制升温机构时，随动性差，无法保持中段部液体中的水分浓度为一定。

因此，在循环运转中，通过利用温度计51检测存在温度变化的蒸馏塔1的中段部填充层的温度而级联控制再沸器67的蒸汽流量，能够将中段部填充层的温度维持在例如120～130℃，使从中段部取出的侧馏分蒸气中的水分浓度为一定。由此，能够与原料NMP向蒸馏塔1的供给量的变动和原料NMP浓度的变动、换言之水分量的变动相对应地进行最适的加热。作为其结果，能够与原料NMP组成的显著变化相对应，还能够同时降低侧馏分部的NMP中的水分浓度和塔顶部的水中的NMP浓度，提高分离效率。即，控制再沸器的蒸汽流量，使得利用循环运转(全回流运转)成为稳定状态时，在蒸馏塔1内，温度计51所检测到的温度成为相当于NMP的沸点的温度。

紧接着，在使蒸馏塔1运转的状态下，连续供给原料NMP，进行将蒸馏塔1的塔顶部的馏出液和蒸馏塔1的中段部的侧馏分蒸气返回原料罐41的循环操作，并进行预先设定的自动运转数据的设定值的微调整。由此，能够将体系内调整至最适的运转条件。

具体而言，首先，开始连续供给原料NMP。在原料NMP的供给中，缓慢调大流量调整阀74的开度，例如用90分钟达到设计流量，使得运转不因向蒸馏塔1的急剧供给而受到干扰。另一方面，在蒸馏塔1内开始连续馏出。此时，通过使流量调整阀75的开度用约15分钟缓慢地达到规定流量，抑制因回流比的急剧变化而导致的塔内的湍流。蒸馏塔1的回流比利用回流分配机构的操作进行调整。详细而言，使用泵66，并且调节流量调节阀75的开度，由此从蒸馏塔1的塔顶部排出且贮存于排水中间罐2的含有低沸点成分的水通过流路94向塔顶部全回流。之后，为了使体系内稳定，调节流量调节阀79的开度，贮存于排水中间罐2的塔顶部的馏出液通过流路100返回原料罐41，由此调节向蒸馏塔1的塔顶部的回流量。

接着，在蒸馏塔1的中段部开始连续取出侧馏分蒸气，利用冷凝器68使侧馏分蒸气液化。此时，通过用约15分钟将流量调整阀77的开度缓慢调节至规定流量，抑制因侧馏分取出量的急剧变化而导致的塔内的湍流。然后，在蒸馏塔1利用液面计52检测塔底部的液面，调节流量调整阀77的开度，将蒸馏塔1的塔底部的液面高度控制在一定范围内。在这种情况下，塔底部的液面高于基准的上限高度时，使流量调整阀77的开度变大，增加从冷凝器68的取出量，增大冷凝器68内的冷凝量，另外，塔底部的液面低于基准的下限高度时，使流量调整阀77的开度变小，减小从冷凝器68的取出量，减少冷凝器68内的冷凝量，由此控制塔底部的液面。

被冷凝器68液化后的高纯度NMP通过流路95进入第一检测筒31和第二检测筒32。并且，为了使原料中的NMP浓度一定，并保持体系内的浓度分布为一定，所得到的高纯度NMP通过流路86、87和流路99从第一检测筒31和第二检测筒32返回原料罐41。另外，在蒸馏塔1的塔底部开始排出残液。此时，为了抑制过氧化物的浓缩，基于向蒸馏塔1的供给流量对流量调整阀78进行比率控制，通过流路96，以釜残液的形式取出供给流量的10wt％左右作为废液。

如上所述，利用循环运转将运转条件调整为最适的条件。然后，将从蒸馏塔1的中段部得到的高纯度NMP的送液目的地从原料罐41切换至例如产品罐42，开始连续处理运转。即，在本发明的蒸馏装置中，作为自动处理功能，具有如下的启动功能：预先在蒸馏塔1中进行循环运转，将原料罐41的原料NMP(被处理液)向蒸馏塔1供给，并且将蒸馏塔1的塔顶部的馏出液和从中段部得到的高纯度NMP返回原料罐41，由此将蒸馏塔调整至稳定状态，然后，开始连续处理运转。利用这样的功能，能够将体系内调整至与原料NMP的供给量的变动或组成的变动完全适应的稳定状态，并能够顺利地过渡至连续处理运转。

[连续处理运转]

在连续处理运转中，蒸馏塔1的塔顶部的馏出液(含有低沸点成分的水)通过流路92和排水中间罐2向体系外排出，从蒸馏塔1得到的高纯度NMP通过流路95暂时储存在第一检测筒31和第二检测筒32内，蒸馏塔1的塔底部的釜残液(含有高沸点成分的高浓度NMP)经由流路96、废液冷却器35、流路97储存在废液罐43内。

从蒸馏塔1的中段部以侧馏分蒸气的形式取出并被冷凝器68液化的高纯度NMP交替切换地储存在第一检测筒31和第二检测筒32内。此时的第一检测筒31和第二检测筒32的切换通过基于附设于各检测筒31、32的液面计(省略图示)控制安装于这些检测筒之间的流路95的切换阀(省略图示)而自动进行。

例如，在第一检测筒31内贮存了一定量(例如相当于容器的内容积的80wt％的量)的高纯度NMP时，将来自流路95的高纯度NMP的送液切换至第二检测筒32，并且打开流路86的开闭阀(省略图示)，启动产品取出泵62，进行最小流量运转，使第一检测筒31内的NMP的浓度均匀。然后，在接下来的第二检测筒32储满液体之前，分析第一检测筒31的高纯度NMP(产品)的纯度，纯度符合所期望的标准时，经由流路88向产品罐42移送高纯度NMP。另外，在第二检测筒32内贮存液体时也同样，贮存了一定量的高纯度NMP时，在流路95中进行切换操作，并且打开流路87的开闭阀(省略图示)，利用产品取出泵62进行最小流量运转，使NMP浓度均匀，然后，在接下来的第一检测筒31储满液体之前，分析高纯度NMP(产品)的纯度，纯度符合所期望的标准时，向产品罐42移送高纯度NMP。

其中，通过试样采集流路(省略图示)从各检测筒31和32采集一部分高纯度NMP，使用气相色谱进行高纯度NMP的纯度分析。另外，在纯度达不到规定的标准时，通过流路99将各检测筒31和32的NMP返回原料罐41。另一方面，储存于废液罐43的废液(含有高沸点成分的高浓度NMP)经由废液排出泵64和流路98适当向体系外的料桶或罐车排出。

[运转切换]

另外，在连续处理运转中，处理量或原料NMP中的水分量因电极的制造工艺的变动而变动，原料罐41的原料NMP的储存量、产品罐42的产品量(高纯度NMP的储存量)有时发生变化。因此，在连续处理运转中，原料罐41的原料NMP的储存量减少时，或者产品罐42的高纯度NMP的储存量增加时，不停止运转，而作为待机运转再次向上述循环运转过渡。

即，在本发明的蒸馏装置中，作为自动处理功能，具有如下的运转模式切换功能：在连续处理运转中，原料罐41的液面下降至规定高度时，或者产品罐42的液面上升至规定高度时，再次切换至循环运转。原料罐41的液面高度(下限高度)预先设定为与相当于该罐的内容积的例如20wt％的量相对应的高度，产品罐42的液面高度(上限高度)预先设定为与相当于该罐的内容积的例如90wt％的量相对应的高度。

进一步而言，上述的运转模式切换功能通过检测第一检测筒31和第二检测筒32的液面而对运转进行切换。即，在优选的方式中，运转模式切换功能在连续处理运转中，如上所述地在原料罐41的液面下降至规定高度时，产品罐42的液面上升至规定高度时，或者第一检测筒31或第二检测筒32的液面上升至规定高度时，再次切换至循环运转。

如上所述地在连续处理运转中向循环运转过渡后，能够如上所述地自动调整蒸馏塔1的各运转条件。然后，判断原料罐41、产品罐42、第一检测筒31和第二检测筒32的液面是否处于允许范围内，处于允许范围内时，再次过渡至自动连续处理运转。在本发明中，利用运转模式切换功能，能够与原料NMP的处理量或原料NMP中的水分量的变动相对应，并能够安全且稳定地对高纯度的NMP进行精制。

[运转停止]

在上述那样的连续处理运转中，进行来自控制盘的运转停止操作时，或者由于检测到发生异常而联锁装置工作时(紧急停止时)，基于预先设定的程序，按照以下的步骤，装置自动停止。即，在装置的运转停止时，首先，停止向蒸馏塔1的升温机构的再沸器67供给蒸汽，由此在蒸馏塔1内停止馏出液、侧馏分蒸气和釜残液的取出。接着，在停止包括原料供给泵61、产品取出泵62和真空泵34在内的所有泵后，中断真空，利用氮将体系内升压至约大气压。

即，在本发明的蒸馏装置中，作为自动处理功能，具有如下的自动停止功能：利用运转停止操作或者紧急停止操作，使蒸馏塔1的再沸器的运转、来自原料罐的被处理液的供给以及来自蒸馏塔的馏出液、侧馏分蒸气、釜残液的取出停止，向蒸馏塔1供给不活泼气体，使它们的塔内压力均等。在本发明中，通过具有上述那样的自动停止功能，能够将蒸馏塔1的塔内组成保持在运转停止时的状态，在再次进行运转时，各塔内的组成不混乱，能够更加顺利地启动。

在本发明的蒸馏装置中，如上所述，在蒸馏塔1的塔顶部除去含有低沸点成分的水而精制高浓度NMP，在蒸馏塔1的塔底部除去高沸点成分，将杂质更少的气化状态的高纯度NMP以侧馏分蒸气的形式从蒸馏塔1的中段部取出，利用冷凝器68将其液化，因此能够将NMP的回收率提高至90％以上。并且，基于蒸馏塔1的塔底部的液面高度，利用作为流量控制部件的流量调整阀77，调节高纯度NMP的液体从冷凝器68的取出量，能够将蒸馏塔1的塔底部的液面高度保持在一定范围内，因此，能够不管处理量或原料中的水分量的变动而进行稳定的运转。

进一步而言，在本发明的蒸馏装置中，作为自动处理功能，具有：启动功能，其在蒸馏塔1内依次进行减压运转、循环运转并调整至稳定状态后，开始连续处理运转；以及运转模式切换功能，其在连续处理运转时，检测原料罐41和产品罐42的各液面，与原料NMP的供给量或原料NMP中的水分量的变动相对应地向循环运转切换，因此，不需要高度熟练的技术，通过自动运转，就能够简单且安全地现场精制NMP。

另外，在本发明的蒸馏装置中，除了蒸馏塔1及其附属设备，原料罐41、产品罐42、废液罐43和它们所附带的设备类都可以使用目前使用的设备。另外，在本发明中，针对例如将从电极制造工序排出的原料NMP供给到原料罐41的流路、或者从原料罐41向蒸馏塔1供给原料NMP的流路90，配置具有耐酸性的陶瓷膜的单元，利用陶瓷膜对原料NMP进行脱水处理，由此能够降低蒸馏塔1的负荷。即，利用陶瓷膜预先除去原料NMP的水分时，能够大幅度削减升温和馏出液的冷却所需的能量成本，并且能够精制更高纯度的NMP。

实施例

[实施例]

使用图1～3所示的本发明的蒸馏装置，进行上述的蒸馏操作，实施以使用过的NMP为原料精制高纯度NMP的模拟。在模拟中，作为蒸馏塔1，设置内容积约50m³的蒸馏塔，作为冷凝器68，配置导热面积约35m²的多管式冷凝器，从蒸馏塔1取出侧馏分蒸气并利用冷凝器68液化，然后进行回收纯度99.9％的NMP的操作，确认其回收率。

作为原料的使用过的NMP中，NMP为浓度80.0wt％，H₂O为浓度20.0wt％，HE浓度为500～600ppm。并且，以1500kg/hr从原料罐41向蒸馏塔1供给原料(使用过的NMP)，利用连续运转来精制NMP，结果能够确认以90％的回收率得到NMP浓度为99.9wt％、H₂O浓度为100ppm的高纯度NMP。

[比较例]

以从蒸馏塔1取出侧馏分液的方式进行相同的蒸馏操作，实施以相同的使用过的NMP为原料精制高纯度NMP的模拟。出于冷却侧馏分液的目的，配置简易型冷却器代替冷凝器68，除此以外，在与实施例相同的条件下精制高纯度NMP。作为其结果，与NMP浓度为99.9wt％、H₂O为浓度100ppm的实施例相同的组成的高纯度NMP的回收率为85％。

产业上的可利用性

本发明的NMP的蒸馏装置不需要高度熟练的技术，还能够不管原料中的水分浓度或处理量的变动而简单且安全地现场精制NMP，因此，适用于对从锂离子二次电池的电极制造工序等回收的使用过的NMP进行再生。

符号说明

1：蒸馏塔

11：填充物

12：收集器

13：堰

14：分配器

15：防液罩

2：排水中间罐

30：冷凝器

31：第一检测筒

32：第二检测筒

34：真空泵

35：废液冷却器

41：原料罐

42：产品罐

43：废液罐

51：温度计

52：液面计

61：原料供给泵

62：产品取出泵

63：产品供给泵

64：废液排出泵

65：废液取出泵

66：排水取出泵

67：再沸器

68：冷凝器

71：压力调整阀

74～79：流量调整阀

80～101：流路

95c：立起部

Claims

1.一种NMP的蒸馏装置，用于对含有低沸点成分和高沸点成分作为杂质的使用过的NMP进行精制，该蒸馏装置的特征在于：

具有：原料罐，其用于储存作为被处理液的使用过的NMP；蒸馏塔，其用于对从该原料罐供给的被处理液进行蒸馏而精制高纯度NMP；和产品罐，其用于储存由该蒸馏塔所得到的高纯度NMP，

蒸馏塔为侧馏分方式的蒸馏塔，该蒸馏塔包括：塔顶部，其用于分离出浓度99wt％以上的高浓度NMP和含有低沸点成分的水；和塔底部，其用于分离出浓度99.9wt％以上的高纯度NMP和含有高沸点成分的高浓度NMP，并且该蒸馏塔构成为能够从中段部以侧馏分蒸气的形式取出高纯度NMP，

在该蒸馏塔的后段设置有：冷凝器，其用于将以侧馏分蒸气的形式取出的高纯度NMP冷凝；和流量控制部件，其用于基于蒸馏塔的塔底部的液面高度对高纯度NMP的液体从冷凝器向产品罐的取出量进行调节。

2.如权利要求1所述的NMP的蒸馏装置，其特征在于：

在蒸馏塔的中段部连接有直至冷凝器的侧馏分蒸气取出用的流路，在蒸馏塔内周部的所述侧馏分蒸气取出用的流路的连接部分附设有下端开放的箱状的防液罩。

3.如权利要求1所述的NMP的蒸馏装置，其特征在于：

流量控制部件为以将蒸馏塔的塔底部的液面高度保持在一定范围的方式进行控制的流量调整阀。

4.如权利要求1所述的NMP的蒸馏装置，其特征在于：

作为自动处理功能，具有启动功能和运转模式切换功能，

所述启动功能是，预先在蒸馏塔内进行减压运转后，进行将原料罐的被处理液供给到蒸馏塔并且将蒸馏塔的馏出液和侧馏分液返回原料罐的循环运转而将蒸馏塔调整至稳定状态，接着开始连续处理运转，

所述运转模式切换功能是，在连续处理运转中原料罐的液面下降至规定高度时或者产品罐的液面上升至规定高度时，再次切换为循环运转。