CN117534235A - 一种nmp废液处理系统、方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种NMP废液处理系统，包括原料预处理模块用于对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；脱水塔模块用于对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除NMP废液中的废水并得到第一物料，废水排放至污水处理站；成品塔模块用于对第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将第二物料的一部分作为NMP产品送至产品后处理模块，第二物料的另一部分回流至脱水塔模块再处理；产品后处理模块用于降低NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。本发明通过NMP废液处理系统能对NMP废液进行有效回收，变废为宝，降低环境污染。还可用于锂电池生产，还可用于半导体集成电路领域，极大增加了附加值。
Description
技术领域
本发明涉及NMP废液处理的技术领域，具体涉及一种NMP废液处理系统、方法、设备及介质。
背景技术
NMP是N-甲基吡咯烷酮的英文缩写，是一种无色透明液体，具有沸点高、极性强、粘度低、溶解能力强、化学稳定性、热稳定性优良等特点，作为一种较稳定的环状有机物，其有着难开环、生物降解性差的性质。广泛应用于石油化工、农药、医药、电子材料等领域。
NMP作为锂电池生产过程中的必要化学品，得到越来越广泛的应用，在锂电池的生产环节中，NMP作为昂贵的溶剂，在涂布环节会产生NMP废液。此NMP废液中含有水、粘结剂、分散剂及金属颗粒物等杂质，无法再利用，常规作为危险废物交有资质的危废处理厂家处理，不仅造成原辅料的浪费，还会对环境造成严重污染。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种NMP废液处理系统、方法、设备及介质，以解决现有技术中NMP废液中含有水、粘结剂、分散剂及金属颗粒物等杂质，无法再利用，且将所述NMP废液交有资质的危废处理厂家处理，不仅造成原辅料的浪费，还会对环境造成严重污染的技术问题。
本发明提供了一种NMP废液处理系统，包括：
原料预处理模块、脱水塔模块、成品塔模块和产品后处理模块；
所述原料预处理模块，用于对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
所述脱水塔模块，用于对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
所述成品塔模块，用于对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至所述产品后处理模块，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔模块再处理；
所述产品后处理模块，用于降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
可选地，所述原料预处理模块至少包括：
磁性过滤器、精密过滤器、蒸汽加热器、蒸发罐和薄膜蒸发器；
所述磁性过滤器用于去除NMP废液中的磁性颗粒物；
所述精密过滤器连接所述磁性过滤器，用于进一步去除NMP废液中的非磁性颗粒物；
所述蒸汽加热器连接所述精密过滤器，用于对NMP废液进行加热；
所述蒸发罐分别连接蒸汽加热器和薄膜蒸发器，其用于进一步对所述NMP废液加热气化；
所述薄膜蒸发器用于剔除所述NMP废液中无法气化的重组分和金属离子杂质。
可选地，所述脱水塔模块包括：
脱水塔，所述脱水塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，所述精馏塔采用两层填料，所述提馏段采用一层填料。
可选地，所述成品塔模块包括：
成品塔，所述成品塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，所述精馏塔采用两层填料，所述提馏段采用二层填料。
可选地，所述产品后处理模块，包括：
分别装填离子交换树脂和螯合树脂的树脂床；
所述离子交换树脂的树脂床用于降低所述NMP产品中的游离胺含量；
所述螯合树脂的树脂床用于吸附所述NMP产品中的微量金属离子。
本发明还提供了一种包括前述NMP废液处理方法，包括：
S1、对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
S2、采用脱水塔对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
S3、采用成品塔对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至产品后处理区域等待处理，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔再处理；
S4、通过所述产品后处理区域降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、通过所述NMP废液处理系统能对NMP废液进行有效回收，变废为宝，降低环境污染。
2、回收后的NMP产品能达到湿电子化学品G3标准，不仅可用于锂电池生产，还可用于半导体集成电路领域，极大增加了附加值。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中NMP废液处理系统的结构示意图；
图2为本发明中NMP废液处理系统的详细结构。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。
参见图1，本发明提供了一种NMP废液处理系统，包括：
原料预处理模块、脱水塔模块、成品塔模块和产品后处理模块；
所述原料预处理模块，用于对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
所述脱水塔模块，用于对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
所述成品塔模块，用于对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至所述产品后处理模块，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔模块再处理；
所述产品后处理模块，用于降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
本实施例中，参见图1和图2，所述原料预处理模块至少包括磁性过滤器、精密过滤器、蒸汽加热器、蒸发罐和薄膜蒸发器；
所述磁性过滤器用于去除NMP废液中的磁性颗粒物；
所述精密过滤器连接所述磁性过滤器，用于进一步去除NMP废液中的非磁性颗粒物；
所述蒸汽加热器连接所述精密过滤器，用于对NMP废液进行加热；
所述蒸发罐分别连接蒸汽加热器和薄膜蒸发器，其用于进一步对所述NMP废液加热气化；
所述薄膜蒸发器用于剔除所述NMP废液中无法气化的重组分和金属离子杂质。
所述脱水塔模块包括脱水塔，所述脱水塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，选用高效金属丝网波纹填料，其中精馏段二层填料，提馏段一层填料，采用减压精馏操作方式，降低能源消耗。
所述成品塔模块包括成品塔，所述成品塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，所述精馏塔采用两层填料，所述提馏段采用二层填料，同样采用减压精馏操作方式，降低能源消耗。
所述产品后处理模块包括两台树脂床，两台树脂床分别装填离子交换树脂和螯合树脂，离子交换树脂床作用是降低NMP产品中的游离胺含量，可将游离胺含量降低至1ppm以下；螯合树脂床作用是吸附NMP产品中残余的极微量金属离子，可将金属离子降低至1ppb级别。
通过所述NMP废液处理系统处理后的NMP产品纯度≥99.95％；游离胺≤1ppm；金属离子≤1ppb；金属颗粒物粒径≤0.5um且数量≤5个；已达到湿电子化学品G3级别，不仅可用于锂电池生产，还可用于半导体集成电路领域，极大增加了附加值。
本发明还提供了一种NMP废液处理方法，包括：
S1、对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
S2、采用脱水塔对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
S3、采用成品塔对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至产品后处理区域等待处理，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔再处理；
S4、通过所述产品后处理区域降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
本实施例中，参见图1和图2，S1、对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子。
NMP废液依次经过用于去除NMP废液中的磁性颗粒物的磁性过滤器、用于进一步去除NMP废液中的非磁性颗粒物的精密过滤器、用于对NMP废液加热的原料蒸汽加热器、用于进一步对所述NMP废液加热气化的蒸发罐、蒸发罐循环泵和用于剔除所述NMP废液中无法气化的重组分和金属离子杂质等的薄膜蒸发器，无法气化的重组分和金属离子杂质等经由连接薄膜蒸发器的蒸发器重组分采出泵和蒸发器重组分采出冷却器排出。
S2、采用脱水塔对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站。
经由步骤S1处理的NMP废液送入(真空)脱水塔中进行精馏脱水，真空脱水塔的塔顶操作压力通过连接的真空泵控制；脱水塔蒸汽再沸器产生的高温蒸汽通过蒸汽管送入脱水塔的塔釜中，NMP废液泵入塔体内在液体分布器的作用下被分散，并向下流动在提馏段内与高温蒸汽接触，NMP废液中水受高温蒸汽作用快速蒸发，并向上流动进入精馏段内，后在回流分布器作用下从顶部出气口进入到脱水塔顶冷凝器内，在冷凝器内被冷凝后，一部分冷凝液作为废水，送出至污水处理站，一部分冷凝液作为回流以重力流或者增压泵的作用下回到脱水塔顶回流罐内，再经脱水塔顶回流罐与回流管在回流分布器的作用下再次进入真空脱水塔中。
另外第一物料向下掉落进入塔釜内，进入塔釜中的第一物料一部分从塔釜底部的出料管排出，另一部分则经过连接管进入到脱水塔蒸汽再沸器中，在脱水塔蒸汽再沸器的作用下汽化后从蒸汽管再次排入到塔釜内，再次循环进行蒸馏处理，保证真空脱水塔内气液传质、传热有足够的气相。
S3、采用成品塔对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至产品后处理区域等待处理，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔再处理；
将真空脱水塔的塔底排出的第一物料，经脱水塔采出泵增压后，送至成品塔中；所述成品塔同样采用和前述脱水塔相同的减压精馏操作，其中，含有少量水分的第二物料通过成品塔顶空冷器进入成品塔顶回流罐中循环回脱水塔进行再脱水处理，成品塔塔釜脱除第一物料残余的少量重组分，产出NMP产品从成品塔的侧线采出，经由NMP采出冷却器和NMP采出泵送往产品后处理区域。
S4、通过所述产品后处理区域降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
产品后处理区域包括两台树脂床，分别装填离子交换树脂和螯合树脂，离子交换树脂床作用是降低NMP产品中的游离胺含量；螯合树脂床作用是吸附NMP产品中残余的极微量金属离子。
通过前述方法得到的NMP产品纯度≥99.95％；游离胺≤1ppm；金属离子≤1ppb；金属颗粒物粒径≤0.5um且数量≤5个已达到湿电子化学品G3级别，不仅对NMP废液进行有效回收，变废为宝，降低环境污染，还可用于锂电池生产或半导体集成电路领域，极大增加了附加值。
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种NMP废液处理系统，其特征在于，包括：
原料预处理模块、脱水塔模块、成品塔模块和产品后处理模块；
所述原料预处理模块，用于对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
所述脱水塔模块，用于对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
所述成品塔模块，用于对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至所述产品后处理模块，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔模块再处理；
所述产品后处理模块，用于降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
2.如权利要求1所述的NMP废液处理系统，其特征在于，所述原料预处理模块至少包括：
磁性过滤器、精密过滤器、蒸汽加热器、蒸发罐和薄膜蒸发器；
所述磁性过滤器用于去除NMP废液中的磁性颗粒物；
所述精密过滤器连接所述磁性过滤器，用于进一步去除NMP废液中的非磁性颗粒物；
所述蒸汽加热器连接所述精密过滤器，用于对NMP废液进行加热；
所述蒸发罐分别连接蒸汽加热器和薄膜蒸发器，其用于进一步对所述NMP废液加热气化；
所述薄膜蒸发器用于剔除所述NMP废液中无法气化的重组分和金属离子杂质。
3.包括如权利要求1所述NMP废液处理系统，其特征在于，所述脱水塔模块包括：
脱水塔，所述脱水塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，所述精馏塔采用两层填料，所述提馏段采用一层填料。
4.如权利要求1所述的NMP废液处理系统，其特征在于，所述成品塔模块包括：
成品塔，所述成品塔由填料塔型式的提馏段和精馏段组成，所述精馏段位于所述提馏段的上方，所述精馏塔采用两层填料，所述提馏段采用二层填料。
5.如权利要求1所述的NMP废液处理系统，其特征在于，所述产品后处理模块，包括：
分别装填离子交换树脂和螯合树脂的树脂床；
所述离子交换树脂的树脂床用于降低所述NMP产品中的游离胺含量；
所述螯合树脂的树脂床用于吸附所述NMP产品中的微量金属离子。
6.一种NMP废液处理方法，其特征在于，包括：
S1、对NMP废液进行预处理，去除NMP废液中的固体颗粒物和金属离子；
S2、采用脱水塔对预处理后的NMP废液进行减压精馏，脱除所述NMP废液中的废水并得到第一物料，所述废水排放至污水处理站；
S3、采用成品塔对所述第一物料再次进行减压蒸馏得到第二物料，并将所述第二物料的一部分作为NMP产品送至产品后处理区域等待处理，所述第二物料的另一部分回流至所述脱水塔再处理；
S4、通过所述产品后处理区域降低所述NMP产品中的游离胺含量和金属离子，并将处理后的NMP产品输送至产品罐区储存。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述方法的步骤。
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- 2023-11-15 CN CN202311518063.1A patent/CN117534235A/zh active Pending
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