JP7220597B2 - Organic solvent distillation purification device and distillation purification method - Google Patents

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Description

本発明は、有機溶剤の蒸留精製装置と蒸留精製方法に関する。 The present invention relates to an organic solvent distillation purification apparatus and a distillation purification method.

従来から、N-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPという)と水との混合液(以下、NMP水溶液という)から、浸透気化法(PV法)を用いてNMPを分離する方法が知られている。PV法はNMP水溶液を減圧して蒸留する方法(減圧蒸留法)と比べ、省エネルギー性能に優れている。PV法では水と親和性のある分離膜(浸透気化膜)を備えた浸透気化膜装置が用いられる。浸透気化膜の入口側にNMP水溶液を供給し透過側を減圧することで、NMP水溶液を入口側から透過側へ移動させる駆動力が得られる。この際、NMPと水の透過速度差により、主に水が透過側に移動し、NMPと水の分離が行われる。 Conventionally, a method of separating NMP from a mixture of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) and water (hereinafter referred to as NMP aqueous solution) using pervaporation method (PV method) is known. there is The PV method is superior in energy saving performance as compared with the method of distilling the NMP aqueous solution under reduced pressure (reduced pressure distillation method). In the PV method, a pervaporation membrane device having a separation membrane (pervaporation membrane) having an affinity for water is used. By supplying the NMP aqueous solution to the inlet side of the pervaporation membrane and reducing the pressure on the permeate side, a driving force for moving the NMP aqueous solution from the inlet side to the permeate side can be obtained. At this time, due to the difference in permeation speed between NMP and water, mainly water moves to the permeation side, and NMP and water are separated.

水が分離されたNMP水溶液(NMP濃縮液)は微粒子およびイオン成分をわずかに含むため、さらに浸透気化膜装置の下流に位置する蒸留精製装置で蒸留し、これらの不純物を除去する。特許文献1には、NMP濃縮液を蒸発させてNMP精製ガスを発生させる蒸発缶と、NMP精製ガスを凝縮させてNMP精製液を生成するコンデンサとを備えたNMPの蒸留精製装置が開示されている。コンデンサには真空ポンプが接続され、蒸留精製装置が負圧に維持される。 Since the NMP aqueous solution (NMP concentrate) from which water has been separated contains a small amount of fine particles and ion components, it is further distilled in a distillation purification device located downstream of the pervaporation membrane device to remove these impurities. Patent Document 1 discloses an NMP distillation purification apparatus equipped with an evaporator that evaporates an NMP concentrated liquid to generate an NMP purified gas and a condenser that condenses the NMP purified gas to produce an NMP purified liquid. there is A vacuum pump is connected to the condenser to maintain a negative pressure in the distillation purification apparatus.

国際公開第2018/207431号WO2018/207431

何らかの理由によりコンデンサの冷却能力が低下すると、凝縮されずにコンデンサ内に滞留するNMP精製ガスが増加する。このため、コンデンサから真空ポンプによって吸引されるNMPの量が増加する。コンデンサ内のNMP精製ガスは極めて純度が高く、かつ一旦真空ポンプによって吸引されると、回収することなく系外に放出されるため、高純度のNMPのロスが増加するだけでなく、環境負荷の観点からも好ましくない。以上の点についてはNMP以外の有機溶剤の濃縮液についても同様である。 If the cooling capacity of the condenser is reduced for some reason, the NMP purified gas remaining in the condenser without being condensed increases. This increases the amount of NMP drawn by the vacuum pump from the condenser. The purified NMP gas in the condenser has extremely high purity, and once it is sucked by the vacuum pump, it is discharged outside the system without being recovered. It is not preferable from the point of view. The above points are the same for concentrated liquids of organic solvents other than NMP.

本発明は、有機溶剤の精製液を生成する際に有機溶剤のロスを抑制可能な蒸留精製装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a distillation purification apparatus capable of suppressing the loss of an organic solvent when producing a purified liquid of the organic solvent.

本発明の有機溶剤の蒸留精製装置は、有機溶剤を蒸発させる蒸発缶と、蒸発缶で発生した有機溶剤の蒸気を凝縮させるコンデンサと、コンデンサの気相部と連通する真空ポンプと、コンデンサと真空ポンプとの間に設けられ、真空ポンプによって生じる負圧によって気相部から流入する蒸気を凝縮させるガスクーラと、蒸発缶の底部と上部とに接続され、蒸発缶を含む循環経路を形成する循環ラインと、循環ラインから分岐し、蒸発缶の底部に溜まった、不純物を含む有機溶剤を排出する不純物排出ラインと、コンデンサに接続され、有機溶剤の蒸気を冷却した冷却排水を排出する冷却排水排出ラインと、不純物排出ラインに設けられ、冷却排水排出ラインを流れる冷却排水との熱交換によって不純物を含む有機溶剤を冷却する熱交換器と、を有する。循環ラインと不純物排出ラインにそれぞれ弁が設けられ、循環ラインの弁と不純物排出ラインの弁は、一方が開放されるときに他方が閉じられる。 The organic solvent distillation purification apparatus of the present invention comprises an evaporator for evaporating the organic solvent, a condenser for condensing the vapor of the organic solvent generated in the evaporator, a vacuum pump communicating with the gas phase portion of the condenser, a condenser and the vacuum. a gas cooler provided between the pump and condensing the vapor flowing in from the gas phase by the negative pressure generated by the vacuum pump; and a circulation line connected to the bottom and top of the evaporator to form a circulation path including the evaporator , an impurity discharge line that branches off from the circulation line and discharges the organic solvent containing impurities accumulated at the bottom of the evaporator, and a cooling waste water discharge line that is connected to the condenser and discharges the cooling waste water after cooling the vapor of the organic solvent. and a heat exchanger provided in the impurity discharge line for cooling the organic solvent containing the impurities by heat exchange with the cooling waste water flowing through the cooling waste water discharge line. A valve is provided in each of the circulation line and the impurity discharge line, and one of the valve of the circulation line and the valve of the impurity discharge line is closed when the other is opened.

本発明によれば、真空ポンプによって生じる負圧によってコンデンサの気相部から流入する蒸気が、真空ポンプで吸引される前に凝縮させられる。従って、本発明によれば、有機溶剤の精製液を生成する際に有機溶剤のロスを抑制可能な蒸留精製装置を提供することができる。 According to the invention, the vapor coming from the vapor phase of the condenser is condensed by the underpressure created by the vacuum pump before being drawn by the vacuum pump. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a distillation purification apparatus capable of suppressing the loss of the organic solvent when producing the purified liquid of the organic solvent.

本発明の一実施形態に係るNMP水溶液の蒸留精製システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an NMP aqueous solution distillation purification system according to an embodiment of the present invention. FIG.

本発明に適用可能な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどのアルコール類の他、大気圧(0.1013Mpa)での沸点が水の沸点(100℃)よりも高く、好ましくは大気圧下での沸点が浸透気化膜装置の一般的な運転温度である120℃であるかそれ以上である有機溶剤が挙げられる。このような有機溶剤の例を表1に示す。 Examples of organic solvents applicable to the present invention include alcohols such as methanol, ethanol, and 2-propanol. An organic solvent having a boiling point under atmospheric pressure of 120° C. or higher, which is the general operating temperature of a pervaporation membrane device, can be mentioned. Examples of such organic solvents are shown in Table 1.

Figure 0007220597000001
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図1は、本発明の一実施形態に係るNMP水溶液の精製システム1の概略構成図を示している。図中、CWは冷却水を、BR1,BR2はブラインを、STは高温蒸気を意味する。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an NMP aqueous solution purification system 1 according to one embodiment of the present invention. In the figure, CW means cooling water, BR1 and BR2 means brine, and ST means high temperature steam.

NMPは水に対して高い溶解度を有する有機溶剤の一つである。NMPは、例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程において、電極活物質などの粒子を分散させたスラリーを電極集電体上に塗布し乾燥させて電極を形成する際に、スラリーの分散媒として広く用いられている。スラリーを乾燥させる際にNMPが回収され、回収されたNMPは精製した後に再利用することができる。NMPは、例えば水スクラバーを用いて、NMPと水とが混合した混合液(NMP水溶液)として回収される。回収されたNMP水溶液におけるNMP濃度は、70~99重量%程度である。 NMP is one of the organic solvents with high solubility in water. For example, in the manufacturing process of a lithium ion secondary battery, NMP is used as a slurry dispersion medium when forming an electrode by applying a slurry in which particles such as an electrode active material are dispersed on an electrode current collector and drying it. Widely used. NMP is recovered when the slurry is dried, and the recovered NMP can be reused after purification. NMP is recovered as a mixed solution (NMP aqueous solution) in which NMP and water are mixed, for example, using a water scrubber. The NMP concentration in the recovered NMP aqueous solution is about 70 to 99% by weight.

NMP水溶液の精製システム1は、NMP水溶液から微粒子、溶存酸素、イオン成分等を除去する第1のサブシステム100と、微粒子、溶存酸素、イオン成分等が除去されたNMP水溶液から浸透気化膜装置によって水分のほとんどを除去してNMP濃縮液を生成する第2のサブシステム200と、NMP濃縮液を蒸留してNMP精製液を生成する第3のサブシステム300と、を有している。以下、個々のサブシステムの構成を説明する。 The NMP aqueous solution purification system 1 includes a first subsystem 100 that removes fine particles, dissolved oxygen, ionic components, etc. from the NMP aqueous solution, and a pervaporation membrane device from the NMP aqueous solution from which fine particles, dissolved oxygen, ionic components, etc. have been removed. It has a second subsystem 200 that removes most of the water to produce an NMP concentrate and a third subsystem 300 that distills the NMP concentrate to produce a purified NMP liquid. The configuration of each subsystem will be described below.

(第1のサブシステム100)
第1のサブシステム100は、上述のようにして回収された処理対象のNMP水溶液を受け入れる受入部101を有している。NMP水溶液は、水スクラバーなどのNMP回収手段(図示せず)と接続された第1のNMP水溶液供給ラインL101によって、受入部101に供給される。受入部101は複数の容器(第1~第3の容器101a,101b,101c)を有し、これらの容器101a,101b,101cは精製システム1に供給されるNMP水溶液の原液の受け入れ、分析、移送などの目的に応じて切替え可能とされている。分析の結果問題がなければ、NMP水溶液は後段に移送されて精製処理を受け、精製処理に適さない場合は廃液槽(図示せず)に移送される。受入部101は第2のNMP水溶液供給ラインL102を介して、NMP水溶液に含まれる微粒子を除去する第1の精密ろ過膜装置102と接続されている。第2のNMP水溶液供給ラインL102上にはNMP水溶液を圧送するポンプ107が設けられている。第1の精密ろ過膜装置102は膜脱気装置103(後述)の上流に設けられているが、膜脱気装置103の下流、すなわち膜脱気装置103とイオン交換装置104(後述)との間に設けられてもよく、あるいは、膜脱気装置103の上流と、膜脱気装置103とイオン交換装置104との間の両方に設けられてもよい。
(First subsystem 100)
The first subsystem 100 has a receiving section 101 that receives the NMP aqueous solution to be treated that has been collected as described above. The NMP aqueous solution is supplied to the receiving section 101 through a first NMP aqueous solution supply line L101 connected to NMP recovery means (not shown) such as a water scrubber. The receiving unit 101 has a plurality of containers (first to third containers 101a, 101b, 101c), and these containers 101a, 101b, 101c receive, analyze, and analyze the undiluted NMP aqueous solution supplied to the purification system 1. It can be switched according to the purpose such as transportation. If there is no problem as a result of the analysis, the NMP aqueous solution is transferred to the subsequent stage and subjected to purification treatment, and if it is not suitable for purification treatment, it is transferred to a waste liquid tank (not shown). The receiving unit 101 is connected via a second NMP aqueous solution supply line L102 to a first microfiltration membrane device 102 that removes fine particles contained in the NMP aqueous solution. A pump 107 for pumping the NMP aqueous solution is provided on the second NMP aqueous solution supply line L102. The first microfiltration membrane device 102 is provided upstream of the membrane degassing device 103 (described later), but downstream of the membrane degassing device 103, that is, between the membrane degassing device 103 and the ion exchange device 104 (described later). Alternatively, it may be provided both upstream of the membrane degasser 103 and between the membrane degasser 103 and the ion exchange device 104 .

第1の精密ろ過膜装置102は第3のNMP水溶液供給ラインL103を介して、NMP水溶液の溶存酸素を除去する膜脱気装置103と接続されている。後述するように、NMP水溶液は浸透気化膜装置201に導入される前に120℃程度まで加熱される。120℃程度まで加熱されたNMP水溶液では、NMP水溶液中に含まれる溶存酸素が過酸化水素になり、この過酸化水素がNMPを酸化させ、劣化させる可能性がある。予めNMP水溶液中の溶存酸素を除去することによって、NMPの酸化を抑制することができる。溶存酸素の濃度を監視するため、膜脱気装置103の入口ラインL103と出口ラインL104には溶存酸素計(図示せず)が設けられている。また、膜脱気装置103の入口ラインL103には水分濃度計と比抵抗計(ともに図示せず)が設けられている。受入部101の下流のポンプ107と第1の精密ろ過膜装置102との間にはヒータ108が設けられている。ヒータ108には高温蒸気が供給され、高温蒸気によってNMP水溶液を加熱する。蒸気配管には高温蒸気の流量を調整する流量調整弁V103が設けられている。 The first microfiltration membrane device 102 is connected via a third NMP aqueous solution supply line L103 to a membrane degassing device 103 that removes dissolved oxygen from the NMP aqueous solution. As will be described later, the NMP aqueous solution is heated to about 120° C. before being introduced into the pervaporation membrane device 201 . In the NMP aqueous solution heated to about 120° C., dissolved oxygen contained in the NMP aqueous solution becomes hydrogen peroxide, and this hydrogen peroxide may oxidize and deteriorate NMP. Oxidation of NMP can be suppressed by removing dissolved oxygen in the NMP aqueous solution in advance. In order to monitor the concentration of dissolved oxygen, the inlet line L103 and the outlet line L104 of the membrane deaerator 103 are provided with dissolved oxygen meters (not shown). In addition, the inlet line L103 of the membrane deaerator 103 is provided with a moisture concentration meter and a resistivity meter (both not shown). A heater 108 is provided between the pump 107 downstream of the receiving section 101 and the first microfiltration membrane device 102 . High-temperature steam is supplied to the heater 108, and the NMP aqueous solution is heated by the high-temperature steam. The steam pipe is provided with a flow control valve V103 for adjusting the flow rate of the high-temperature steam.

膜脱気装置103の脱気膜は、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリウレタン、エポキシ樹脂などから形成することができる。NMPは一部の有機材料を溶解させる性質があるため、脱気膜はポリオレフィン、PTFEまたはPFAで形成することが好ましい。脱気膜は非多孔性であることが好ましい。中空糸状の脱気膜の内部を流れるNMP水溶液の溶存酸素が、真空ポンプ109によって負圧にされた脱気膜の外部に移動することによって、脱気、すなわち溶存酸素の除去が行われる。なお、脱気膜の外側(ガス透過側)に窒素ガス等の不活性ガスをスウィープして酸素分圧を下げてもよく、真空法とスウィープ法を併用してもよい。 The degassing membrane of the membrane deaerator 103 can be made of polyolefin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyurethane, epoxy resin, or the like. Since NMP has the property of dissolving some organic materials, the degassing membrane is preferably made of polyolefin, PTFE or PFA. The degassing membrane is preferably non-porous. Dissolved oxygen in the NMP aqueous solution flowing inside the hollow fiber-like deaeration membrane moves to the outside of the deaeration membrane, which is made negative by the vacuum pump 109, thereby degassing, that is, removing the dissolved oxygen. An inert gas such as nitrogen gas may be swept to the outside (gas permeation side) of the degassing membrane to lower the oxygen partial pressure, or a vacuum method and a sweep method may be used in combination.

膜脱気装置103は第4のNMP水溶液供給ラインL104を介して、NMP水溶液のイオン成分を除去するイオン交換装置104と接続されている。イオン交換装置104にはアニオン交換樹脂もしくはカチオン交換樹脂が単床で、または、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が混床もしくは複層床で充填されている。なお、イオン交換樹脂の種類は、ゲル型、MR型のいずれでもよい。イオン交換装置104は第5のNMP水溶液供給ラインL105を介して第2の精密ろ過膜装置105と接続されている。第2の精密ろ過膜装置105はイオン交換装置104から流出する可能性のある樹脂を捕捉し、樹脂の下流への流出を防止する。第2の精密ろ過膜装置105は第6のNMP水溶液供給ラインL106を介して、1次処理液槽106と接続されている。1次処理液槽106は、第1の精密ろ過膜装置102、膜脱気装置103、イオン交換装置104及び第2の精密ろ過膜装置105で処理されたNMP水溶液を受け入れ、受け入れたNMP水溶液を浸透気化膜装置201に供給する。以下、1次処理液槽106に貯留され、浸透気化膜装置201に供給されるNMP水溶液を1次処理液という場合がある。 The membrane deaerator 103 is connected via a fourth NMP aqueous solution supply line L104 to an ion exchange device 104 that removes ion components from the NMP aqueous solution. The ion exchange unit 104 is packed with a single bed of anion exchange resin or cation exchange resin, or mixed or multiple beds of anion exchange resin and cation exchange resin. The type of ion exchange resin may be either gel type or MR type. The ion exchange device 104 is connected to the second microfiltration membrane device 105 via a fifth NMP aqueous solution supply line L105. The second microfiltration membrane device 105 captures resin that may flow out from the ion exchange device 104 and prevents the resin from flowing downstream. The second microfiltration membrane device 105 is connected to the primary treatment liquid tank 106 via a sixth NMP aqueous solution supply line L106. The primary treatment liquid tank 106 receives the NMP aqueous solution treated by the first microfiltration membrane device 102, the membrane degassing device 103, the ion exchange device 104 and the second microfiltration membrane device 105, and the received NMP aqueous solution It is supplied to the pervaporation membrane device 201 . Hereinafter, the NMP aqueous solution stored in the primary treatment liquid tank 106 and supplied to the pervaporation membrane device 201 may be referred to as the primary treatment liquid.

イオン交換装置104の入口ラインL104と出口ラインL105には比抵抗計(図示せず)が設けられている。イオン交換装置104で処理されたNMP水溶液の比抵抗が所定の値より小さい場合、すなわちイオン成分が十分に除去されないときは、イオン交換装置104を通るループに沿ってNMP水溶液を循環させることができる。具体的には、第5のNMP水溶液供給ラインL105から分岐して受入部101に接続された戻りラインL107が設けられている。通常は第5のNMP水溶液供給ラインL105の弁V101が開けられ、戻りラインL107の弁V102が閉じられているが、NMP水溶液の比抵抗が所定の値より小さい場合は第5のNMP水溶液供給ラインL105の弁V101を閉じ、戻りラインL107の弁V102を開く。これによって、受入部101、第1の精密ろ過膜装置102、膜脱気装置103、イオン交換装置104を通る循環ループが形成される。NMP水溶液がこの循環ループに沿って流れることで、NMP水溶液に含まれるイオン成分が十分に除去される。 An inlet line L104 and an outlet line L105 of the ion exchange device 104 are provided with resistivity meters (not shown). When the specific resistance of the NMP aqueous solution treated by the ion exchange device 104 is less than a predetermined value, that is, when the ion components are not sufficiently removed, the NMP aqueous solution can be circulated along a loop passing through the ion exchange device 104. . Specifically, a return line L107 branched from the fifth NMP aqueous solution supply line L105 and connected to the receiving portion 101 is provided. Normally, the valve V101 of the fifth NMP aqueous solution supply line L105 is opened, and the valve V102 of the return line L107 is closed. Close valve V101 of L105 and open valve V102 of return line L107. Thereby, a circulation loop passing through the receiving section 101, the first microfiltration membrane device 102, the membrane degassing device 103, and the ion exchange device 104 is formed. The ionic components contained in the NMP aqueous solution are sufficiently removed by flowing the NMP aqueous solution along this circulation loop.

なお、前述の膜脱気装置103で処理されたNMP水溶液の溶存酸素が所定の値より大きい場合、すなわち溶存酸素が十分に除去されないときも、前述のイオン交換装置104を通るループに沿ってNMP水溶液を循環させることができる。これにより、NMP水溶液に含まれる溶存酸素も十分に除去される。 In addition, when the dissolved oxygen in the NMP aqueous solution treated by the membrane deaerator 103 is larger than a predetermined value, that is, when the dissolved oxygen is not sufficiently removed, NMP Aqueous solutions can be circulated. Thereby, the dissolved oxygen contained in the NMP aqueous solution is also sufficiently removed.

(第2のサブシステム200)
微粒子と溶存酸素とイオン成分が除去され1次処理液槽106に貯蔵された1次処理液は次に第2のサブシステム200に供給され、ほとんどの水分が除去されたNMP濃縮液が生成される。1次処理液槽106は第7のNMP水溶液供給ラインL201を介して、浸透気化膜装置201に接続されている。第7のNMP水溶液供給ラインL201にはポンプ224と弁V201が設けられている。第7のNMP水溶液供給ラインL201には外部蒸気を用いた第1のヒータ205と、第1のヒータ205の上流(一次側)に位置する廃熱回収熱交換器206と、が設置されており、これらの第1のヒータ205及び廃熱回収熱交換器206によってNMP水溶液は120℃程度まで加熱される。浸透気化膜装置201に供給されるNMP水溶液を120℃程度まで加熱することで、浸透気化膜装置201の脱水性能を高めることができる。廃熱回収熱交換器206は、第7のNMP水溶液供給ラインL201を流れるNMP水溶液と、NMP濃縮液排出ラインL204を流れるNMP濃縮液との間で熱交換を行う。第1のヒータ205は外部の蒸気源(図示せず)から供給される高温蒸気によってNMP水溶液を加熱する。第1のヒータ205の蒸気供給ラインには蒸気供給量を調整するための弁V202が設けられている。第1のヒータ205の下流には温度警報表示器223が設けられている。温度警報表示器223で検出された温度に基づき弁V202の開度が調整され、NMP水溶液の温度が120℃程度に制御される。第7のNMP水溶液供給ラインL201の廃熱回収熱交換器206の上流には流量警報表示器225が設けられている。流量警報表示器225で検出された流量に基づき弁V201の開度が調整され、NMP水溶液の流量が所定の範囲内に制御される。
(Second subsystem 200)
The primary treatment liquid from which particles, dissolved oxygen, and ion components have been removed and stored in the primary treatment liquid tank 106 is then supplied to the second subsystem 200 to produce an NMP concentrate from which most of the moisture has been removed. be. The primary treatment liquid tank 106 is connected to the pervaporation membrane device 201 via the seventh NMP aqueous solution supply line L201. A pump 224 and a valve V201 are provided in the seventh NMP aqueous solution supply line L201. A first heater 205 using external steam and a waste heat recovery heat exchanger 206 located upstream (primary side) of the first heater 205 are installed in the seventh NMP aqueous solution supply line L201. , the NMP aqueous solution is heated to about 120° C. by the first heater 205 and the waste heat recovery heat exchanger 206 . By heating the NMP aqueous solution supplied to the pervaporation membrane device 201 to about 120° C., the dehydration performance of the pervaporation membrane device 201 can be enhanced. The waste heat recovery heat exchanger 206 exchanges heat between the NMP aqueous solution flowing through the seventh NMP aqueous solution supply line L201 and the NMP concentrated liquid flowing through the NMP concentrated liquid discharge line L204. A first heater 205 heats the NMP aqueous solution with high temperature steam supplied from an external steam source (not shown). A steam supply line of the first heater 205 is provided with a valve V202 for adjusting the amount of steam supply. A temperature alarm indicator 223 is provided downstream of the first heater 205 . The opening of the valve V202 is adjusted based on the temperature detected by the temperature alarm indicator 223, and the temperature of the NMP aqueous solution is controlled to about 120.degree. A flow rate alarm indicator 225 is provided upstream of the waste heat recovery heat exchanger 206 in the seventh NMP aqueous solution supply line L201. The opening of the valve V201 is adjusted based on the flow rate detected by the flow rate alarm indicator 225, and the flow rate of the NMP aqueous solution is controlled within a predetermined range.

浸透気化膜装置201は直列に接続された複数の浸透気化膜モジュール202~204を有している。本実施形態では3台の浸透気化膜モジュール、すなわち上流から下流に向けて第1の浸透気化膜モジュール202、第2の浸透気化膜モジュール203、第3の浸透気化膜モジュール204が直列に接続されているが、台数は3台に限定されない。第1の浸透気化膜モジュール202は第1の接続ラインL202を介して第2の浸透気化膜モジュール203に接続されている。第2の浸透気化膜モジュール203は第2の接続ラインL203を介して第3の浸透気化膜モジュール204に接続されている。第1~第3の浸透気化膜装置202,203,204は分離膜(浸透気化膜)202c、203c、204cによって、上流側の濃縮室202a,203a,204aと下流側の透過室202b,203b,204bとに区画されている。分離膜202c,203c,204cは水に対する親和性を有しているため、水をNMPよりも大きな透過速度で分離膜202c,203c,204cを透過させる。透過室202b,203b,204b側を負圧とすることで、透過速度の大きい水が透過速度の小さい少量のNMPともに蒸気(気相)の形態で透過室202b,203b,204bに移動し、ほとんどのNMPは濃縮室202a,203a,204aに残存する。この原理を用いてNMP水溶液から水分の一部が除去され、NMP水溶液の濃縮液が生成される。第3の浸透気化膜モジュール204の出口では、NMP濃度が99.99%程度まで高められたNMP濃縮液(水分は0.01%未満)が得られる。 A pervaporation membrane device 201 has a plurality of pervaporation membrane modules 202 to 204 connected in series. In this embodiment, three pervaporation membrane modules, that is, a first pervaporation membrane module 202, a second pervaporation membrane module 203, and a third pervaporation membrane module 204 are connected in series from upstream to downstream. However, the number is not limited to three. The first pervaporation membrane module 202 is connected to the second pervaporation membrane module 203 via a first connection line L202. The second pervaporation membrane module 203 is connected to the third pervaporation membrane module 204 via a second connection line L203. The first to third pervaporation membrane devices 202, 203, and 204 are separated by separation membranes (pervaporation membranes) 202c, 203c, and 204c. 204b. Since the separation membranes 202c, 203c, and 204c have affinity for water, water permeates the separation membranes 202c, 203c, and 204c at a higher permeation rate than NMP. By applying a negative pressure to the permeation chambers 202b, 203b, and 204b, water with a high permeation rate and a small amount of NMP with a low permeation rate move to the permeation chambers 202b, 203b, and 204b in the form of vapor (gas phase). of NMP remain in concentrating compartments 202a, 203a and 204a. Using this principle, part of the water is removed from the aqueous NMP solution to produce a concentrate of the aqueous NMP solution. At the outlet of the third pervaporation membrane module 204, an NMP concentrate (moisture content less than 0.01%) with an NMP concentration increased to approximately 99.99% is obtained.

NMP水溶液は第1~第3の浸透気化膜モジュール202,203,204を順次流通し、徐々にNMP水溶液中の水分が除去される。水分の除去効率を維持するため、第1の接続ラインL202と第2の接続ラインL203にはそれぞれ、第2のヒータ207と第3のヒータ208が設けられている。第2及び第3のヒータ207,208は第1のヒータ205と同様、熱交換器であり、外部の蒸気源から供給される高温蒸気によってNMP水溶液を120℃程度まで加熱する。第2及び第3のヒータ207,208の蒸気供給ラインにはそれぞれ、蒸気供給量を調整するための弁V203,V204が設けられている。第3の浸透気化膜モジュール204から排出されたNMP濃縮水はNMP濃縮液排出ラインL204を通って第3のサブシステム300の中継槽301に供給される。上述のように、NMP濃縮液排出ラインL204を流れるNMP濃縮液は、廃熱回収式熱交換器206によって、第7のNMP水溶液供給ラインL201を流れるNMP水溶液との間で熱交換を行い、NMP水溶液を予熱する。 The NMP aqueous solution sequentially flows through the first to third pervaporation membrane modules 202, 203, and 204, and water in the NMP aqueous solution is gradually removed. In order to maintain the moisture removal efficiency, the first connection line L202 and the second connection line L203 are provided with a second heater 207 and a third heater 208, respectively. Like the first heater 205, the second and third heaters 207 and 208 are heat exchangers, and heat the NMP aqueous solution to about 120° C. with high-temperature steam supplied from an external steam source. The steam supply lines of the second and third heaters 207, 208 are provided with valves V203, V204 for adjusting the amount of steam supply, respectively. The NMP concentrate discharged from the third pervaporation membrane module 204 is supplied to the relay tank 301 of the third subsystem 300 through the NMP concentrate discharge line L204. As described above, the NMP concentrated liquid flowing through the NMP concentrated liquid discharge line L204 is heat-exchanged with the NMP aqueous solution flowing through the seventh NMP aqueous solution supply line L201 by the waste heat recovery type heat exchanger 206, and NMP Preheat the aqueous solution.

NMP濃縮液排出ラインL204から分岐して1次処理液槽106に接続されるNMP濃縮液の戻りラインL215が設けられている。通常はNMP濃縮液排出ラインL204の弁V205が開かれ、戻りラインL215の弁V206が閉じられ、NMP濃縮液は中継槽301に供給される。一方、中継槽301にNMP濃縮液を供給できない場合などは弁V205が閉じられ、弁V206が開かれて、NMP濃縮液が1次処理液槽106に戻される。なお、NMP濃縮液を1次処理液槽106に返送する場合は、戻りラインL215に設けられた冷却器226によって、NMP濃縮液の温度がNMP水溶液(1次処理液)の温度と同程度になるように冷却水により冷却する。 An NMP concentrate return line L215 branched from the NMP concentrate discharge line L204 and connected to the primary treatment liquid tank 106 is provided. Normally, the valve V205 of the NMP concentrate discharge line L204 is opened, the valve V206 of the return line L215 is closed, and the NMP concentrate is supplied to the relay tank 301. On the other hand, when the NMP concentrate cannot be supplied to the relay tank 301, the valve V205 is closed and the valve V206 is opened to return the NMP concentrate to the primary treatment liquid tank . When the NMP concentrate is returned to the primary treatment liquid tank 106, the cooler 226 provided in the return line L215 sets the temperature of the NMP concentration to the same level as the temperature of the NMP aqueous solution (primary treatment liquid). Cool with cooling water.

第1~第3の浸透気化膜モジュール202,203,204の透過室202b,203b,204bはそれぞれ第1~第3の透過液排出ラインL206,L209,L212によって第1~第3の透過液タンク214,215,216に接続されている。第1~第3の透過液タンク214,215,216の上部には、透過室201b,202b,203bに負圧を印加し、透過室201b,202b,203bの内部を負圧に維持可能な第1~第3の真空ポンプ217,218,219が設けられている。気相の水と少量のNMPは冷却水またはブラインによって凝縮され、透過液となって第1~第3の透過液タンク214,215,216の底部に収集される。第1~第3の透過液タンク214,215,216は透過液を一時的に貯蔵することができる。具体的には、冷却水CW及びブラインBR1,BR2はそれぞれ、第1~第3の透過液タンク214,215,216の周囲を覆う冷却ジャケット(図示せず)を流れて気相の水及びNMPを保冷し、さらに冷却ラインL207,L210、L213を通って、第1~第3の透過液排出ラインL206,L209,L212に設けられた第1~第3の熱交換器211,212,213に供給され、気相の水及びNMPを凝縮する。ブラインBR1,BR2の温度は0~-20℃程度が好ましい。 The permeation chambers 202b, 203b, 204b of the first to third permeation membrane modules 202, 203, 204 are connected to the first to third permeate tanks by the first to third permeate discharge lines L206, L209, L212, respectively. 214, 215 and 216. Above the first to third permeate tanks 214, 215, and 216, a negative pressure is applied to the permeation chambers 201b, 202b, and 203b, and the inside of the permeation chambers 201b, 202b, and 203b can be maintained at a negative pressure. First to third vacuum pumps 217, 218, 219 are provided. Vapor phase water and a small amount of NMP are condensed by the cooling water or brine and collected as permeate at the bottom of the first to third permeate tanks 214 , 215 and 216 . The first to third permeate tanks 214, 215, 216 can temporarily store the permeate. Specifically, cooling water CW and brines BR1 and BR2 flow through cooling jackets (not shown) surrounding first to third permeate tanks 214, 215 and 216, respectively, to produce vapor phase water and NMP. and further through the cooling lines L207, L210, L213 to the first to third heat exchangers 211, 212, 213 provided in the first to third permeated liquid discharge lines L206, L209, L212 It condenses water and NMP in the gas phase. The temperature of the brines BR1 and BR2 is preferably about 0 to -20°C.

第1~第3の熱交換器211,212,213はそれぞれ、第1~第3の透過液排出ラインL206,L209,L212を介して第1~第3の浸透気化膜モジュール202,203,204の透過室202b,203b,204bと連通している。第1~第3の熱交換器211,212,213は、透過室202b,203b,204bに透過した透過蒸気を冷却し、凝縮して、透過液を生成する冷却器である。透過室202b,203b,204bは第1~第3の熱交換器211,212,213の下流で第1~第3の透過液タンク214,215,216と連通している。 The first to third heat exchangers 211, 212, 213 are respectively connected to the first to third pervaporation membrane modules 202, 203, 204 through the first to third permeate discharge lines L206, L209, L212. permeation chambers 202b, 203b, 204b. The first to third heat exchangers 211, 212, 213 are coolers that cool and condense the permeated vapor that has permeated the permeation chambers 202b, 203b, 204b to produce a permeated liquid. The permeate chambers 202b, 203b, 204b are in communication with the first to third permeate tanks 214, 215, 216 downstream of the first to third heat exchangers 211, 212, 213, respectively.

第1~第3の透過液タンク214,215,216の底部にはそれぞれ第1~第3の透過水排出ラインL208,L211,L214が接続されている。第1~第3の透過液タンク214,215,216の上部にはそれぞれ、後述する不活性ガス供給母管L401から分岐した不活性ガス供給ラインL406A,406B,406Cが接続されている。凝縮された水と少量のNMPは第1~第3の透過液タンク214,215,216に一時的に貯蔵され、不活性ガス供給ラインL406A,406B,406Cから供給される不活性ガスで第1~第3の透過液タンク214,215,216の内部を加圧することによって、第1~第3の透過液タンク214,215,216から排出される。第1の透過液タンク214から排出された透過水は廃液槽に排出され、第2~第3の透過液タンク215,216から排出された透過水は後述するように再利用される。 First to third permeate discharge lines L208, L211 and L214 are connected to the bottoms of the first to third permeate tanks 214, 215 and 216, respectively. Inert gas supply lines L406A, 406B, 406C branched from an inert gas supply mother pipe L401, which will be described later, are connected to the upper portions of the first to third permeate tanks 214, 215, 216, respectively. The condensed water and a small amount of NMP are temporarily stored in the first to third permeate tanks 214, 215, 216, and the inert gas supplied from the inert gas supply lines L406A, 406B, 406C. By pressurizing the interiors of the to third permeate tanks 214, 215 and 216, the first to third permeate tanks 214, 215 and 216 are discharged. The permeated water discharged from the first permeated liquid tank 214 is discharged to a waste liquid tank, and the permeated water discharged from the second to third permeated liquid tanks 215 and 216 is reused as described later.

第1の透過液タンク214に収集された気相の水と少量のNMPを冷却した冷却水CWは第1の冷却水排出ラインL220に排出される。第1の冷却水排出ラインL220を流れる冷却水の一部は、第1の冷却水排出ラインL220から分岐した冷却水排出ラインL221を通って、第2の透過水排出ラインL211に設けられた熱交換器220に供給され、第2の透過水排出ラインL211を流れるNMPを含む透過水を加熱する。冷却水の残りは、第3の透過水排出ラインL214に設けられた熱交換器221に供給され、第3の透過水排出ラインL214を流れるNMPを含む透過水を加熱する。第2及び第3の透過水排出ラインL211,L214の熱交換器220,221の下流には水分濃度、流量などを計測する計測器222,223が設けられている。 The gaseous water collected in the first permeate tank 214 and the cooling water CW obtained by cooling a small amount of NMP are discharged to the first cooling water discharge line L220. Part of the cooling water flowing through the first cooling water discharge line L220 passes through the cooling water discharge line L221 branched from the first cooling water discharge line L220, and flows through the heat provided in the second permeated water discharge line L211. Heats the NMP-containing permeate supplied to the exchanger 220 and flowing through the second permeate discharge line L211. The remainder of the cooling water is supplied to the heat exchanger 221 provided in the third permeate discharge line L214 to heat the NMP-containing permeate flowing through the third permeate discharge line L214. Measuring instruments 222, 223 for measuring water concentration, flow rate, etc. are provided downstream of the heat exchangers 220, 221 of the second and third permeate discharge lines L211, L214.

最上流の浸透気化膜モジュール、すなわち第1の浸透気化膜モジュール202はCHA型、T型、Y型またはMOR型のゼオライトからなる浸透気化膜202cを有している。最上流の浸透気化膜モジュール以外の浸透気化膜モジュール、すなわち第2及び第3の浸透気化膜モジュール203,204はA型ゼオライトからなる浸透気化膜203c,204cを有している。A型ゼオライトは、比較的安価で脱水性能が高いものの、水分濃度が高いNMP水溶液を処理する場合に、リークや性能低下が生じやすい。これに対し、A型以外のゼオライトは上述の環境でより長期間性能を保持することができる。このため、10~20重量%の水を含有するNMP水溶液を処理する第1の浸透気化膜モジュール202の浸透気化膜202cはCHA型、T型、Y型またはMOR型のゼオライトを用い、水分含有量の少ないNMP水溶液を処理する第2及び第3の浸透気化膜モジュール203,204の浸透気化膜203c,204cはA型ゼオライトを用いている。なお、第1の浸透気化膜モジュール202を構成する複数の浸透気化膜のすべてがCHA型、T型、Y型またはMOR型のゼオライトからなっている必要はなく、一部の膜がA型ゼオライトからなっていてもよい。 The most upstream pervaporation membrane module, that is, the first pervaporation membrane module 202 has a pervaporation membrane 202c made of CHA-type, T-type, Y-type or MOR-type zeolite. The pervaporation membrane modules other than the most upstream pervaporation membrane module, that is, the second and third pervaporation membrane modules 203 and 204 have pervaporation membranes 203c and 204c made of A-type zeolite. A-type zeolite is relatively inexpensive and has high dehydration performance, but is prone to leakage and performance degradation when treating an NMP aqueous solution with a high water concentration. On the other hand, zeolites other than type A can maintain their performance for a longer period of time in the above environment. For this reason, the pervaporation membrane 202c of the first pervaporation membrane module 202 that processes an NMP aqueous solution containing 10 to 20% by weight of water is made of CHA type, T type, Y type or MOR type zeolite, and contains water. A-type zeolite is used for the pervaporation membranes 203c and 204c of the second and third pervaporation membrane modules 203 and 204 for treating a small amount of NMP aqueous solution. It is not necessary that all of the plurality of pervaporation membranes constituting the first pervaporation membrane module 202 are made of CHA-, T-, Y-, or MOR-type zeolite. may consist of

第3の透過液排出ラインL212には冷却器209とメカニカルブースターポンプ210が設けられている。冷却器209は第3の浸透気化膜モジュール204から排出された透過液を予冷する。メカニカルブースターポンプ210および冷却器209は第3の浸透気化膜モジュール204の透過室204bに大きな負圧を印加するために設けられている。第3の浸透気化膜モジュール204に供給されるNMP水溶液の水分含有量は非常に少ないため、第3の真空ポンプ219に加えてメカニカルブースターポンプ210で十分な負圧を印加することで、水をNMP水溶液から効率的に分離することができる。冷却器209及びメカニカルブースターポンプ210は省略することができる。また、冷却器209とメカニカルブースターポンプ210との間に、冷却器209で凝縮された透過水を貯留するためのポッド(図示せず)を設けることもできる。 A cooler 209 and a mechanical booster pump 210 are provided in the third permeated liquid discharge line L212. Cooler 209 pre-cools the permeated liquid discharged from third pervaporation membrane module 204 . A mechanical booster pump 210 and a cooler 209 are provided to apply a large negative pressure to the permeation chamber 204 b of the third pervaporation membrane module 204 . Since the water content of the NMP aqueous solution supplied to the third pervaporation membrane module 204 is very low, by applying a sufficient negative pressure with the mechanical booster pump 210 in addition to the third vacuum pump 219, the water is It can be efficiently separated from the NMP aqueous solution. Cooler 209 and mechanical booster pump 210 can be omitted. A pod (not shown) for storing the permeated water condensed by the cooler 209 can also be provided between the cooler 209 and the mechanical booster pump 210 .

第2及び第3の浸透気化膜モジュール203,204の透過液は浸透気化膜装置201の上流側に回収される。具体的には第2及び第3の透過液排出ラインL211,L214は透過液回収ラインL205に接続され、透過液回収ラインL205は1次処理液槽106に接続されている。第2及び第3の透過液排出ラインL211,L214から排出される透過液は第1の透過液排出ラインL208から排出される透過液と比べNMPの含有量が高いため、これを回収することで、NMPの回収率を高めることができる。透過液が回収される浸透気化膜モジュールは第2及び第3の浸透気化膜モジュール203,204に限定されず、少なくとも最下流の浸透気化膜モジュール(第3の浸透気化膜モジュール204)の透過液が浸透気化膜装置201の上流側に回収されればよい。透過液は受入部101に回収してもよく、透過液回収ラインL205に分岐ライン(図示せず)を設けることによって、1次処理液槽106と受入部101とに選択的に回収してもよい。 The permeated liquids of the second and third pervaporation membrane modules 203 and 204 are recovered upstream of the pervaporation membrane device 201 . Specifically, the second and third permeated liquid discharge lines L211 and L214 are connected to the permeated liquid recovery line L205, and the permeated liquid recovery line L205 is connected to the primary treatment liquid tank . The permeated liquid discharged from the second and third permeated liquid discharge lines L211 and L214 has a higher NMP content than the permeated liquid discharged from the first permeated liquid discharge line L208. , the recovery of NMP can be increased. The pervaporation membrane modules in which the permeated liquid is recovered are not limited to the second and third pervaporation membrane modules 203 and 204, and at least the permeated liquid of the most downstream pervaporation membrane module (third pervaporation membrane module 204) may be recovered upstream of the pervaporation membrane device 201 . The permeated liquid may be recovered in the receiving part 101, or may be selectively recovered in the primary treatment liquid tank 106 and the receiving part 101 by providing a branch line (not shown) in the permeated liquid recovery line L205. good.

(第3のサブシステム300)
第2のサブシステム200で生成されたNMP濃縮液は、ほとんどの水分が除去されている。しかし、NMP濃縮液は色度成分や浸透気化膜モジュールから溶出した浸透気化膜202c,203c,204cの微粒子およびイオン成分をわずかに含むため、さらに浸透気化膜装置201の下流に位置する第3のサブシステム300で蒸留されてNMP精製液が生成される。第3のサブシステム300はNMP濃縮液を蒸留し凝縮することによってNMPの精製液を生成することから、NMP濃縮液の蒸留精製装置として機能する。なお、以下に述べる第3のサブシステム300は単蒸留方式を用いているが、NMP濃縮液を蒸留することが可能な限り蒸留方法は限定されない。例えば、精密蒸留方式を用いることもできる。ただし、エネルギー消費が少ないこと、装置サイズが小さいこと、操作が簡単であることなどの理由から単蒸留方式が好ましい。また、単蒸留方式の中でも、本実施形態で用いている減圧単蒸留方式は熱劣化を防止できる観点から特に望ましい。
(Third subsystem 300)
The NMP concentrate produced in the second subsystem 200 has most of the water removed. However, since the NMP concentrate contains a small amount of fine particles and ion components of the pervaporation membranes 202c, 203c, and 204c eluted from the pervaporation membrane module and the chromaticity component, the third liquid located downstream of the pervaporation membrane device 201 Distillation in subsystem 300 produces NMP purified liquid. The third subsystem 300 produces a purified NMP liquid by distilling and condensing the NMP concentrate, and thus functions as an NMP concentrate distiller and purifier. Although the third subsystem 300 described below uses a simple distillation method, the distillation method is not limited as long as the NMP concentrate can be distilled. For example, a precision distillation method can also be used. However, the simple distillation method is preferable for reasons such as low energy consumption, small equipment size, and simple operation. Moreover, among the simple distillation methods, the vacuum simple distillation method used in the present embodiment is particularly desirable from the viewpoint of preventing thermal deterioration.

前述のように、NMP濃縮液は一旦中継槽301に貯留される。第3のサブシステム300は第2のサブシステム200から独立したサブシステムであり、例えば、第2のサブシステム200の運転中に第3のサブシステム300の運転を一時的に停止するといった運用がなされることがある。このため、中継槽301を設けることで、第2のサブシステム200と第3のサブシステム300を、互いの独立性を維持しながらより弾力的に運用することが可能となる。中継槽301は第1のNMP濃縮液供給ラインL301を介して再生器302に接続されている。第1のNMP濃縮液供給ラインL301にはポンプ306と弁V301が設けられている。再生器302は熱交換器であり、後述する蒸発缶303で蒸発したNMP濃縮液(以下、NMP精製ガスという)との間で熱交換を行う。これによって、蒸発缶303の熱負荷を低減することができる。再生器302は第2のNMP濃縮液供給ラインL302を介して蒸発缶303に接続されている。蒸発缶303は外部の蒸気源(図示せず)から供給される高温蒸気によってNMP濃縮液を加熱し蒸発させる。蒸発缶303の蒸気供給ラインには蒸気供給量を調整するための弁V302が設けられている。蒸発缶303の底部には高温の液相のNMP濃縮液が滞留し、その上部に微粒子が除去された気相のNMP精製ガスが形成される。液相のNMP濃縮液に含まれる色度成分も蒸発しにくいため、蒸発缶303の底部に蓄積される。なお、本実施形態における蒸発缶303としては、液膜流下式の蒸発缶を例に挙げて以下に説明するが、液膜流下式以外の蒸発缶、例えばフラッシュ式、カランドリア式などの蒸発缶を用いてもよい。蒸発缶303の底部と頂部には循環ラインL303が接続されており、蒸発缶303を含む循環経路が循環ラインL303によって形成されている。循環経路上では、液相のNMP濃縮液を取り出して蒸発缶303に戻し、液膜流下にて再度加熱するサイクルが繰り返される。蒸気取り出し缶304(後述)の底部には、循環ラインL303と合流するNMP濃縮液取り出しラインL306が設けられている。蒸気取り出し缶304の底部に滞留するNMP濃縮液も、NMP濃縮液取り出しラインL306と循環ラインL303を通って蒸発缶303に戻され、再度加熱される。循環ラインL303には循環ポンプ307と弁V303が設けられている。循環ラインL303からは、弁V304が設けられたNMP濃縮液の不純物排出ラインL309が分岐している。 As described above, the NMP concentrate is temporarily stored in the relay tank 301 . The third subsystem 300 is a subsystem independent from the second subsystem 200. For example, the operation of temporarily stopping the operation of the third subsystem 300 while the second subsystem 200 is operating is performed. may be done. Therefore, by providing the relay tank 301, it is possible to operate the second subsystem 200 and the third subsystem 300 more flexibly while maintaining mutual independence. The relay tank 301 is connected to the regenerator 302 via the first NMP concentrate supply line L301. A pump 306 and a valve V301 are provided in the first NMP concentrate supply line L301. The regenerator 302 is a heat exchanger that exchanges heat with the concentrated NMP liquid (hereinafter referred to as NMP purified gas) evaporated in the evaporator 303, which will be described later. Thereby, the heat load of the evaporator 303 can be reduced. The regenerator 302 is connected to the evaporator 303 via a second NMP concentrate supply line L302. Evaporator 303 heats and vaporizes the NMP concentrate with hot steam supplied from an external steam source (not shown). A steam supply line of the evaporator 303 is provided with a valve V302 for adjusting the amount of steam supply. At the bottom of the evaporator 303, the high-temperature liquid-phase NMP concentrated liquid stays, and the gas-phase NMP purified gas from which fine particles are removed is formed at the upper part. Since the chromaticity component contained in the NMP concentrate in the liquid phase is also difficult to evaporate, it accumulates at the bottom of the evaporator 303 . As the evaporator 303 in the present embodiment, a liquid film flow type evaporator will be described below as an example. may be used. A circulation line L303 is connected to the bottom and top of the evaporator 303, and a circulation path including the evaporator 303 is formed by the circulation line L303. On the circulation path, the liquid-phase NMP concentrated liquid is taken out, returned to the evaporator 303, and heated again under liquid film flow, and this cycle is repeated. An NMP concentrated liquid withdrawal line L306 that merges with the circulation line L303 is provided at the bottom of the vapor withdrawal can 304 (described later). The NMP concentrate remaining at the bottom of the steam take-out can 304 is also returned to the evaporator 303 through the NMP concentrate take-out line L306 and the circulation line L303 and heated again. A circulation pump 307 and a valve V303 are provided in the circulation line L303. From the circulation line L303, an NMP concentrated liquid impurity discharge line L309 provided with a valve V304 branches off.

蒸発缶303のNMP精製ガスは蒸発缶303の気相部から取り出され、第1のNMP精製ガス取り出しラインL304によって蒸気取り出し缶304に取り出される。蒸気取り出し缶304は第2のNMP精製ガス取り出しラインL305を介して再生器302と接続されている。NMP精製ガスの熱は再生器302で液相のNMP濃縮液と熱交換される。再生器302を出たNMP精製ガスはさらに第3のNMP精製ガス取り出しラインL307によってコンデンサ305に導入され、冷却水CWによって凝縮されてNMP精製液となる。コンデンサ305の内部では底部にNMP精製液が貯留され、その上はNMP精製ガスからなる気相部となっている。コンデンサ305の気相部は、負圧ラインL310によって真空ポンプ309と連通しており、コンデンサ305の気相部は真空ポンプ309によって負圧にされる。蒸発缶303を含む第3のサブシステム300の気相部も真空ポンプ309によって負圧にされ、蒸発缶303において減圧蒸発が行われる。これによって、NMP濃縮液の蒸発が促進される。負圧ラインL310のコンデンサ305と真空ポンプ309との間にはガスクーラ310が設けられ、コンデンサ305から真空ポンプ309に排出される、NMP精製ガスを含む気体が冷却される。コンデンサ305の冷却水はコンデンサ305と接続された冷却水排水ラインL311に排出される。冷却水排水ラインL311には熱交換器31が設けられており、不純物排出ラインL309を流れるNMP濃縮液が、排出される前に熱交換器31で冷却される。 The purified NMP gas in the evaporator 303 is taken out from the gas phase portion of the evaporator 303 and taken out to the steam take-out can 304 through the first NMP-purified gas take-out line L304. Vapor removal can 304 is connected to regenerator 302 via second NMP purified gas removal line L305. The heat of the NMP purified gas is heat exchanged with the liquid phase NMP concentrate in the regenerator 302 . The purified NMP gas exiting the regenerator 302 is further introduced into the condenser 305 through the third NMP purified gas extraction line L307, where it is condensed by the cooling water CW to become purified NMP liquid. Inside the condenser 305, NMP purified liquid is stored at the bottom, and above it is a gas phase portion composed of NMP purified gas. The gas phase portion of the capacitor 305 communicates with the vacuum pump 309 through the negative pressure line L310, and the gas phase portion of the capacitor 305 is made negative by the vacuum pump 309. The gas phase portion of the third subsystem 300 including the evaporator 303 is also brought to a negative pressure by the vacuum pump 309, and the reduced pressure evaporation is performed in the evaporator 303. This facilitates evaporation of the NMP concentrate. A gas cooler 310 is provided between the condenser 305 of the negative pressure line L310 and the vacuum pump 309 to cool the gas containing NMP purified gas discharged from the condenser 305 to the vacuum pump 309 . The cooling water of the condenser 305 is discharged to the cooling water drainage line L311 connected to the condenser 305. A heat exchanger 312 is provided in the cooling water discharge line L311, and the NMP concentrate flowing through the impurity discharge line L309 is cooled by the heat exchanger 312 before being discharged.

コンデンサ305の出口にはNMP精製液取り出し配管L308が接続されている。NMP精製液は、NMP精製液取り出し配管L308に設けられたポンプ308によって、払出し部311に送られる。払出し部311は受入部101と同様、複数の容器(第1~第3の容器311a,311b,311c)を有し、これらの容器311a,311b,311cは精製システム1から払い出されるNMP精製液の受け入れ、分析、移送などの目的に応じて切替え可能とされている。分析の結果問題がなければ、NMP精製液は排出ラインL312を通ってリチウムイオン二次電池の製造システムに移送され、当該製造システムで再利用される。問題がある場合は、NMP精製液は廃液槽(図示せず)に移送される。 An outlet of the condenser 305 is connected to an NMP purified liquid extraction pipe L308. The purified NMP liquid is sent to the payout section 311 by the pump 308 provided in the NMP purified liquid extraction pipe L308. Like the receiving unit 101, the dispensing unit 311 has a plurality of containers (first to third containers 311a, 311b, 311c). It can be switched according to purposes such as acceptance, analysis, and transfer. If there is no problem as a result of the analysis, the purified NMP liquid is transferred to the lithium ion secondary battery manufacturing system through the discharge line L312 and reused in the manufacturing system. If there is a problem, the NMP purified liquid is transferred to a waste tank (not shown).

(不活性ガス供給手段)
本実施形態のNMP水溶液の精製システム1はさらに、容器の気相部を不活性ガスで充填する不活性ガス供給手段を備えている。上述のように、浸透気化膜装置201の上流及び下流にはNMP水溶液、NMP濃縮液またはNMP精製液が貯留される様々な容器が設けられている。これらの容器のいくつかは、内部にNMP水溶液、NMP濃縮液またはNMP精製液と、気相部との界面が形成される。この条件を満たす容器として以下が挙げられる。
(Inert gas supply means)
The NMP aqueous solution purification system 1 of the present embodiment further includes an inert gas supply means for filling the gas phase portion of the container with an inert gas. As described above, upstream and downstream of the pervaporation membrane device 201 are provided various containers in which the NMP aqueous solution, the NMP concentrated solution, or the NMP purified solution are stored. Some of these containers form an interface between the NMP aqueous solution, the NMP concentrated solution, or the NMP purified solution and the gas phase portion. Containers that satisfy this condition include the following.

(1)NMP水溶液の受入部101の第1~第3の容器101a,101b,101c
(2)1次処理液槽106
(3)中継槽301
(4)再生器302
(5)蒸発缶303
(6)蒸気取り出し缶304
(7)コンデンサ305
(8)NMP精製液の払出し部311の第1~第3の容器311a,311b,311c
従来の容器(不活性ガス供給手段に関する以下の記載では、容器は容器101a,101b,101c,106,301~305,311a,311b,311cを意味する)の気相部は空気で形成されていた。しかし、発明者はこれらの容器に空気が充填されている場合、NMPが気相部の空気と結合して、NMPの過酸化物(NMP-O-O-H;5-ハイドロパーオキソ-1-メチル-2-ピロリドン)が生成されることを見出した。NMPの過酸化物は蓄積されると爆発の可能性がある。そこで、本実施形態ではこれらの容器に不活性ガス供給手段を設けている。不活性ガスとしては窒素ガスが好ましく、アルゴンガスを用いることもできる。不活性ガス供給手段は以下に述べる不活性ガス供給母管L401と、母管L401から分岐し各容器に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、各不活性ガス供給ライン上に設置されたガスシールユニット、とから構成される。
(1) First to third containers 101a, 101b, and 101c of receiving portion 101 for NMP aqueous solution
(2) Primary treatment liquid tank 106
(3) Relay tank 301
(4) Regenerator 302
(5) Evaporator 303
(6) Steam extraction can 304
(7) Capacitor 305
(8) First to third containers 311a, 311b, and 311c of dispensing unit 311 for purified NMP solution
The gas phase portion of a conventional container (in the following description of the inert gas supply means, containers means containers 101a, 101b, 101c, 106, 301 to 305, 311a, 311b, and 311c) was formed of air. . However, the inventor believes that when these containers are filled with air, NMP combines with the air in the gas phase to form a peroxide of NMP (NMP-O-O-H; 5-hydroperoxo-1 -methyl-2-pyrrolidone) is produced. NMP peroxides are potentially explosive when accumulated. Therefore, in this embodiment, these containers are provided with inert gas supply means. Nitrogen gas is preferable as the inert gas, and argon gas can also be used. The inert gas supply means is installed on the inert gas supply main pipe L401 described below, the inert gas supply line branched from the main pipe L401 and supplying the inert gas to each container, and each inert gas supply line. gas seal unit, and

具体的には不活性ガスの供給源(図示せず)に不活性ガス供給母管L401が接続され、不活性ガス供給母管L401と受入部101、1次処理液槽106、中継槽301、払出し部311がそれぞれ不活性ガス供給ラインL402,L403,L404,L407で接続されている。不活性ガス供給ラインL402,L403,L404,L407は容器の頂部に接続されている。不活性ガス供給ラインL402,L403,L404,L407にはそれぞれガスシールユニットU402,U403,U404,U405が設けられている。さらに、コンデンサ305(より正確にはガスクーラ310)と真空ポンプ309との間の負圧ラインL310にスウィープ用の不活性ガス供給ラインL405が接続されている。不活性ガスは不活性ガス供給ラインL405からコンデンサ305に供給され、さらにラインL307,L302,L304,L305を通って再生器302、蒸発缶303及び蒸気取り出し缶304にも不活性ガスが供給される。図示は省略するが、再生器302、蒸発缶303、蒸気取り出し缶304にも、同様の真空ポンプとスウィープ用の不活性ガス供給ラインを設けることができる。 Specifically, an inert gas supply main pipe L401 is connected to an inert gas supply source (not shown). The dispensing units 311 are connected by inert gas supply lines L402, L403, L404 and L407, respectively. Inert gas supply lines L402, L403, L404, L407 are connected to the top of the vessel. Gas seal units U402, U403, U404 and U405 are provided in inert gas supply lines L402, L403, L404 and L407, respectively. Furthermore, an inert gas supply line L405 for sweeping is connected to the negative pressure line L310 between the condenser 305 (more precisely, the gas cooler 310) and the vacuum pump 309. The inert gas is supplied to the condenser 305 from the inert gas supply line L405, and is also supplied to the regenerator 302, the evaporator 303, and the steam extraction can 304 through lines L307, L302, L304, and L305. . Although not shown, the regenerator 302, the evaporator 303, and the steam extraction can 304 can also be provided with similar vacuum pumps and inert gas supply lines for sweep.

不活性ガスはNMP水溶液の精製システム1が最初に稼動する際に容器に充填される。このとき、容器の内部は空気で満たされているため、ガスシールユニットU402,U403,U404,U405を通して不活性ガスを容器に送り込み、容器の内部の空気を強制的に不活性ガスに置換する。ガスシールユニットU402,U403,U404,U405は、下流側の容器の圧力が低下すると自動的に開き、不活性ガスを容器に充填するようにされている。従って、容器内のNMP水溶液、NMP濃縮液及びNMP精製液の量が低下すると容器の圧力が下がり、ガスシールユニットU402,U403,U404,U405を介して不活性ガスが容器に補充される。他のガスシールユニットについても同様である。 The inert gas is filled into the container when the purification system 1 for NMP aqueous solution is operated for the first time. At this time, since the inside of the container is filled with air, the inert gas is sent into the container through the gas seal units U402, U403, U404 and U405 to forcibly replace the air inside the container with the inert gas. The gas seal units U402, U403, U404, U405 are designed to automatically open when the pressure in the downstream vessel drops to fill the vessel with inert gas. Therefore, when the amounts of the NMP aqueous solution, NMP concentrated liquid, and NMP purified liquid in the container decrease, the pressure in the container decreases, and the inert gas is replenished into the container through the gas seal units U402, U403, U404, and U405. The same applies to other gas seal units.

容器に不活性ガスを充填することで、NMP過酸化物の爆発の可能性を低減できるだけでなく、容器内のNMP水溶液、NMP濃縮液及びNMP精製液に溶け込む水分量および溶存酸素量を抑えることができる。この結果、浸透気化膜モジュールの負荷を軽減することができる。また、容器内に酸素がほとんど存在しないため、NMP水溶液、NMP濃縮液及びNMP精製液の酸化を防止する効果も得られる。 Filling the container with an inert gas not only reduces the possibility of NMP peroxide explosion, but also suppresses the amount of water and dissolved oxygen dissolved in the NMP aqueous solution, NMP concentrate, and NMP purified solution in the container. can be done. As a result, the load on the pervaporation membrane module can be reduced. In addition, since there is almost no oxygen in the container, an effect of preventing oxidation of the NMP aqueous solution, the NMP concentrated solution, and the NMP purified solution can also be obtained.

(ガスクーラ310)
上述のように、第3のサブシステム300にはガスクーラ310が設置されている。ガスクーラ310は、コンデンサ305と真空ポンプ309との間に設けられ、真空ポンプ309によって生じる負圧によってコンデンサ305の気相部から流入する蒸気を凝縮する。コンデンサ305は冷却水によってNMP精製ガスを凝縮するが、冷却水の温度、NMP精製ガスの循環流量の変動等により冷却能力が一時的に低下することがある。また、コンデンサ305自体の経時的な圧力損失の増加により冷却水の流量が低下した場合も、冷却能力が低下する。これによってコンデンサ305内部の温度が上昇し、NMPの飽和蒸気圧が増加する。この結果、凝縮されずにコンデンサ305内に滞留するNMP精製ガスの量が増加する。真空ポンプ309はコンデンサ305の気相部に接続されているため、コンデンサ305から真空ポンプ309によって吸引されるNMPの量が増加する。また、ドライ式の真空ポンプを用いる場合、液体の存在する環境下で使用すると信頼性が低下することがあるため、大量のNMP精製ガスを吸引することは好ましくない。ガスクーラ310はコンデンサ305と真空ポンプ309との間に設けられ、真空ポンプ309がNMP精製ガスを吸引する前にNMP精製液を凝縮させるため、真空ポンプ309が吸引するNMP精製ガスの量を抑えることができる。
(Gas cooler 310)
As mentioned above, third subsystem 300 is provided with gas cooler 310 . The gas cooler 310 is provided between the condenser 305 and the vacuum pump 309 , and condenses the vapor flowing from the gas phase portion of the condenser 305 by the negative pressure generated by the vacuum pump 309 . The condenser 305 condenses the purified NMP gas with the cooling water, but the cooling capacity may be temporarily reduced due to fluctuations in the temperature of the cooling water, the circulation flow rate of the purified NMP gas, and the like. Further, when the flow rate of cooling water decreases due to an increase in pressure loss of the condenser 305 itself over time, the cooling capacity also decreases. This raises the temperature inside the condenser 305 and increases the saturated vapor pressure of NMP. As a result, the amount of NMP purified gas that remains in condenser 305 without condensing increases. Since the vacuum pump 309 is connected to the gas phase portion of the capacitor 305, the amount of NMP sucked from the capacitor 305 by the vacuum pump 309 increases. Also, when using a dry vacuum pump, it is not preferable to suck a large amount of NMP purified gas, because reliability may be lowered if used in an environment where liquid exists. Gas cooler 310 is provided between condenser 305 and vacuum pump 309 to condense NMP purified liquid before vacuum pump 309 draws NMP purified gas, so that the amount of NMP purified gas drawn by vacuum pump 309 can be reduced. can be done.

ガスクーラ310の構造はNMP精製ガスを凝縮させることができる限り限定されないが、冷却水を用いた一般的なシェルアンドチューブ方式の熱交換器を用いることができる。図示は省略するが、冷却水はコンデンサ305の冷却水と共用することができる。また、冷却排水もコンデンサ305の冷却排水と共に以下に説明する方法で再利用することができる。 The structure of the gas cooler 310 is not limited as long as the NMP purified gas can be condensed, but a general shell-and-tube heat exchanger using cooling water can be used. Although illustration is omitted, the cooling water can be shared with the cooling water of the condenser 305 . In addition, the cooling wastewater can be reused together with the cooling wastewater from the condenser 305 by the method described below.

(不純物排出ラインL309の熱交換器31
蒸発缶303は循環ラインL303を循環するNMP濃縮液を蒸発させるため、蒸発缶303の底部には高沸点の色度成分や金属イオンなどの不純物を高密度で含むNMP濃縮液が滞留する。滞留するNMP濃縮液に含まれる不純物が飛散して、循環ラインL303を循環するNMP濃縮液に混入する可能性があるため、蒸発缶303の底部の不純物を含むNMP濃縮液は排出する必要がある。排出時には循環ラインL303が大気開放されるため、排出操作は間歇的に行う。具体的には、通常開かれている循環ラインL303の弁V303を閉じ、通常閉じられている不純物排出ラインL309の弁V304を開けることによって、循環ラインL303を循環するNMP濃縮液を不純物排出ラインL309から排出する。しかし、循環ラインL303を循環するNMP濃縮液は高温(80~120℃程度)に加熱されているため、そのまま排出することは好ましくない。例えば、受槽を設ける場合は受槽の耐熱性の確保が必要となり、不純物排出ラインL309に流量計などの計器を設ける場合は、計器の信頼性の確保が困難となることがある。
(Heat exchanger 31 2 of impurity discharge line L309)
Since the evaporator 303 evaporates the NMP concentrated liquid circulating in the circulation line L303, the NMP concentrated liquid containing impurities such as high boiling point chromaticity components and metal ions at high density stays at the bottom of the evaporator 303. Impurities contained in the staying NMP concentrated liquid may scatter and be mixed with the NMP concentrated liquid circulating in the circulation line L303, so the NMP concentrated liquid containing impurities at the bottom of the evaporator 303 must be discharged. . Since the circulation line L303 is open to the atmosphere during discharge, the discharge operation is performed intermittently. Specifically, by closing the normally open valve V303 of the circulation line L303 and opening the normally closed valve V304 of the impurity discharge line L309, the NMP concentrated liquid circulating in the circulation line L303 is removed from the impurity discharge line L309. Eject from However, since the NMP concentrate circulating through the circulation line L303 is heated to a high temperature (approximately 80 to 120° C.), it is not preferable to discharge it as it is. For example, when a receiving tank is provided, it is necessary to ensure the heat resistance of the receiving tank, and when a meter such as a flow meter is provided in the impurity discharge line L309, it may be difficult to ensure the reliability of the meter.

本実施形態では、不純物排出ラインL309上に熱交換器31が設けられ、冷却排水排出ラインL311を流れる冷却排水との熱交換によってNMP濃縮液が冷却される。コンデンサ305の冷却水は、NMP濃縮液を排出する際にも流通させる。循環ラインL303の弁V303を閉じているため、循環ラインL303でのNMP濃縮液の循環は行われない。このため、NMP精製ガスはコンデンサ305にほとんど供給されず、冷却排水はさほど温度が上昇することなくコンデンサ305から排出される。すなわち、NMP濃縮液は暖められた冷却排水ではなく、比較的低温の冷却排水で冷却されるため、冷却効率が高められる。コンデンサ305の冷却水供給ラインを熱交換器31の冷却水供給ラインと並行に設けても冷却効率はほぼ同じである。しかし本実施形態のように、冷却水供給ラインをコンデンサ305と熱交換器31を順次通る1本のラインL311で構成し、且つ循環ラインL303の弁V303と不純物排出ラインL309の弁V304を、一方が開放されるときに他方が閉じられるようにすることで、配管や弁のコストを削減することができる。 In this embodiment, the heat exchanger 312 is provided on the impurity discharge line L309, and the NMP concentrated liquid is cooled by heat exchange with the cooling waste water flowing through the cooling waste water discharge line L311. The cooling water of the condenser 305 is also circulated when the NMP concentrate is discharged. Since the valve V303 of the circulation line L303 is closed, the circulation of the NMP concentrate in the circulation line L303 is not performed. For this reason, almost no NMP purified gas is supplied to the condenser 305, and the cooling waste water is discharged from the condenser 305 without a significant temperature rise. That is, the NMP concentrate is cooled not by warmed cooling waste water, but by relatively low-temperature cooling waste water, so that the cooling efficiency is enhanced. Even if the cooling water supply line for the condenser 305 is provided in parallel with the cooling water supply line for the heat exchanger 312 , the cooling efficiency is substantially the same. However, as in this embodiment, the cooling water supply line is composed of one line L311 that sequentially passes through the condenser 305 and the heat exchanger 312 , and the valve V303 of the circulation line L303 and the valve V304 of the impurity discharge line L309 are By ensuring that one is closed when the other is open, piping and valve costs can be reduced.

1 NMP水溶液の精製システム
100 第1のサブシステム
101 受入部
101a,101b,101c 受入部の第1~第3の容器
102 第1の精密ろ過膜装置
103 膜脱気装置
104 イオン交換装置
105 第2の精密ろ過膜装置
106 1次処理液槽
107 ポンプ
108 ヒータ
L101~L106 第1~第6のNMP水溶液供給ライン
L107 戻りライン
V101,V102 弁
200 第2のサブシステム
201 浸透気化膜装置
202~204 第1~第3の浸透気化膜モジュール
202a,203a,204a 濃縮室
202b,203b,204b 透過室
202c,203c,204c 分離膜(浸透気化膜)
205 第1のヒータ
206 再生式熱交換器
207 第2のヒータ
208 第3のヒータ
209 冷却器
210 メカニカルブースターポンプ
211,212,213 第1~第3の熱交換器
214,215,216 第1~第3の透過液タンク
217,218,219 第1~第3の真空ポンプ
220,221 第4,第5の熱交換器
223 温度警報表示器
224 ポンプ
225 流量警報表示器
226 冷却器
L201 第7のNMP水溶液供給ライン
L202,L203 第1,第2の接続ライン
L204 NMP濃縮液排出ライン
L205 透過液回収ライン
L206,L209,L212 第1~第3の透過液排出ライン
L207,L210,L213 冷却ライン
L208,L211,L214 第1~第3の透過水排出ライン
L215 NMP濃縮液の戻りライン
L220 第1の冷却水排出ライン
V201~V206 弁
300 第3のサブシステム
301 中継槽
302 再生器
303 蒸発缶
304 蒸気取り出し缶
305 コンデンサ
306 ポンプ
307 循環ポンプ
308 ポンプ
309 真空ポンプ
310 ガスクーラ
311 払出し部
311a,311b,311c 払出し部の第1~第3の容器
L301 第1のNMP濃縮液供給ライン
L302 第2のNMP濃縮液供給ライン
L303 循環ライン
L304 第1のNMP精製ガス取り出しライン
L305 第2のNMP精製ガス取り出しライン
L306 NMP濃縮液取り出しライン
L307 第3のNMP精製ガス取り出しライン
L308 NMP精製液取り出し配管
L309 NMP濃縮液の不純物排出ライン
L310 負圧ライン
L311 冷却水排水ライン
V301~V304 弁
L401 不活性ガス供給母管
L402~L407 不活性ガス供給ライン
U402,U403,U404,U405 ガスシールユニット
1 NMP aqueous solution purification system 100 first subsystem 101 receiving section 101a, 101b, 101c first to third containers of receiving section 102 first microfiltration membrane device 103 membrane degassing device 104 ion exchange device 105 second Microfiltration membrane device 106 Primary treatment liquid tank 107 Pump 108 Heater L101 to L106 First to sixth NMP aqueous solution supply line L107 Return line V101, V102 Valve 200 Second subsystem 201 Pervaporation membrane device 202 to 204 First to third pervaporation membrane modules 202a, 203a, 204a concentration chambers 202b, 203b, 204b permeation chambers 202c, 203c, 204c separation membrane (pervaporation membrane)
205 first heater 206 regenerative heat exchanger 207 second heater 208 third heater 209 cooler 210 mechanical booster pump 211, 212, 213 first to third heat exchangers 214, 215, 216 first to Third permeate tank 217, 218, 219 First to third vacuum pumps 220, 221 Fourth and fifth heat exchangers 223 Temperature alarm indicator 224 Pump 225 Flow rate alarm indicator 226 Cooler L201 Seventh NMP aqueous solution supply lines L202, L203 First and second connection lines L204 NMP concentrated liquid discharge line L205 Permeated liquid recovery lines L206, L209, L212 First to third permeated liquid discharge lines L207, L210, L213 Cooling line L208, L211, L214 First to third permeate discharge lines L215 NMP concentrate return line L220 First cooling water discharge line V201 to V206 Valve 300 Third subsystem 301 Relay tank 302 Regenerator 303 Evaporator 304 Steam extraction Can 305 Condenser 306 Pump 307 Circulation pump 308 Pump 309 Vacuum pump 310 Gas cooler 311 Dispensing section 311a, 311b, 311c First to third containers of distributing section L301 First NMP concentrated liquid supply line L302 Second NMP concentrated liquid supply Line L303 Circulation line L304 First NMP purified gas extraction line L305 Second NMP purified gas extraction line L306 NMP concentrated liquid extraction line L307 Third NMP purified gas extraction line L308 NMP purified liquid extraction pipe L309 Impurity discharge of NMP concentrated liquid Line L310 Negative pressure line L311 Cooling water drainage line V301 to V304 Valve L401 Inert gas supply main pipe L402 to L407 Inert gas supply line U402, U403, U404, U405 Gas seal unit

Claims (3)

有機溶剤を蒸発させる蒸発缶と、
前記蒸発缶で発生した有機溶剤の蒸気を凝縮させるコンデンサと、
前記コンデンサの気相部と連通する真空ポンプと、
前記コンデンサと前記真空ポンプとの間に設けられ、前記真空ポンプによって生じる負圧によって前記気相部から流入する前記蒸気を凝縮させるガスクーラと、
前記蒸発缶の底部と上部とに接続され、前記蒸発缶を含む循環経路を形成する循環ラインと、
前記循環ラインから分岐し、前記蒸発缶の前記底部に溜まった、不純物を含む有機溶剤を排出する不純物排出ラインと、
前記コンデンサに接続され、前記有機溶剤の蒸気を冷却した冷却排水を排出する冷却排水排出ラインと、
前記不純物排出ラインに設けられ、前記冷却排水排出ラインを流れる前記冷却排水との熱交換によって前記不純物を含む有機溶剤を冷却する熱交換器と、を有し、
前記循環ラインと前記不純物排出ラインにそれぞれ弁が設けられ、前記循環ラインの前記弁と前記不純物排出ラインの前記弁は、一方が開放されるときに他方が閉じられる有機溶剤の蒸留精製装置。
an evaporator for evaporating the organic solvent;
a condenser for condensing the vapor of the organic solvent generated in the evaporator;
a vacuum pump in communication with the gas phase of the condenser;
a gas cooler provided between the condenser and the vacuum pump for condensing the vapor flowing in from the gas phase portion by means of negative pressure generated by the vacuum pump;
a circulation line connected to the bottom and top of the evaporator and forming a circulation path including the evaporator;
an impurity discharge line branching from the circulation line and discharging an organic solvent containing impurities accumulated at the bottom of the evaporator;
a cooling wastewater discharge line connected to the condenser for discharging cooling wastewater obtained by cooling the vapor of the organic solvent;
a heat exchanger provided in the impurity discharge line for cooling the organic solvent containing the impurities by heat exchange with the cooling waste water flowing through the cooling waste water discharge line ;
An organic solvent distillation purification apparatus in which a valve is provided in each of the circulation line and the impurity discharge line, and one of the valve of the circulation line and the valve of the impurity discharge line is closed when the other is opened.
前記有機溶剤はNMPである、請求項1に記載の蒸留精製装置。 2. The distillation purification apparatus according to claim 1 , wherein said organic solvent is NMP. 有機溶剤を蒸発させる蒸発缶と、
前記蒸発缶で発生した有機溶剤の蒸気を凝縮させるコンデンサと、
前記コンデンサの気相部と連通する真空ポンプと、
前記コンデンサと前記真空ポンプとの間に設けられ、前記真空ポンプによって生じる負圧によって前記気相部から流入する前記蒸気を凝縮させるガスクーラと、
前記蒸発缶の底部と上部とに接続され、前記蒸発缶を含む循環経路を形成する循環ラインと、
前記循環ラインから分岐し、前記蒸発缶の前記底部に溜まった、不純物を含む有機溶剤を排出する不純物排出ラインと、
前記コンデンサに接続され、前記有機溶剤の蒸気を冷却した冷却排水を排出する冷却排水排出ラインと、
前記不純物排出ラインに設けられ、前記冷却排水排出ラインを流れる前記冷却排水との熱交換によって前記不純物を含む有機溶剤を冷却する熱交換器と、を有し、
前記循環ラインと前記不純物排出ラインにそれぞれ弁が設けられた蒸留精製装置を用いた有機溶剤の蒸留精製方法であって、
前記循環ラインの前記弁と前記不純物排出ラインの前記弁の一方を開放するときに他方を閉じる工程を有する有機溶剤の蒸留精製方法。
an evaporator for evaporating the organic solvent;
a condenser for condensing the vapor of the organic solvent generated in the evaporator;
a vacuum pump in communication with the gas phase of the condenser;
a gas cooler provided between the condenser and the vacuum pump for condensing the vapor flowing in from the gas phase portion by means of negative pressure generated by the vacuum pump;
a circulation line connected to the bottom and top of the evaporator and forming a circulation path including the evaporator;
an impurity discharge line branching from the circulation line and discharging an organic solvent containing impurities accumulated at the bottom of the evaporator;
a cooling wastewater discharge line connected to the condenser for discharging cooling wastewater obtained by cooling the vapor of the organic solvent;
a heat exchanger provided in the impurity discharge line for cooling the organic solvent containing the impurities by heat exchange with the cooling waste water flowing through the cooling waste water discharge line;
A method for distilling and refining an organic solvent using a distillation refining device in which the circulation line and the impurity discharge line are respectively provided with valves,
A method for distilling and refining an organic solvent , comprising the step of opening one of the valve of the circulation line and the valve of the impurity discharge line and closing the other .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010523701A (en) 2007-04-12 2010-07-15 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド Method and apparatus for recovering dichlorohydrin by co-distillation
JP2014168740A (en) 2013-03-04 2014-09-18 Nippon Refine Kk Solution treatment device
WO2018207431A1 (en) 2017-05-10 2018-11-15 オルガノ株式会社 Nmp aqueous solution purification system and purification method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09234301A (en) * 1996-02-29 1997-09-09 Otsuka Giken Kogyo Kk Vacuum distillation apparatus
JP3540905B2 (en) * 1996-09-12 2004-07-07 塩野義製薬株式会社 Temperature gradient type multi-stage cooler
JPH1133301A (en) * 1997-07-18 1999-02-09 Rasuko:Kk Organic solvent recovery device and method for operating the device
JPH11221401A (en) * 1998-02-09 1999-08-17 Tousei Denki Kk Distillation and regeneration apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010523701A (en) 2007-04-12 2010-07-15 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド Method and apparatus for recovering dichlorohydrin by co-distillation
JP2014168740A (en) 2013-03-04 2014-09-18 Nippon Refine Kk Solution treatment device
WO2018207431A1 (en) 2017-05-10 2018-11-15 オルガノ株式会社 Nmp aqueous solution purification system and purification method

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