TWI477487B

TWI477487B - N-methylpyrrolidone (NMP) distillation apparatus

Info

Publication number: TWI477487B
Application number: TW100108291A
Authority: TW
Inventors: Kenyo Miyata; Tomoyuki Kawada; Takahiro Tamura
Original assignee: Mitsubishi Chem Eng Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2015-03-21
Also published as: JP5776231B2; JP2012188369A; TW201237032A; WO2012120666A1; CN103328443B; CN103328443A

Description

N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置

本發明係關於NMP的蒸餾裝置，更詳細而言，係關於為了將自鋰離子二次電池的電極製造製程等所回收的使用過的NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)進行回收使用而可在現場進行精製之NMP的蒸餾裝置。

在鋰離子二次電池的製造，將由鋰化合物等的活物質、聚偏二氟乙烯等之黏結劑及作為溶媒之N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱為「NMP」)所構成的電極材料塗佈於金屬箔的基材，將其予以燒結而來製作電極。在燒結製程，產生成為氣體之NMP係藉由利用活性碳或沸石等的吸附法或水吸收法所回收，由於輸送時的安全上之問題，預先調整成濃度80wt%以下的水溶液後，為了再次精製成高純度製品而以槽車等大量地長距離輸送至化學工廠。再者，在化學工廠，與最初進行製造時同樣地，將已被回收之NMP藉由習知的蒸餾法精製成純度99.9 wt%以上。

專利文獻1：日本特開平6-279401號公報

專利文獻2：日本特開平6-263725號公報

專利文獻3：日本特開平8-27105號公報

然而，NMP的回收係如前述，由於需要輸送成本以及在化學工廠的處理成本(NMP對槽之裝卸、用來進行濃度調節之前處理等)，故，針對在前述的電池的製造等上，伴隨電動汽車(EV)的普及，在其製造製程之NMP的使用量大幅增加，從減輕負擔的觀點來看，期望在現場進行精製。但是，NMP的蒸餾精製，被要求高度熟練之技術，因此，會有在化學工廠以外之場所，不易進行之現況。即，在自電池的製造製程所回收的NMP中，由於含有具有水及NMP的各沸點中間之沸點的低沸成分、NMP本身所具有的高沸成分，故，需要進行2階段之精密蒸餾操作，並且，因季節變動、製造程序的變動使得NMP中的水分量(NMP濃度)變動，且處理量也變動，因此會有不易進行恆定運轉之問題。

本發明係有鑑於前述以往技術之問題而開發完成的發明，其目的係在於提供，一種蒸餾裝置，係用來將自鋰離子二次電池的電極製造製程等所回收的使用過的NMP予以再生之蒸餾裝置，其不受原料中的水分濃度、處理量之變動所影響，能夠簡單且安全地精製NMP，適合於在現場之自動運轉的NMP的蒸餾裝置。

在本發明，為了謀求設備之緊緻化，採用側取方式1單塔式蒸餾塔，可削減蒸沸用再沸器、冷卻用冷凝器、泵浦、其他的儀器等之附帶裝置的數量，並且在蒸餾塔的塔頂部，自原料NMP除去含有低沸成分的水，分離高濃度NMP，進一步在蒸餾塔的塔底部，自高濃度NMP除去高沸成分後精製高純度NMP，自蒸餾塔的中段部取出該高純度NMP。又，藉由將回收率作成為85%左右，能夠精製純度99.9wt%以上的高純度NMP。並且，附加當開始進行連續處理運轉時，依次進行用來將蒸餾塔調整成恆定狀態之減壓運轉、循環運轉，再開始進行連續處理運轉之起動機能、和當進行連續處理運轉時，因應原料槽及製品槽的液面，再次切換成循環運轉之運轉模式切換機能來作為自動處理機能，藉此可對應處理量、原料中的水分量之變動，而能夠簡單且安全地進行運轉。

即，在本發明之要旨，一種NMP的蒸餾裝置，係用來精製含有作為不純物之低沸成分及高沸成分的使用過的NMP之NMP的蒸餾裝置，其特徵為，具備有：用來儲存作為被處理液之使用過的NMP的原料槽；將自原料槽所供給的被處理液進行蒸餾，精製高純度NMP之蒸餾塔；及用來儲存在該蒸餾塔所獲得的高純度NMP之製品槽，蒸餾塔係由分離成濃度99 wt%以上的高濃度NMP與含有低沸成分之水的塔頂部、和將還流液進一步進行蒸餾而分離成作為濃度99.9 wt%以上的高純度NMP與含有高沸成分之高濃度NMP的塔底部所構成，且構成為可自中段部取出作為側取(side cut)液之高純度NMP的側取方式(side cut type)的蒸餾塔，又，作為自動處理機能，具備有：預先在蒸餾塔進行減壓運轉後，進行將原料槽的被處理液供給至蒸餾塔且將蒸餾塔的餾出液及側取液返回至原料槽之循環運轉，將蒸餾塔調整成恆定狀態，接著，開始進行連續處理運轉之起動機能；和當在連續處理運轉，原料槽的液面降低至預定高度之情況或製品槽的液面上升至預定高度之情況，再次切換成循環運轉之運轉模式切換機能。

若依據本發明，由於在蒸餾塔的塔頂部，除去含有低沸成分之水後分離高濃度NMP，進一步在蒸餾塔的塔底部，除去高沸成分後分離精製高純度NMP，藉由側取方式自蒸餾塔的中段部取出高純度NMP，並且，作為自動處理機能，具備有在蒸餾塔依次進行減壓運轉、循環運轉後再開始進行連續處理運轉之起動機能、及當進行連續處理運轉時切換成循環運轉之運轉模式切換機能，故，不需要高度的熟練技術，藉由自動運轉，即可簡單且安全地在現場精製NMP。

以下，說明關於本發明之NMP的蒸餾裝置(以下稱為「蒸餾裝置」)的一實施形態。在本發明，「NMP」係指N-甲基-2-吡咯烷酮及以此為主成分之水溶液。又，含於作為被處理液之使用過的NMP(以下稱為「原料NMP」)之不純物，可舉出具有水及NMP的各沸點中間之沸點的蟻酸等的低沸成分、以及γ-丁內酯(GBL)、n-甲基丁二醯亞胺等的NMP原本具有的高沸成分。

本發明的蒸餾裝置係為用來精製含有作為不純物之低沸成分及高沸成分的原料NMP之可自動運轉的單塔式裝置，如圖1所示，大致具備有：用來儲存作為被處理液之原料NMP的原料槽41；將自該原料槽所供給的被處理液進行蒸餾，精製高純度NMP之側取方式蒸餾塔1；將自該蒸餾塔的中段部所獲得之作為取出液的高純度NMP暫時回收且採取分析用的試料之第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32；將被這些檢測滾筒所回收的高純度NMP予以儲存的製品槽42；及用來儲存自蒸餾塔1的塔底部所回收之含有高沸成分之高濃度NMP(廢液)之廢液槽43。

原料槽41係為用來儲存自例如鋰離子二次電池的電極製造製程所排出之例如濃度95 wt%以下一般為濃度70～90 wt%左右的原料NMP之容器，為了連續且有效率地進行蒸餾處理而設置的。在原料槽41，連接有自電極製造製程等將原料NMP送入到該原料槽之流路，並且將作為被處理液之原料NMP供給至蒸餾塔1之原料供給用的流路90。符號61係表示原料供給泵，符號74係表示流量調整閥。

蒸餾塔1係為用來將所供給之原料NMP進行蒸餾精製之側取方式蒸餾塔，由分離成濃度99.9wt%以上的高濃度NMP與含有低沸成分的水之塔頂部、及藉由將該蒸餾塔的還流液進一步進行蒸餾來分離成濃度99.9wt%以上的高純度NMP與含有高沸成分之高濃度NMP的塔底部所構成，又，構成為可自中段部取出作為側取液之高純度NMP。蒸餾塔1係藉由以往以來的習知之蒸餾塔，即，在空塔內填裝有不規則或規則充填物之充填塔、在空塔內設有多數個多孔板托盤等的氣液接觸用的托盤(棚架)之棚架塔等所構成。

蒸餾塔1形成為將欲處理之原料NMP通過前述的流路90供給至塔中段上部。又，在蒸餾塔1的塔底部，為了將原料NMP予以加熱蒸發，而設有包含再沸器67之蒸煮機構。該蒸煮機構係為將第1蒸餾塔1的塔底部的原料NMP予以蒸煮的機構，由將原料NMP藉由與水蒸氣等的熱媒體之熱交換予以加熱蒸發之再沸器67、和自塔底部使原料NMP抽出後再供給至再沸器67且將在該再沸器被蒸氣化之NMP再次返回到塔底部之塔底液循環用的流路91、及廢液抽出泵65所構成。

作為再沸器67，能夠使用藉由複數個傳熱管構成有多個流路之多管式熱交換器等。又，在流路91的較再沸器67更上游側，作為將循環於蒸餾塔1的塔底部之塔底液的一部分，即，將在蒸餾塔1所濃縮的高濃度NMP作為廢液供給至廢液槽43之流路96分歧而被設置。上述高濃度NMP係以防止過氧化物的濃縮之目的，從塔底部排出。

又，在蒸餾塔1的塔頂部，設有將所分離的水蒸氣凝縮的凝縮器30。作為凝縮器30，通常使用冷媒流動於構成多數個流路之複數個傳熱管或傳熱板且使凝縮性蒸氣(被蒸餾分離之蒸氣)通過來將該凝縮性蒸氣液化之多管式、螺旋式、平板式、雙重管式等的凝縮器。在凝縮器30的底部，設有將含有不純物的低沸成分之凝縮水作為餾出液排出至系統外之流路92。流路92為將含有低沸成分的凝縮水輸送至排水槽2之流路。

在排水槽2，設有用來將暫時儲存於蒸餾塔1的餾出液返回至蒸餾塔1的上段之流路93、泵浦66及流路94。又，在流路94，當進行後述的循環運轉時，將儲存於排水槽2的餾出液返回至原料槽41用之流路100分歧設置著。且，在上述流路100，將儲存於排水槽2的餾出液的一部分排出至系統外用之流路101分歧設置著。再者，在塔頂，為了將蒸餾塔1的塔內進行減壓或用來供給不活性氣體，而連接有後述的流路80。

在上述的蒸煮機構的塔底液循環用流路，將循環於蒸餾塔1的塔底部之高濃度NMP的一部分，即，含有不純物的高沸成分之塔底液作為塔底液使其流出之流路96分歧而被設置著。又，在流路96的下游側，設有用來將流出的高濃度NMP予以冷卻之廢液冷卻器35、將已被冷卻之高濃度NMP輸送至廢液槽43之流路97、及用來將被暫時儲存於廢液槽43的作為廢液之高濃度NMP適宜地取出到系統外的流路98。再者，符號78係表示控制塔底液的流量之流量調整閥，符號64係表示廢液排出用的泵浦。

又，在蒸餾塔1的中段部，附設有將已被分離的高純度NMP予以凝縮之凝縮器68。作為該凝縮器，使用與前述蒸餾塔1之塔頂部的凝縮器相同者。在前述的凝縮器68，附設有將已凝縮的高純度NMP作為側取液加以取出之流路95，流路95係連接於第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32。符號77係表示用來控制側取液的流量之流量調整閥77。前述的第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32係為了分析自蒸餾塔1的中段部所獲得的高純度NMP的純度，判別是否可作為製品而設置的。雖未圖示，第1檢測滾筒31與第2檢測滾筒32係藉由在這些之間，介裝於前述的流路95之切換閥，交互地承接高純度NMP。

再者，在蒸餾塔1的塔頂，為了將該蒸餾塔的塔內進行減壓，又，供給不活性氣體，而連接有後述的流路82。且，在第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32，為了將容器內減壓，又，供給不活性氣體，而連接有後述的流路83，84。

又，為了取出已精製之高純度NMP，在前述的第1檢測滾筒31連接有流路86，在第2檢測滾筒32連接有流路87，這些流路86，87係經由製品抽出泵62及流路88連接於製品槽42。雖未圖示，在流路86與流路87，分別附設有開閉閥，自第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32，朝製品槽42切換高純度NMP並予以送出。且，在流路88，當進行後述的循環運轉時，將自蒸餾塔1的中段部所取出之第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32內之高純度NMP返回到原料槽41用的流路99被分歧設置著。製品槽42係為用來儲存高純度NMP之容器，可因應需要，例如在電池的製造製程，透過製品供給泵63及流路89供給高純度NMP。

在本發明的蒸餾裝置，與一般的蒸餾同樣地，為了在減壓條件下進行蒸餾操作，而附設有將系統內予以真空吸引之減壓管，又，為了防止氧氣混入並且調整系統內的壓力，而附設有對系統內供給氮氣之不活性氣體管。

具體而言，在蒸餾塔1的塔頂，連接有自氮氣供給設備伸長且介裝有壓力調整閥71之流路80。又，在流路80，連接著在下游側介裝有壓力調整閥72之流路82，前述流路83，84自流路82分歧而連接於第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32。且，流路82的前端係連結有用來將系統內進行真空吸引之真空泵34。流路85係為真空泵34的排氣用的流路。又，在氮氣供給用的流路80的壓力調整閥71更上游側，用來對第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32供給氮氣之流路81分歧設置著。在流路81，介裝有壓力調整閥73，其前端係連結於較前述的流路82的壓力調整閥72更上游側。

在本發明的蒸餾裝置，為了控制蒸餾塔1之蒸餾操作，使後述的自動處理機能發揮，而例如在蒸餾塔1的中段部之充填層附設有溫度計51。又，藉由搭載有蒸餾程式之控制裝置，依據預先所設定的處理條件及來自於前述的溫度、液面的檢測機器之檢測訊號，構成為控制蒸煮機構之作動、各流路之開閉、切換、流量調整等。

本發明的蒸餾裝置係作為前述的控制裝置之自動處理機能，構成為發揮依次進行減壓運轉、循環運轉而調整成恆定狀態後開始進行連續處理運轉之起動機能、自連續處理運轉切換成循環運轉之運轉模式切換機能、及自動停止機能。以下，說明關於本發明的蒸餾裝置的運轉方法、NMP的精製方法、以及前述的自動處理機能。

[減壓運轉]

藉由來自於控制盤之運轉開始操作，首先，作為減壓運轉，讓真空泵34作通，透過流路80，82，83，84，將蒸餾塔1、第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32減壓至預定壓力。此時，將系統內暫時真空吸引至例如100Torr以下後，自氮氣供給設備透過流路80及流路81對蒸餾塔1、第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32供給微量的氮氣，來將這些機器內的壓力保持成一定壓力。

在前述的減壓運轉，為了防止因各機器內的溫度上升產生副衍生物，例如，蒸餾塔1的壓力，藉由壓力調整閥71及72的控制設定成100Torr，第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32的壓力，藉由壓力調整閥73的控制，設定成100Torr以下。

[循環運轉]

在減壓運轉後，不立即進行蒸餾處理，而使用預先收容於蒸餾塔1之補給液，進行全還流運轉，將系統內穩定化。藉此，將蒸餾塔1調整成恆定狀態，能夠圓滑地移行到下一個連續處理運轉。再者，藉由調整還流比，將回收率設定成85%左右，能夠獲得純度99.9wt%以上的高純度NMP。

具體而言，首先，對蒸餾塔1的再沸器67供給蒸氣，使蒸煮機構運轉而開始進行加熱。蒸氣流量係例如花費40分鐘左右逐漸增加至設計流量。此時，在蒸餾塔1的塔底部填充層及塔頂部填充層溫度變化不會很大，當欲檢測塔底部、塔頂部的溫度來控制蒸煮機構時，追隨性差，中段部的液中之水分濃度無法保持成一定。

因此，在循環運轉，藉由溫度計51檢測會產生溫度變化的蒸餾塔1之中段部充填層的溫度，將再沸器67的蒸氣流量進行串聯控制，使中段部充填層的溫度維持於例如130～140℃，可將自中段部取出的側取液中的水分濃度維持成一定。藉此，能夠對應朝蒸餾塔1之原料NMP的供給量的變動及原料NMP的濃度的變動，即，水分量的變動，來進行最適當的加熱。其結果，亦可對應原料NMP的組成之顯著變化，又，可使塔底部的NMP中的水分濃度及塔頂部的水中的NMP濃度均降低，而能提升分離效率。即，在本發明，當藉由循環運轉(全還流運轉)作成恆定狀態時，在蒸餾塔1，構成為可控制再沸器的蒸氣流量，使得回收部的溫度成為相當於NMP的沸點之溫度。

接著，對在使蒸餾塔1運轉的狀態下，連續供給原料NMP，進行將蒸餾塔1的塔頂部之餾出液及蒸餾塔1的中段部之側取液返回至原料槽41的循環操作，進行預先設定的自動運轉資料之設定值的微調整。藉此，能夠將系統內調整成最適當的運轉條件。

具體而言，首先，開始進行原料NMP的連續供給。在原料NMP的供給，以不會因對蒸餾塔1之急遽供給造成運轉紊亂的方式，逐漸提高流量調整閥74的開度，花費例如90分鐘來作成設計流量。另外，在蒸餾塔1，開始進行連續餾出。此時，藉由將流量調整閥75的開度花費大約15分鐘逐漸作成為預定流量，能夠抑制因還流比之急遽變化所引起之塔內的紊亂。蒸餾塔1的還流比係藉由還流分配機構的操作來調整。詳細而言，自蒸餾塔1的塔頂部所排出並儲存於排水中間槽2之含有低沸成分的水，藉由使用泵浦66且調節流量調節閥75的開度，透過流路94全還流至塔頂部。然後，為了使系統內穩定，藉由調節流量調節閥79的開度，讓儲存於排水中間槽2之塔頂部的餾出液透過流路100返回到原料槽41，來調節對蒸餾塔1的塔頂部之還流量。

接著，在蒸餾塔1之中段部，開始進行側取液之連續抽出，讓第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32承接側取液。此時，藉由將流量調整閥77的開度花費大約15分鐘逐漸作成為預定流量，來抑制因還流比之急遽改變所引起的塔內的紊亂。又，為了將原料中的NMP濃度作成一定且將系統內的濃度分佈保持成一定，而將來自於蒸餾塔1的中段部之側取液自第檢測滾筒31及第2檢測滾筒32通過流路86、87及流路99，返回至原料槽41。又，在蒸餾塔1之塔底部開始沈底。此時，依據對蒸餾塔1之供給流量，將流量調整閥78進行比率控制，為了抑制過氧化物的濃縮，透過流路96將作為塔底液之供給流量的10wt%左右，作為廢液讓其抽出。又，此時，以液面計52檢測塔底液的液面，調整抽出量，藉此進行塔底部之液面控制。

如上述，藉由循環運轉，將運轉條件調整成最適當的條件。又，將來自於蒸餾塔1的中段部之側取液的送液對象從原料槽41切換成例如第1檢測滾筒31，開始進行連續處理運轉。

即，在本發明的蒸餾裝置，作為自動處理機能，具備有起動機能，其為預先在蒸餾塔1進行循環運轉，將原料槽41的原料NMP(被處理液)供給至蒸餾塔1且將蒸餾塔1之塔頂部的餾出液及中段部的側取液返回至原料槽41，藉此將蒸餾塔調整成恆定狀態，接著，再開始進行連續處理運轉之起動機能。藉由該機能，能夠將系統內調整成完全地適應所供給之原料NMP的組成的恆定狀態，而能夠圓滑地移行至連續處理運轉。

[連續處理運轉]

在連續處理運轉，蒸餾塔1之塔頂部的餾出液(含有低沸成分之水)係透過流路92及排水中間槽2排出至系統外，蒸餾塔1之中段部的側取液(高純度NMP)係透過流路95暫時地儲存於第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32，而蒸餾塔1的塔底液(含有高沸成分之高濃度NMP)係經由流路96、廢液冷卻器35、流路97儲存於廢液槽43。

自蒸餾塔1的中段部作為側取液而被取出之高純度NMP，對第1檢測滾筒31與第2檢測滾筒32交互地切換而被儲存。此時的第1檢測滾筒31與第2檢測滾筒32的切換係藉由將介裝於這些檢測滾筒間的流路95之切換閥(未圖示)依據附設於各檢測滾筒31，32之液面計(未圖示)予以控制，來自動地進行。

例如，在第1檢測滾筒31儲存有一定量(例如相當容器的內容積之80wt%的量)的高純度NMP時，將來自於流路95之高純度NMP的送液切換成第2檢測滾筒32，並且打開流路86的開閉閥(未圖示)，起動製品抽出泵62來進行最小流量運轉，將第1檢測滾筒31內的NMP的濃度作成均等。又，在下一個第2檢測滾筒32成為滿液前，分析第1檢測滾筒31的高純度NMP(製品)的純度，在純度適合期望的規格之情況，經由流路88，將高純度NMP移送到製品槽42。又，在貯液於第2檢測滾筒32之情況也同樣地，當儲存有一定量的高純度NMP時，在流路95進行切換操作，並且打開流路87的開閉閥(未圖示)，藉由製品抽出泵62進行最小流量運轉，將NMP濃度予以均等化，又，在下一個第1檢測滾筒31成為滿液前，分析高純度NMP(製品)的純度，在純度適合期望的規格之情況，將高純度NMP移送至製品槽42。

再者，高純度NMP的純度分析係從各檢測滾筒31及32透過試料採取流路(未圖示)來採取高純度NMP的一部分，使用氣體色層分析法來進行。簡單的方法，亦可使用卡費雪(Karl Fischer)水分濃度計，近紅外吸光度微量水分濃度計、折射率式濃度計等，自水分濃度倒算NMP純度。又，在純度未達預定規格之情況，透過流路99，將各檢測滾筒31及32的NMP予以返回至原料槽41。另外，儲存於廢液槽43之廢液(含有高沸成分之高濃度NMP)可適宜地經由廢液抽出泵64及流路98，排出至系統外之滾筒罐或貨櫃車。

[運轉切換]

又，在連續處理運轉，會有依據電極之製造程序的變動，使得處理量、原料NMP等中的水分量變動，造成原料槽41的原料NMP的儲存量、製品槽42的製品量(高純度NMP的儲存量)改變之情況。因此，在連續處理運轉，原料槽41的原料NMP的儲存量減少之情況，或製品槽42的高純度NMP的儲存量增加之情況，不停止運轉，而作為待機運轉，再次移行至前述循環運轉。

即，在本發明的蒸餾裝置，作為自動處理機能，具備有在連續處理運轉，當原料槽41的液面降低至預定高度之情況或製品槽42的液面上升至預定高度之情況，再次切換成循環運轉之運轉模式切換機能。原料槽41的液面高度(下限高度)係預先設定成對應相當於該槽的內容積之例如20wt%的量之高度，而製品槽42的液面高度(上限高度)係預先設定成對應相當於該槽的內容積之例如90wt%的量之高度。

且，前述的運轉模式切換機能，亦可作成為檢測第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32的液面後切換運轉者。即，在理想形態，運轉模式切換機能係在連續處理運轉，如前述，在原料槽41的液面降低至預定高度之情況、製品槽42的液面上升至預定高度之情況，或第1檢測滾筒31或第2檢測滾筒32的液面上升至預定高度之情況，再次切換成循環運轉。

如前述，在連續處理運轉中移行到循環運轉後，如前所述，能夠自動地調整蒸餾塔1的各運轉條件。又，判別原料槽41、製品槽42、第1檢測滾筒31及第2檢測滾筒32的液面是否處於許容範圍，在處於許容範圍之情況時，再次移行到自動連續處理運轉。在本發明，藉由運轉模式切換機能，能夠對應原料NMP的處理量、原料NMP中的水分量等的變動，並能夠安全且穩定地精製高純度的NMP。

[運轉停止]

在前述這樣的連續處理運轉，進行自控制盤之運轉停止操作的情況，或因異常產生的檢測，內鎖定作動之情況(緊急停止之情況)，依據預先設定之程序，依據以下的順序，裝置會自動停止。即，在裝置的運轉停止，首先，停止對蒸餾塔1的蒸煮機構之再沸器67供給蒸氣，藉此，在蒸餾塔1，使餾出液、側取液及塔底液的抽出停止。接著，在使包含原料供給泵61、製品抽出泵62及真空泵34之所有的泵停止後，進行真空破壞。即，藉由氮氣將系統內予以升壓至略大氣壓。具體而言，關閉流量調整閥70、72，並將流量調整閥71、73全開，將氮氣導入至系統內。再者，此時，系統內的壓力係藉由壓力調整機構，最初設定成較大氣壓若干高之壓力(例如500～600mmH₂ O)後，再下降成略大氣壓。

即，在本發明的蒸餾裝置，作為自動處理機能，具備有藉由運轉停止操作或緊急停止操作，使蒸餾塔1之再沸器的運轉、來自於原料槽之被處理液的供給、及來自於蒸餾塔之餾出液、側取液和塔底液的抽出等的動作停止，對蒸餾塔1供給不活性氣體，將塔內壓力作成為均等之自動停止機能。在本發明，藉由具備前述這樣的自動停止機能，能夠將蒸餾塔1的塔內組成保持成運轉停止時之狀態，而當再次進行運轉時，各塔內的組成不會紊亂而可更圓滑地起動。

如前述，在本發明的蒸餾裝置，由於在蒸餾塔1之塔頂部，除去含有低沸成分之水而精製高濃度NMP，且在蒸餾塔1的塔底部，除去高沸成分，進一步自蒸餾塔1的中段部取出高純度NMP，並且作為自動處理機能，具備有在蒸餾塔1依次進行減壓運轉、循環運轉，調整成恆定狀態後，再開始進行連續處理運轉之起動機能、以及當進行連續處理運轉時檢測原料槽41及製品槽42的各液面，對應原料NMP的供給量、原料NMP中的水分量等的變動，切換成循環運轉之運轉模式切換機能，故，不需要高度之熟練技術，藉由自動運轉，能夠在現場簡單且安全地精製NMP。

再者，在本發明的蒸餾裝置，除了蒸餾塔1及其附屬機器外，其餘的原料槽41、製品槽42、廢液槽43及附加於這些構件之機器類係能夠使用以往以來所使用者。又，在本發明，亦可對例如將自電極製造製程所排出的原料NMP供給至原料槽41的流路、或自原料槽41對蒸餾塔1供給NMP之流路90，配置具有耐酸性的陶瓷膜之單元，藉由陶瓷膜來將原料NMP進行脫水處理，藉此，能夠減低蒸餾塔1之負荷。即，在利用陶瓷膜預先除去原料NMP之水分的情況，能夠大幅地削減進行蒸煮及餾出液的冷卻所需之能量成本，並且可進一步精製高純度之NMP。

1．．．蒸餾塔

2．．．排水中間槽

30．．．凝縮器

31．．．第1檢測滾筒

32．．．第2檢測滾筒

34．．．真空泵

35．．．廢液冷卻器

41．．．原料槽

42．．．製品槽

43．．．廢液槽

51．．．溫度計

52．．．液面計

53．．．溫度計

61．．．原料供給泵

62．．．製品抽出泵

63．．．製品供給泵

64．．．廢液排出泵

65．．．廢液抽出泵

66．．．排廢水抽出泵

67．．．再沸器

68．．．凝縮器

71～73．．．壓力調整閥

74～79．．．流量調整閥

80～101．．．流路

圖1係顯示本發明之NMP的蒸餾裝置的主要部分的構成例之流程圖。

Claims

一種N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置，係用來精製含有作為不純物之低沸成分及高沸成分的使用過的NMP，其特徵為：具備有：用來儲存作為被處理液之使用過的NMP的原料槽；將自該原料槽所供給的被處理液進行蒸餾，精製高純度NMP之蒸餾塔；及用來儲存在該蒸餾塔所獲得的高純度NMP之製品槽，蒸餾塔係由分離成濃度99wt%以上的高濃度NMP與含有低沸成分之水的塔頂部、和將還流液進一步進行蒸餾而分離成濃度99.9wt%以上的高純度NMP與含有高沸成分之高濃度NMP的塔底部所構成，且是構成為可自中段部取出作為側取(side cut)液之高純度NMP的側取方式(side cut type)蒸餾塔，並且，具備有起動機能和運轉模式切換機能來作為自動處理機能，該起動機能，是預先在蒸餾塔進行減壓運轉後，進行將原料槽的被處理液供給至蒸餾塔且將蒸餾塔的餾出液及側取液返回至原料槽之循環運轉，將蒸餾塔調整成恆定狀態，接著，開始進行連續處理運轉者，該運轉模式切換機能，是當在連續處理運轉，原料槽的液面降低至預定高度之情況或製品槽的液面上升至預定高度之情況時，再次切換成循環運轉者。
如申請專利範圍第1項之N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置，其中，該蒸餾裝置係具備有用來回收自蒸餾塔的中段部作為餾出液所獲得的高純度NMP之檢測滾筒，運轉模式切換機能係在連續處理運轉，當原料槽的液面降低到預定高度之情況、製品槽的液面上升到預定高度之情況、或檢測滾筒的液面上升到預定高度之情況時，可再次切換成循環運轉。
如申請專利範圍第1或2項之N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置，其中，蒸餾塔係構成為因應來自於原料槽之被處理液的供給量，可控制再沸器的蒸氣流量。
如申請專利範圍第1或2項之N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置，其中，蒸餾塔係構成為可控制再沸器的蒸氣流量，使回收部的溫度成為相當於NMP的沸點之溫度。
如申請專利範圍第1或2項之N-甲基吡喀烷酮(NMP)的蒸餾裝置，其中，作為自動處理機能，具備有自動停止機能，其係藉由運轉停止操作或緊急停止操作，將蒸餾塔之再沸器的運轉、來自於原料槽之被處理液的供給、以及來自於蒸餾塔之餾出液、側取液和塔底液的抽出動作予以停止，對蒸餾塔供給不活性氣體，來將該等之塔內壓力作成為均等。
如申請專利範圍第5項之N-甲基吡喀烷酮 (NMP)的蒸餾裝置，其中，在自動停止機能，當將蒸餾塔的塔內壓力作成為均等時，使低壓側的蒸餾塔的塔內壓力與高壓側一致後，將雙方的蒸餾塔的塔內壓力升壓至常壓。