一种NMP废液精馏提纯系统的制作方法

一种nmp废液精馏提纯系统
技术领域
1.本实用新型属于锂离子电池废液回收技术领域，特别涉及一种锂离子电池生产过程中产生的nmp废液精馏提纯系统。


背景技术：

2.n-甲基呲咯烷酮(简称nmp)，其是一种溶解性极强的非质子溶剂，化学稳定性和热稳定性好，极性高。nmp在锂电池生产制造过程中本身是不进入最终的锂电产品中的，一般被用作正极材料的溶剂，在一定温度下通过烘干工序挥发，含有nmp的废气经过回收装置形成nmp废液。因环境保护和价格因素，对nmp进行回收再利用是最佳选择。
3.目前的nmp废液回收主要是将其经由管道输送至回收罐或包装桶中收集后，留待后续处理。在锂电池生产过程中产生的nmp废液的主要成分为nmp、水分、其它杂质等，其中nmp和水分含量大部分在99％以上，如能有效的对nmp废液中的nmp回收提出再利用，不仅能够降低锂电池生产的成本，同时也能够极大的避免其对环境的危害。
4.目前已知的nmp回收精制的方法，主要是通过将挥发出的nmp废气得到的废液，依次经过第一脱水精馏塔脱除轻组分，采出重组分；将采出的重组分经过第二脱水精馏塔脱出轻组分，采出重组分；将采出的重组分经过nmp精馏塔分离，脱出重组分，采出轻组分，最终分离得到电子级nmp溶剂。但该方法中未对nmp废液进行预处理，并且各个精馏塔的操作压力和温度相对较高，使得整个回收过程的能耗较高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型有必要提供一种nmp废液精馏提纯系统，其通过过滤器和换热器对nmp废液进行预处理，且后续精馏单元的温度和压力均相对较低，在实现了以较低能耗对锂电池厂生产过程中产生的nmp废液高效率提纯回收，实现nmp的循环利用。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型提供了一种nmp废液精馏提纯系统，包括：
8.前处理单元，用于对nmp废液进行前处理；
9.以及三级精馏单元，所述三级精馏单元包括依次串联的第一精馏单元、第二精馏单元和第三精馏单元，所述第一精馏单元用于脱除nmp废液中的轻组分，所述第二精馏单元用于脱除第一精馏单元中采出的废液中的水，所述第三精馏单元用于脱除第二精馏单元中采出的废液中的重组分并进行精馏，获得电子级nmp。
10.进一步方案，所述前处理单元包依次连接的nmp废液罐、过滤器和换热器。
11.进一步方案，所述第一精馏单元包括用于脱除轻组分的第一精馏塔，所述第一精馏塔的进料口与所述换热器连接，所述第一精馏塔的塔顶采出口依次连接有第一冷凝器和第一凝液罐；所述第一精馏塔的塔釜采出口连接有第一再沸器。
12.进一步方案，所述第二精馏单元包括用于脱除水的第二精馏塔，所述第二精馏塔的进料口与所述第一精馏塔的塔釜采出口连接，所述第二精馏塔的塔顶采出口依次连接有
第二冷凝器和第二凝液罐；所述第二精馏塔的塔釜采出口连接有第二再沸器。
13.进一步方案，所述第三精馏单元包括用于脱除重组分并精馏的第三精馏塔，所述第三精馏塔的进料口与所述第二精馏塔的塔釜采出口连接，所述第三精馏塔的塔顶采出口依次连接有第三冷凝器和第三凝液罐，所述第三凝液罐的其中一个出口与所述换热器连接；所述第三精馏塔的塔釜采出口连接有第三再沸器。
14.进一步方案，所述过滤器的过滤精度为5μm。
15.进一步方案，还包括若干用于输送物料的动力泵。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型中公开的nmp废液精馏提纯系统，设计了前处理单元，通过依次连接的过滤器和换热器对nmp废液进行前处理部分，其中，过滤器可以有效过滤掉nmp废液中的大颗粒的杂质，提高后续处理的效率；而换热器则可以利用精馏后的电子级nmp液体的热量对过滤后的nmp废液进行升温，从而能够有效的降低后续精馏处理的能耗。
18.本实用新型中公开的nmp废液精馏提纯系统，能够实现在降低温度和压力下即可有效的精馏提纯得到电子级nmp，其相较于现有的装置来说，在高效精馏提纯得到电子级nmp同时有效降低了整个系统的能耗。
附图说明
19.图1为本实用新型一较佳实施例中nmp废液精馏提纯系统的结构示意图。
20.图中：11-nmp废液罐、12-过滤器、13-换热器；
21.21-第一精馏塔、22-第一冷凝器、23-第一凝液罐、24-第一再沸器；
22.31-第二精馏塔、32-第二冷凝器、33-第二凝液罐、34-第二再沸器；
23.41-第三精馏塔、42-第三冷凝器、43-第三凝液罐、44-第三再沸器。
具体实施方式
24.下面将结合说明书附图，对本实用新型提供的nmp废液精馏提纯系统进行进一步的详细说明。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“安装于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者间接在所述另一个元件上。但一个元件被称为“连接于”、“相连”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至所述另一个元件上。另外，连接一般指的是用于固定作用，这里的固定可以是本领域常规的任何一种固定方式，如“螺纹连接”、“铆接”、“焊接”等。
26.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.本实施例中公开了一种nmp废液精馏提纯系统，其结构连接示意图如图1中所示的，其主要包括前处理单元以及三级精馏单元，通过前处理单元的处理和三级精馏单元的处理，能够充分回收利用nmp废液，获得合格的电子级nmp溶剂，且该精馏提纯系统具有低能
耗的优势。
28.请参阅图1，该nmp废液精馏提纯系统的前处理单元包括依次连接的nmp废液罐11、过滤器12和换热器13，具体的说，nmp废液罐11的出液口与过滤器12的进液口连接，过滤器12的出液口与换热器13的进液口连接。其中，nmp废液罐11用于储存锂离子电池生产过程中产生的nmp废液，可以理解的是，在本实施例中，在nmp废液罐11和过滤器12之间连接有一动力泵，用于将nmp废液罐11中的nmp废液经由管道输送至过滤器12中。过滤器12用于对nmp废液进行过滤，以去除nmp废液中的分子微粒杂质，在本实施例中，过滤器12的过滤精度为5μm，从而过滤掉直径大于5μm的分子微粒杂质。进一步的，过滤后的nmp废液进入换热器13中，通过换热器13与最终精馏后的电子级nmp换热升温后进入后续处理单元，从而能够效的降低能耗。
29.请继续参阅图1，三级精馏单元包括依次串联的第一精馏单元、第二精馏单元和第三精馏单元。
30.其中，第一精馏单元包括第一精馏塔21，第一精馏塔21的进料口与换热器13的出液口连接，经过换热升温后的nmp废液进入第一精馏塔21内，进行轻组分的脱除。第一精馏塔21的塔顶出料口依次连接有第一冷凝器22和第一凝液罐23，具体的说，第一精馏塔21的塔顶主要是分离出少量水、甲胺等，该组分经过第一冷凝器22的冷凝后进入第一凝液罐23，随后通过一回流泵的输送，其中一部分回流进入第一精馏塔21，另一部分则采出至废水处理池中进行后续的废水处理。进一步的，第一精馏塔21的塔釜出料口连接有第一再沸器24，从塔釜中采出的nmp和水的废液，一部分经过第一再沸器24加热后返回至第一精馏塔21内，另一部分则进入第二精馏单元进行脱水处理。
31.第二精馏单元包括第二精馏塔31，第二精馏塔31的进料口与第一精馏塔21的塔釜采出口连接，从而在第二精馏塔31内将脱除轻组分后的nmp和重组分等进行脱水处理。第二精馏塔31的塔顶出料口依次连接有第二冷凝器32和第二凝液罐33，具体的说，第二精馏塔31的塔顶分离出少量水和nmp组分，该组分经过第二冷凝器32的冷凝后进入第二凝液罐33，随后通过一回流泵的输送，其中一部分回流进入第二精馏塔31，另一部分则采出至nmp废液罐11。进一步的，第二精馏塔31的塔釜出料口连接有第二再沸器34，从塔釜采出的nmp和重组分等，一部分经过第二再沸器34加热后返回第二精馏塔31内，另一部分则进入第三精馏单元进行脱除重组分和精馏处理。
32.第三精馏单元包括第三精馏塔41，第三精馏塔41的进料口与第二精馏塔31的塔釜采出采出口连接，从而在第三精馏塔内将脱除水后的nmp和重组分等进行脱除重组分处理。第三精馏塔41的塔顶出料口依次连接有第三冷凝器42和第三凝液罐43，具体的说，第三精馏塔41的塔顶分离出的nmp经过第三冷凝器42的冷凝后进入第三凝液罐43，随后通过一回流泵的输送，其中一部分回流进入第三精馏塔41，另一部分则经过换热器13与nmp废液换热后进入成品罐，利用第三凝液罐43中的电子级nmp液体与nmp废液的换热，充分利用第三凝液罐43中电子级nmp液体的余热对nmp废液进行换热升温，从而降低第一精馏塔21的能耗。进一步的，第三精馏塔41的塔釜出料口连接有第三再沸器44，第三精馏塔41的塔釜采出口得到的物料一部分通过第三再沸器44的加热后返回第三精馏塔41内，另一部分则定期采出并委外处理。
33.此外，可以理解的是，整个nmp废液精馏提纯系统中包括若干动力泵，用于输送物
料在管道以及单元之间运输和流动，可根据实际需要进行设置，故这里不再具体阐述。
34.并且在第一精馏单元、第二精馏单元和第三精馏单元产生的废气均排出至废气回收处理。
35.下面通过一具体的实施方法对上述实施例中所述的nmp废液精馏提出系统的工作过程进行具体的阐述：
36.将nmp废液罐11中的nmp废液经过动力泵的输送进入过滤器12中，过滤掉直径大于5μm的分子微粒杂质，过滤后的废液中主要含有nmp分子和水分子；将过滤后的nmp废液通过换热器13与后续精馏后的电子级nmp换热升温后进入第一精馏塔21。
37.控制第一精馏塔21的塔底温度为105-115℃，塔顶温度为55-65℃，塔压力为20-30kpa。从塔顶分离出的水、甲胺等，经第一冷凝器22的冷凝进入第一凝液罐23中集中收集，再通过一回流泵，使得第一凝液罐23中的其中一部分回流进入第一精馏塔21中，另一部分则采出至废水处理池；从第一精馏塔21的塔底采出主要含nmp和水的废液一部分经第一再沸器24加热后返回第一精馏塔21内，另一部分送入第二精馏塔31中。
38.控制第二精馏塔31的塔底温度为125-135℃，塔顶温度为105-115℃，塔压力为5-7kpa。从塔顶分离出少量水和nmp组分，该组分经第二冷凝器32的冷凝进入第二凝液罐33集中收集，再通过一回流泵，使得第二凝液罐33中的其中一部分回流进入第二精馏塔31中，另一部分采出至nmp废液罐11中；从第二精馏塔31的塔底采出的主要为nmp和重组分，其中一部分经过第二再沸器34加热后返回第二精馏塔31内，另一部分送入第三精馏塔41中。
39.控制第三精馏塔41的塔底温度为135-145℃，塔顶温度为125-135℃，塔压力为5-7kpa。从塔顶分离出的nmp，该组分经过第三冷凝器42的冷凝进入第三凝液罐43中集中收集，再通过一回流泵，使得第三凝液罐43中的其中一部分回流进入第三精馏塔42中，另一部分则经换热器13与nmp废液换热后进入成品罐，通过第三凝液罐43中的电子级nmp液体与nmp废液进行换热，充分利用第三凝液罐43中的电子级nmp液体的余热，降低第一精馏塔21的能耗。第三精馏塔41的塔釜物料一部分通过第三再沸器44的加热后返回第三精馏塔41内，另一部分定期采出并委外处理。
40.通过本实施例中的nmp废液精馏提纯系统，能够有效的实现nmp废液的回收再利用，并且具有低能耗的优点。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。