一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法技术

技术编号:19383541 阅读:3 留言:0更新日期:2018-11-10 00:08
本发明专利技术提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法,包括用水吸收NMP废气,得到NMP废液;将NMP废液输入第一脱水精馏塔进行分离;将第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输入第二脱水精馏塔进行分离;将第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输入NMP精馏塔进行分离;将NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分,得到处理后的NMP,吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺‑凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。该方法采用三塔串联并经吸附塔精密处理,将锂电池生产中NMP废气回收提纯为电子级NMP溶剂,可直接用作锂电池生产中正负极材料的溶剂。

A method for NMP recovery and purification in lithium battery production

The invention provides a method for precise treatment of NMP recovery and purification in lithium battery production, which includes water absorption of NMP waste gas to obtain NMP waste liquid, input of NMP waste liquid into the first dehydration distillation column for separation, input of the recombinant fraction extracted from the first dehydration distillation column into the second dehydration distillation column for separation, and input of the second dehydration distillation column for separation. The reconstituted components were extracted from the reactor and fed into the NMP distillation column for separation. The light components were extracted from the top of the NMP distillation column and adsorbed to remove water and heavy impurities. The treated NMP was obtained. The adsorbents included activated carbon, polyacrylamide-attapulgite clay composite, diatomite and molecular sieve. In this method, three towers in series and in parallel were precisely treated by adsorption tower. The waste gas of NMP in lithium battery production was recovered and purified as an electronic NMP solvent, which can be directly used as a solvent for positive and negative materials in lithium battery production.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法
本专利技术属于锂电池生产
,尤其是涉及一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法。
技术介绍
N-甲基吡咯烷酮,英文名称N-Methylpyrrolidone,即NMP,是重要的化工原料,是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂,也是锂电池生产过程中常用到的溶剂,在锂电池生产过程中,制作锂电池正负极材料、制作锂电池隔膜时多使用NMP为溶剂,而生产过程中,随着锂电池正负极材料、隔膜的生产,所用的NMP溶剂不断的挥发,通常生产过程中会将挥发的NMP抽走,并吸收处理然后排放,会造成NMP原料的严重浪费,同时也会造成环境的污染,因此,有必要将挥发的NMP气体回收重复利用,以提高NMP的利用率,减少环境污染,但由于制备电极材料时,随溶剂挥发会带出一部分重杂化合物和金属离子、游离胺等,回收得到的NMP纯度很低,吸收液中存在着吸收剂、重杂化合物、金属离子、游离胺等杂质,使回收得到的NMP无法直接用作溶剂重复利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法,可将锂电池正负极材料、隔膜生产过程中挥发出的NMP气体进行回收并提纯,得到高纯度的NMP,提高NMP的利用率,减少环境污染。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法,包括以下步骤:第一步,用水吸收锂电池隔膜生产过程中挥发出的NMP废气,得到NMP废液;第二步,将NMP废液输入第一脱水精馏塔进行分离,使得经第一脱水精馏塔分离后,第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分中NMP浓度不大于500mg/L;第三步,将第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输入第二脱水精馏塔进行分离,使得经第二脱水精馏塔分离后,第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分中水的浓度不大于100mg/L;第四步,将第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输入NMP精馏塔进行分离,使得经NMP精馏塔分离后,NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中NMP浓度不小于99.9%;第五步,将NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分,得到处理后的NMP,吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。优选的,吸附剂包括以下质量百分比的组分:活性炭40-60份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料18-32份、硅藻土15-25份和分子筛16-40份。由于锂电池正负极材料、隔膜生产过程中,溶剂中溶有大量的金属离子、重杂等,NMP挥发的过程中会携带一部分金属离子、重杂化合物和游离铵等,因此,以水为吸收剂吸收挥发NMP后得到的吸收液中存在60-95%的NMP、5-40%的水、少量重杂化合物、少量游离铵和金属离子,但要将回收后的NMP作为溶剂使用,要求溶液中NMP浓度不小于99.9%、水的含量不大于100mg/L、游离铵含量不大于1mg/L、金属离子含量不大于1mg/L,因此,要将沸点分别比NMP低和高的物质与NMP分离,且要达到上述浓度要求,本申请中使用三塔技术,将三个精馏塔串联分别对NMP混合物进行一次脱水、二次脱水、NMP精制提纯得到高纯度的NMP,再通过吸附剂吸附脱除其中的少量的水和Fe、Cu、Zn、Mg等重金属离子,最终得到电子级的NMP溶剂,可供锂电池材料生产重复使用,大大的节约了NMP原料。其中,聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料中,聚丙烯酰胺是线状高分子,其分子链上有与丙烯酰胺单元数相同的酰胺基,酰胺基中的氮原子带有孤对电子,可与重金属离子发生络合作用,从而吸附大量的重金属离子,吸附量大,但由于氮原子与碳氧双键的共轭效应使电子云密度降低,导致络合作用减弱使其吸附能力降低,且耐盐碱性差;而凹凸棒粘土属于天然非金属矿物,由于其孔隙发达,价廉易得,对重金属离子有较强的吸附作用,但因其主要是物理吸附,吸附能力有限,本申请中将聚丙烯酰胺与凹凸棒粘土通过枝接方式复合,枝接后使得聚丙烯酰胺的网络结构得到改善,耐盐碱性提高,组成具有高吸附容量的复合吸附材料。活性炭具有丰富的孔隙和巨大的比表面积,对重金属和水的吸附性能优异,且价格低廉,硅藻土属于硅质岩石,具有丰富的孔隙,是常用的廉价的吸附水和重金属离子的吸附材料,分子筛价格较贵,但不同种类的分子筛,其孔道孔径分布不同,对不同金属离子的吸附具有选择性,可针对所要脱除的物质的大小选择分子筛种类,以提高吸附率。本专利技术中通过上述各种吸附材料按一定比例混合得到吸附剂脱除NMP中水和重金属,吸附剂吸附能力和再生能力强,可实现对NMP中水和多种重金属离子的高效去除,提高NMP纯度。技术方案中,优选的,分子筛为MCM-41介孔分子筛或SBA-15分子筛或,MCM-41介孔分子筛具有高度有序排列的孔道结构、孔径均匀且尺寸可调、高比表面积、较大的孔体积及吸附容量,SBA-15分子筛具有高的比表面积和孔容,较厚的孔壁,因此具有很好的传质速率,吸附速率快。技术方案中,优选的,吸附剂为两组,一组吸附剂脱除NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中的水和重杂组分时,对另一组吸附剂使用稀酸溶液进行洗脱再生,优选的,稀酸溶液为稀盐酸或稀硫酸。使用稀酸溶液对吸附饱和的聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料进行处理,可使吸附剂上吸附的重金属离子被洗脱,而得到再生,可再次使用吸附重金属和水,设置两组吸附装置交替使用,一组吸附时另一组进行洗脱再生,可大大节约吸附剂再生的时间,提高处理效率。技术方案中,优选的,该方法还包括将第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化,用作吸收锂电池隔膜生产过程中挥发出的NMP废气的吸收剂。第一脱水精馏塔的塔顶采出轻组分中主要为水,将精馏分离出的水再次通入NMP吸收塔的吸收剂入口,重复利用,可补给一部分吸收塔的吸收剂,减少吸收过程中水资源的消耗,节约能耗,并且提高水的利用率。技术方案中,优选的,该方法还包括将第二脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分液化,与第一步中得到的NMP废液共同作为第一脱水精馏塔的进料。第二脱水精馏塔的塔顶采出轻组分中,含有50%-85%左右的NMP,将其与NMP废液一起作为第一脱水精馏塔的进料,再次利用,提高NMP回收率。该NMP回收精制方法中精馏分离出的废水被NMP废气吸收系统回收利用,装置内部形成闭环循环,整个回收精制装置中只有吸收塔的出气口排放含有微量NMP的废气和NMP精馏塔的塔釜重组分出口排放含有少量NMP的釜残,装置的危废、废液排出端少,排放量小,实现了循环经济和绿色化工。技术方案中,优选的,该方法还包括将第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的塔顶冷凝器冷凝第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的塔顶轻组分产生的余热回收利用于第一脱水精馏塔/第二脱水精馏塔的进料预热,由于精馏塔的塔顶均设置冷凝器,以将塔顶轻组分液化,一部分回流,一部分采出,而将轻组分蒸汽冷凝为液态过程中产生的大量余热不经利用的话,会造成能量的浪费,而由于精馏塔进料时一般会对原料进行预热,以降低塔底加热能耗,而利用冷却塔顶蒸汽产生的余热对进料进行初步的余热,即可对余热有效利用,也可以降低精馏塔能耗。技术方案中,优选的,还包括将NMP精馏塔的塔顶蒸汽与洗脱液进行换热。通过NMP精馏塔的塔顶蒸汽的余热将洗脱液加热,高温可加快吸附剂上重金属离子的脱附,从而加快吸附剂再生的过程,并有效利用装置余热。技术方案中,优选的,第一脱水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法,其特征在于:包括以下步骤:第一步,用水吸收锂电池生产过程中挥发出的NMP废气,得到NMP废液;第二步,将NMP废液输送至第一脱水精馏塔进行分离,脱除轻组分,采出重组分,优选的,经所述第一脱水精馏塔分离后,所述第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分中NMP浓度不大于500mg/L;第三步,将所述第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输送至第二脱水精馏塔进行分离,脱除轻组分,采出重组分,优选的,经所述第二脱水精馏塔分离后,所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分中水的浓度不大于100mg/L;第四步,将所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输送至NMP精馏塔进行分离,脱除重组分,采出轻组分,优选的,经所述NMP精馏塔分离后,所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中NMP浓度不小于99.9%;第五步,将所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分,得到处理后的NMP,所述吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺‑凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池生产中NMP回收提纯精密处理的方法,其特征在于:包括以下步骤:第一步,用水吸收锂电池生产过程中挥发出的NMP废气,得到NMP废液;第二步,将NMP废液输送至第一脱水精馏塔进行分离,脱除轻组分,采出重组分,优选的,经所述第一脱水精馏塔分离后,所述第一脱水精馏塔的塔顶采出的轻组分中NMP浓度不大于500mg/L;第三步,将所述第一脱水精馏塔的塔釜采出的重组分输送至第二脱水精馏塔进行分离,脱除轻组分,采出重组分,优选的,经所述第二脱水精馏塔分离后,所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分中水的浓度不大于100mg/L;第四步,将所述第二脱水精馏塔的塔釜采出重组分输送至NMP精馏塔进行分离,脱除重组分,采出轻组分,优选的,经所述NMP精馏塔分离后,所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分中NMP浓度不小于99.9%;第五步,将所述NMP精馏塔的塔顶采出轻组分经吸附剂吸附脱除水和重杂组分,得到处理后的NMP,所述吸附剂包括活性炭、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料、硅藻土和分子筛。2.根据权利要求1所述的NMP回收提纯精密处理的方法,其特征在于:所述吸附剂包括以下质量份数组分:活性炭40-60份、聚丙烯酰胺-凹凸棒粘土复合材料18-32份、硅藻土15-25份和分子筛16-40份。3.根据权利要求1或2所述的NMP回收提纯精密处理的方法,其特征在于:所述分子筛为MCM-41介孔分子筛或SBA-15分子筛。4.根据权利要求1-3任一所述的NMP回收提纯精密处理的方法,其特征在于:所述吸附剂为两组,一组所述吸附剂...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈德辉陆丁丁隋然郑晓舟
申请(专利权)人:天津中福环保科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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