技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收諸如鋰電池生產(chǎn)等過(guò)程中所產(chǎn)生氣體內(nèi)N-甲基吡咯烷酮（NMP）的方法，同時(shí)還可以脫除其中的水分，屬于NMP溶劑回收及氣體凈化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

用于汽車和緊湊型電力供給的大功率、高能量密度的鋰離子二次電池的需求量呈爆發(fā)式的增長(zhǎng)。鋰離子電池的基本構(gòu)成有正極、負(fù)極、電解液和隔膜。在這種電池制造生產(chǎn)線上，大量使用且價(jià)格昂貴的N-甲基吡咯烷酮溶劑(NMP)，占據(jù)了電池制造成本的很大一部分。在烘干是有機(jī)溶劑全部變成氣體并隨加熱的空氣，經(jīng)排放進(jìn)入大氣。會(huì)造成原材料的巨大浪費(fèi)，另外NMP屬于有毒化學(xué)品，是一個(gè)潛在的污染源頭。

NMP具有閃點(diǎn)高、安全性好、沸點(diǎn)高、蒸汽壓低，在低溫狀態(tài)下很容易凝結(jié)等特點(diǎn)。此外，NMP易溶解于水且可以與水以任意比例混合。因此現(xiàn)有的回收方式通過(guò)濕式水吸收塔方式或冷卻凝縮方式對(duì)其進(jìn)行回收。

現(xiàn)有的濕式水吸收塔方式的工作原理大致如下：氣體中的NMP與水接觸，然后回收水溶液。如要高效地處理NMP，必然要求裝置的大通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)的高功率，此外還需提供大量的高價(jià)純水，操作成本高。而且，這樣的吸收過(guò)程中必然帶來(lái)循環(huán)氣體中的水分增加問(wèn)題，這與鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)車間濕度的高要求相背。又及，現(xiàn)有冷卻凝縮方式典型裝置是轉(zhuǎn)輪濃縮吸附，但是在吸附劑沸石再生過(guò)程中需要大量蒸汽，能耗很高，對(duì)企業(yè)造成很大的成本壓力。

另外，近期也有研究人員提出了利用水、乙醇、丙酮、丙醇等低沸點(diǎn)溶劑以共凝劑的原理捕集NMP的方案，但該方法無(wú)法避免循環(huán)氣體在氣體回用過(guò)程中共凝劑可能帶來(lái)的二次VOC污染，以及無(wú)法去除循環(huán)氣體中的水分，甚至?xí)黾印?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法，其包括：

使含NMP的氣體與高沸點(diǎn)吸收溶劑充分接觸，從而至少使所述氣體中的NMP被高沸點(diǎn)吸收溶劑充分吸收，獲得凈化后的氣體和含NMP的混合溶液；

以及，從所述含NMP的混合溶液中分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述高沸點(diǎn)吸收溶劑還能夠吸收所述含NMP的氣體中的水分。

進(jìn)一步的，所述高沸點(diǎn)吸收溶劑可選自但不限于離子液體、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯酯、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸丁芐酯（BBP）、環(huán)丁砜、二甲基砜中的任一種或兩種以上的組合，且不限于此。

在一些實(shí)施方案中，所述的利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法包括：對(duì)所述含NMP的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑。

在一些實(shí)施方案中，所述含NMP的氣體選自高含NMP的生產(chǎn)車間循環(huán)氣體。例如，所述含NMP的氣體可選自鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體或NMP生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的廢氣，優(yōu)選為鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體或廢氣。

在一些實(shí)施方案中，所述的利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法還包括：將回收的NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑循環(huán)使用。

進(jìn)一步的，所述吸收裝置包括噴淋塔、填料塔、板式塔或超重力機(jī)等，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述凈化后的氣體中NMP含量在200ppm以下，優(yōu)選在100ppm以下，更優(yōu)選在50ppm以下，水分含量在露點(diǎn)-10℃以下，優(yōu)選露點(diǎn)低于-20℃，更優(yōu)選低于-25℃。

較之現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用高沸點(diǎn)溶劑吸收氣體中的NMP，可以高效徹底的脫除氣體中的NMP（可使氣體中的NMP含量≤100ppm），同時(shí)還可高效脫除氣體中的水分，且還可通過(guò)減壓精餾等方式處理吸收NMP的混合溶液，從而分離回收高濃度的NMP，同時(shí)得到再生的高沸點(diǎn)溶劑，不僅能耗低，成本低廉，且這些回收的NMP、高沸點(diǎn)溶劑和經(jīng)凈化后的氣體等還均可循環(huán)使用，減少污染物的外排，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，綠色環(huán)保。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法包括：

使含NMP的氣體與高沸點(diǎn)吸收溶劑充分接觸，從而至少使所述氣體中的NMP被高沸點(diǎn)吸收溶劑充分吸收，獲得凈化后的氣體（其中NMP含量≤200ppm）和含NMP的混合溶液；

以及，從所述含NMP的混合溶液中分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述高沸點(diǎn)吸收溶劑還能夠吸收所述含NMP的氣體中的水分。相應(yīng)的，這些較佳實(shí)施方案提供的是一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP和脫除水分的方法。

進(jìn)一步的，所述高沸點(diǎn)吸收溶劑可選自但不限于離子液體、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯酯、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸丁芐酯（BBP）、環(huán)丁砜、二甲基砜中的任一種或兩種以上的組合，且不限于此。

前述離子液體可以選自業(yè)界已知的合適離子液體，其可由一種或多種陰離子與陽(yáng)離子組合形成，其中典型的陰離子可以包括四氟硼酸根、六氟磷酸根、醋酸根、氯離子等，陽(yáng)離子可以包括咪唑類、季銨鹽類、季磷鹽類等，但均不限于此。

采用足量的前述高沸點(diǎn)吸收溶劑或其復(fù)配物，并將其與含NMP的氣體充分接觸，可以將含NMP的氣體中的NMP含量控制在200ppm，乃至100ppm以下，特別是控制在50ppm以下，水分含量控制在露點(diǎn)在-10℃以下，特別是低于-20℃，尤其優(yōu)選低于-25℃。

在一些實(shí)施方案中，所述的利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP和脫除水分的方法包括：對(duì)所述含NMP的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑。

較為優(yōu)選的，所述減壓精餾處理采用的真空度在0.05MPa以上，優(yōu)選在0.08MPa以上。

在一些實(shí)施方案中，所述含NMP的氣體選自高含NMP的生產(chǎn)車間循環(huán)氣體。例如，所述含NMP的氣體可選自鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體或廢氣或NMP生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的廢氣，尤其優(yōu)選為鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體或廢氣。

在一些較佳的具體實(shí)施方案中，所述的利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法包括：

將高沸點(diǎn)吸收溶劑自吸收裝置頂部噴入所述吸收裝置，并將含NMP的氣體自吸收裝置頂部或底部鼓入所述吸收裝置，使氣液兩相充分接觸，脫除氣體中的NMP或者NMP和水分，從而獲得凈化后的氣體和含NMP或者NMP和水分的混合溶液；

以及，對(duì)所述含NMP或者NMP和水分的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑。

在一些實(shí)施方案中，所述的利用高沸點(diǎn)溶劑回收氣體中NMP的方法還包括：將回收的NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑循環(huán)使用。

在一較為具體的實(shí)施案例中，一種利用高沸點(diǎn)溶劑回收鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體中NMP和脫除水分的方法包括：

將前述高沸點(diǎn)吸收溶劑自吸收裝置頂部以噴淋等方式噴入所述吸收裝置，并將鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體（如下簡(jiǎn)稱“循環(huán)氣體”）自吸收裝置頂部或底部鼓入所述吸收裝置，使氣液兩相充分接觸，脫除所述循環(huán)氣體中的NMP或者NMP和水分，從而獲得凈化后的循環(huán)氣體和含NMP或者NMP和水分的混合溶液；

對(duì)所述含NMP或者NMP和水分的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑；

以及，將所述凈化后的循環(huán)氣體和NMP重新輸入鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)使用。

進(jìn)一步的，還可將回收的高沸點(diǎn)吸收溶劑在前述方法中循環(huán)使用，即重新輸入吸收裝置，繼續(xù)用于NMP的回收工序。

進(jìn)一步的，前述吸收裝置包括噴淋塔、填料塔、板式塔或超重力機(jī)等，但不限于此。

以下結(jié)合若干具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1：本實(shí)施例涉及一種回收鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體中NMP和脫除水分的方法。其中，所述循環(huán)氣體包含有1920ppm NMP。

進(jìn)一步的，所述方法包括：

將作為高沸點(diǎn)吸收溶劑的離子液體自噴淋塔頂部噴入所述噴淋塔，并將所述循環(huán)氣體自噴淋塔底部鼓入所述噴淋塔，使氣液兩相充分接觸，獲得凈化后的循環(huán)氣體和含NMP 10~25%的混合溶液，其中凈化后的循環(huán)氣體內(nèi)NMP的含量在124ppm左右。

對(duì)所述含NMP和水分的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收高濃度NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑，其中高濃度NMP中NMP的含量在99.9wt%以上，高沸點(diǎn)吸收溶劑內(nèi)NMP的含量在0.5%以下，水分含量在0.5wt%以下。

以及，將回收的NMP再次精制處理后作為原料回送到鋰電池生產(chǎn)車間內(nèi)循環(huán)使用，以及將所述凈化后的循環(huán)氣體全部或大部分再次輸入鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)使用。

進(jìn)一步的，還可將回收得到的高沸點(diǎn)吸收溶劑重新輸送到噴淋塔，繼續(xù)用于NMP的回收工序。

實(shí)施例2：本實(shí)施例涉及一種回收鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體中NMP和脫除水分的方法。其中，所述循環(huán)氣體包含有1180 ppm的NMP，露點(diǎn)約為-15℃。

進(jìn)一步的，所述方法包括：

將作為高沸點(diǎn)吸收溶劑的三甘醇自噴淋塔頂部噴入所述噴淋塔，并將所述循環(huán)氣體自噴淋塔底部鼓入所述噴淋塔，使氣液兩相充分接觸，吸收劑塔底收集，經(jīng)泵再次塔頂循環(huán)噴入。最終獲得凈化后的循環(huán)氣體，塔底排出含NMP20~40%和少量水分的混合溶液去精餾回收工序，并補(bǔ)充再生的三甘醇溶液，其中凈化后的循環(huán)氣體內(nèi)NMP的含量在42ppm以下，氣體露點(diǎn)在-25℃以下；

對(duì)所述含NMP和水分的三甘醇混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，真空度保持在0.08MPa以上，溫度在180℃，分離回收高濃度NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑，其中高濃度NMP中NMP的含量在99.95wt%以上，高沸點(diǎn)吸收溶劑內(nèi)NMP的含量在0.5wt%以下，水分含量在0.5wt%以下。

以及，將回收的NMP再次精制處理后作為原料回送到鋰電池生產(chǎn)車間內(nèi)循環(huán)使用，以及將所述凈化后的循環(huán)氣體全部或大部分再次輸入鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)使用。

進(jìn)一步的，還可將回收得到的高沸點(diǎn)吸收溶劑重新輸送到噴淋塔，繼續(xù)用于NMP的回收工序。

實(shí)施例3：本實(shí)施例涉及一種回收鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)氣體中NMP和脫除水分的方法。其中，所述循環(huán)氣體包含有960ppm的NMP，露點(diǎn)在-18℃左右。

進(jìn)一步的，所述方法包括：

將作為高沸點(diǎn)吸收溶劑的三甘醇及DBP的復(fù)配物（其中三甘醇與DBP的體積比為3：1）自噴淋塔頂部噴入所述噴淋塔，并將所述循環(huán)氣體自噴淋塔底部鼓入所述噴淋塔，使氣液兩相充分接觸，吸收劑塔底收集，經(jīng)泵再次塔頂循環(huán)噴入。獲得凈化后的循環(huán)氣體和含NMP約25%的混合溶液，其中凈化后的循環(huán)氣體內(nèi)NMP的含量在65ppm以下，氣體露點(diǎn)在-20℃以下。

對(duì)所述含NMP和水分的混合溶液進(jìn)行減壓精餾處理，分離回收高濃度NMP和高沸點(diǎn)吸收溶劑，其中高濃度NMP中NMP的含量在99.8wt%以上，高沸點(diǎn)吸收溶劑內(nèi)NMP的含量在0.5wt%以下，水分含量在0.5wt%以下。

以及，將回收的NMP再次精制處理后作為原料回送到鋰電池生產(chǎn)車間內(nèi)循環(huán)使用，以及將所述凈化后的循環(huán)氣體全部或大部分再次輸入鋰電池生產(chǎn)車間循環(huán)使用。

進(jìn)一步的，還可將回收得到的高沸點(diǎn)吸收溶劑重新輸送到噴淋塔，繼續(xù)用于NMP的回收工序。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。