一种NMP废水低温回收系统及其方法与流程

本发明属于nmp废水处理，尤其是涉及一种nmp废水低温回收系统及其方法。

背景技术：

1、n-甲基吡咯烷酮（以下简称nmp），是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂，在锂离子二次电池的制造中，将由锂化合物等活性物质、聚偏氟乙烯等粘合剂和作为溶剂的nmp形成的电极材料涂敷在基材上，对其进行烧制而制作电极。

2、在电极生产过程中，所用的nmp溶剂不断的挥发，如果该nmp废气不经回收处理直接排入环境，一方面会造成环境污染，另一方面会造成极大的资源浪费；故而现有技术中，会先通过吸附法将挥发的nmp气体制成nmp废水，再通过精馏塔提纯技术对nmp液体进行回收。

3、然而，采用精馏塔提纯技术回收得到的nmp液体纯度不高，为了得到高浓度的nmp浓液，通常需要设置多组精馏塔和nmp储罐来组合使用，这会增加整体的占地空间和总能耗量，导致使用成本偏高。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、本发明提供了一种nmp废水低温回收系统及其方法，可以在提高nmp液体回收纯度的同时减少总设备量，进而缩减整体占地空间并降低整体能耗。

3、技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种nmp废水低温回收系统，包括原料桶、中间桶、浓液桶、产品池、低温热泵蒸发单元、低温刮板蒸发单元和过滤单元；所述低温热泵蒸发单元连通所述原料桶和所述中间桶，nmp废水从所述原料桶进入所述低温热泵蒸发单元后蒸发分离，蒸汽冷凝形成的蒸馏水被单独收集，而nmp废水则被提纯至浓度为80%的nmp液体；所述低温刮板蒸发单元连通所述中间桶和所述浓液桶，浓度为80%的nmp液体从所述中间桶进入所述低温刮板蒸发单元后蒸发分离，蒸汽冷凝形成的蒸馏水被单独收集，而nmp液体的浓度则被提纯至99.9%并排入所述浓液桶内；所述过滤单元连通所述浓液桶和所述产品池，浓度为99.9%的nmp液体从所述浓液桶进入所述过滤单元内滤除杂质，最终排入所述产品池内。

6、优选地，所述低温热泵蒸发单元包括真空蒸馏釜、压缩机、换热管、冷凝器和蒸发器；所述真空蒸馏釜分别接通所述原料桶、所述中间桶和所述蒸发器；所述蒸发器分别直连接通所述压缩机首端和通过膨胀阀接通所述冷凝器尾端，所述换热管安装在所述真空蒸馏釜内并连通所述压缩机尾端和所述冷凝器首端；所述蒸发器上还安装有引水管；其中，所述压缩机添加液态冷媒后产生高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒途经所述换热管时与所述真空蒸馏釜内的nmp废水进行换热，使得nmp废水中的水分低温蒸发并形成二次蒸汽，穿过所述换热管的高温高压气态冷媒在所述冷凝器和所述膨胀阀的作用下形成低温高压气态冷媒，低温高压气态冷媒与从所述真空蒸馏釜进入所述蒸发器内的二次蒸汽换热，使得二次蒸汽冷凝成蒸馏水并经由所述引水管排出外界，而低温高压气态冷媒则冷凝成低温低压液态冷媒并进入所述压缩机内继续使用。

7、优选地，所述低温刮板蒸发单元包括真空反应釜、搅拌组件和冷凝管；所述真空反应釜分别接通所述中间桶、所述浓液桶和所述冷凝管，且所述真空反应釜上安装有换热基座；所述搅拌组件包括螺旋刮板和减速机，所述螺旋刮板可转动地安装在所述真空反应釜内部，所述减速机安装在所述真空反应釜外并与所述螺旋刮板驱动连接；所述冷凝管可进出冷却水，且所述冷凝管上还安装有排水管；其中，高温蒸汽进入所述换热基座时与所述真空反应釜内的nmp液体进行换热，使得nmp液体中的水分蒸发后形成二次蒸汽，二次蒸汽进入所述冷凝管内冷凝形成蒸馏水，蒸馏水经由所述排水管排出，而失去热量的高温蒸汽则冷凝形成水体并从所述换热基座内排出。

8、优选地，还包括第一抽吸单元和第二抽吸单元；所述第一抽吸单元包括第一水箱、第一离心泵和第一射流器；所述第一水箱可进出冷却水，且所述第一水箱上安装有位于液面上方第一导管和位于液面下方的第二导管，所述第一导管上安装有接通外界的第一净水管，所述第二导管上安装有第一球阀；所述第一离心泵接通所述第一导管和所述第二导管，所述第一射流器接通所述第一导管和所述引水管；所述第二抽吸单元包括第二水箱、第二离心泵和第二射流器；所述第二水箱可进出冷却水，且所述第二水箱上安装有位于液面上方第三导管和位于液面下方的第四导管，所述第三导管上安装有接通外界的第二净水管，所述第四导管上安装有第二球阀；所述第二离心泵接通所述第三导管和所述第四导管，所述第二射流器接通所述第三导管和所述排水管。

9、优选地，所述低温刮板蒸发单元还包括过滤罐，所述过滤罐接通所述真空反应釜和所述冷凝管，且所述过滤罐上安装有消泡器和感应组件；所述过滤罐用于滤除二次蒸汽中的杂质，所述消泡器用于消除二次蒸汽中的气泡；所述感应组件包括用于检测二次蒸汽气温的温度传感器、用于检测二次蒸汽气压的压力传感器和用于检测二次蒸汽中泡沫量的泡沫传感器。

10、优选地，所述低温刮板蒸发单元还包括排水罐，所述排水罐接通所述换热基座，以用于储存和排放由蒸汽冷凝形成的水体。

11、优选地，所述过滤单元采用布袋过滤器或替换为所述低温刮板蒸发单元。

12、一种nmp废水低温回收方法，运用于上述的nmp废水低温回收系统，其包括以下步骤：

13、s1:通过所述原料桶收集浓度为25%的nmp废水，打开所述第一球阀并启动所述第一离心泵，使得所述第一射流器产生负压，由于所述第一射流器、所述引水管、所述蒸发器和所述真空蒸馏釜相互接通，故而在负压作用下可以将所述真空蒸馏釜内的空气抽出，所述真空蒸馏釜内部真空后关闭所述第一球阀，真空度为-0.093～-0.098mpa；

14、s2:将所述原料桶内的nmp废水排入所述真空蒸馏釜内，向所述压缩机添加液体冷媒，所述压缩机产生的高温高压气态冷媒途经所述换热管，并与所述真空蒸馏釜内的nmp废水进行换热，使得nmp废水中的水分在30～40℃的温度下低温蒸发形成二次蒸汽，所述换热管处的高温高压气态冷媒经过所述冷凝器和所述膨胀阀后形成低温高压气态冷媒，低温高压气态冷媒进入所述蒸发器内并与进入所述蒸发器内的二次蒸汽换热，二次蒸汽冷凝形成的蒸馏水流入所述第一射流器内并从所述第一净水管排出，低温高压气态冷媒冷凝形成低温低压气态冷媒进入所述压缩机内重新使用，而留存于所述真空蒸馏釜内的nmp废水则被提纯至浓度为80%的nmp液体；

15、s3:通过所述中间桶收集浓度为80%的nmp液体，打开所述第二球阀并启动所述第二离心泵，使得所述第二射流器产生负压，由于所述第二射流器、所述排水管、所述冷凝管和所述真空反应釜相互接通，故而在负压作用下可以将所述真空反应釜内的空气抽出，所述真空反应釜内部真空后关闭所述第二球阀，真空度为-0.093～-0.098mpa；

16、s4:将所述中间桶内nmp的液体排入所述真空反应釜内，启动所述减速机驱使所述螺旋刮板旋转搅拌nmp液体，再向所述换热基座输送高温蒸汽，高温蒸汽与nmp液体换热，使得所述nmp液体中的水分在45～48℃的温度下低温蒸发形成二次蒸汽，二次蒸汽进入所述冷凝管内冷凝形成蒸馏水,所形成的蒸馏水流入所述第二射流器内并从所述第二净水管排出，所述换热基座内的蒸汽失去热量而冷凝形成水体并排出，而留存于所述真空反应釜内的nmp液体则被提纯至浓度为99.9%的nmp液体；

17、s5:通过所述浓液桶收集浓度为99.9%的nmp液体；

18、s6:将所述浓液桶内nmp液体排入所述过滤单元内，以滤除nmp液体杂质，最终排入所述产品池内。

19、（三）有益效果

20、本发明提供的一种nmp废水低温回收系统及其方法，相较于现有技术，本方案仅通过低温热泵蒸发单元和低温刮板蒸发单元即可提高nmp液体的回收纯度，无需设置多组蒸馏塔组合使用，可以有效减少总设备量，缩短各设备之间的管程，从而缩减整体占地空间并降低整体能耗；同时，由于整个回收过程低温进行，还可以有效地提高操作安全性。