一种NMP离心萃取提纯装置及提纯方法与流程

本发明涉及精细化工技术领域，特别是涉及一种nmp离心萃取提纯装置及提纯方法，具体来说是利用离心萃取和精馏结合的方法对聚苯硫醚行业、芳纶行业和锂电池行业生产过程中产生的nmp废溶剂中nmp组分进行提纯回收的方法。

背景技术：

nmp即n-甲基吡咯烷酮，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，具有毒性低、沸点高、溶解力强、不易燃、可生物降解、可回收利用、使用安全和适用于多种配方用途等优点。用于聚合物的溶剂及聚合反应的介质，如工程塑料及芳纶纤维，也用于锂离子电池的电极辅助材料，另外还可用在农药、医药和清洁剂等方面。

nmp作为性能优良，应用广泛的化工溶剂，在各应用领域消耗量大，产生大量nmp废溶剂。以芳纶行业为例，nmp水溶液作为聚酰胺缩聚反应的溶剂，在生产中因为大量的使用而造成了成本高、环保性差等诸多难题。芳纶行业的nmp废溶剂除nmp外主要含有5-10％的氯化钙和50％左右的水。对该nmp废溶剂现在主要的回收手段为除盐-蒸馏法或直接蒸馏法。除盐蒸馏法采用电渗析或离子交换膜除去溶解在回收液中的盐类，然后用蒸馏将水与nmp分离。此法中高性能电渗析膜和离子交换树脂的选择成为制约方法工业化的瓶颈问题。而直接蒸馏法能耗高、回收率低(约80％)，生成大量蒸馏残渣和无机盐，残渣和盐类会堵塞塔内填料、外部管道和换热器，并且后续固废处理也是问题。聚苯硫醚和锂电池行业也以nmp作溶剂，其产生的nmp废溶剂与芳纶行业产生的nmp废溶剂物性类似，回收处理也存在相同问题。

本发明以聚苯硫醚行业、芳纶行业和锂电池行业生产过程中产生的nmp废溶剂为对象，采用合适的萃取剂，利用连续逆流离心萃取设备进行萃取，将nmp组分从nmp废溶剂中提取出来，并将萃取相进行精馏分离，无需反萃处理，萃取条件温和，产品纯度高，无设备腐蚀堵塞问题，设备费用大幅度降低，且萃取剂回收容易，工业化前景广阔，具有较好社会效益。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种nmp离心萃取提纯装置及提纯方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种nmp离心萃取提纯装置，包括离心萃取单元、萃取相精馏塔和萃余相精馏塔，所述离心萃取单元的萃余相排料端口与萃余相精馏塔通过管道连通，所述离心萃取单元的萃取相排料端口与萃取相精馏塔通过管道连通；

所述离心萃取单元包括至少一级离心萃取机组，所述离心萃取机组的下方均设有重组份间歇出料口，首端的离心萃取机组顶端设有nmp废溶剂进料端口，底端下部设有萃取相排料端口，末端的离心萃取机组顶端设有萃余相排料端口，底端下部设有萃取剂进料端口，沿nmp废溶剂的进料方向，离心萃取机组顶端的级间萃余相出料口通过管道与其相邻的离心萃取机组底端的级间萃余相进料口相连通，与nmp废溶剂进料方向相反的方向，离心萃取机组顶端的级间萃取相出料口与其相邻的离心萃取机组底端的级间萃取相进料口相连通。

优选的，所述离心萃取单元包括依次连接的一级离心萃取机组、二级离心萃取机组、三级离心萃取机组、……、n-1级离心萃取机组和n级离心萃取机组，所述一级离心萃取机组的上部设有nmp废溶剂进料端口，所述一级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口通过管道与二级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口相连通，所述二级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口通过管道与三级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口相连通，……，所述n-1级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口与n级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口相连通，所述n级离心萃取机组的上部设有萃余相排料端口；

所述n级离心萃取机组的下部设有萃取剂进料端口，所述n级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口与n-1级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，……，所述三级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口与二级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述二级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口与一级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述一级离心萃取机组的下部设有萃取相排料端口；

所述一级离心萃取机组、二级离心萃取机组、三级离心萃取机组、……、n-1级离心萃取机组和n级离心萃取机组的底端均设有重组份间歇出料口。

优选的，所述萃余相排料端口通过管道与萃余相精馏塔的进料口相连通，所述萃余相精馏塔的塔顶通过管道与轻组分冷凝器的进料口相连通，所述萃余相精馏塔的塔底通过管道与萃余相精馏塔塔釜再沸器相连通；

所述萃取相排料端口通过管道与萃取相精馏塔的进料口相连通，所述萃取相精馏塔塔顶通过管道与萃取剂冷凝器相连通，所述萃取相精馏塔塔底通过管道与萃取相精馏塔塔釜再沸器相连通。

本发明的另一方面，还包括一种nmp离心萃取提纯方法，包括以下步骤：

nmp废溶剂通过首端的离心萃取机组进入离心萃取单元，离心萃取单元包括至少一级离心萃取机组，在相邻的离心萃取机组之间，萃余相从离心萃取机组顶端的级间萃余相出料口进入相邻的离心萃取机组底端的级间萃余相进料口内，与nmp废溶剂的进料方向相反，萃取剂通过末端的离心萃取机组进入离心萃取单元，在相邻的离心萃取机组之间，萃取相从离心萃取机组顶端的级间萃取相出料口进入到相邻的离心萃取机组顶端的级间萃取相进料口内，进行连续逆流萃取；

重组份从离心萃取机组正下方的重组份间歇出料口排出；

萃余相最终从末端的离心萃取机组顶端的萃余相排料端口排出，进入到萃余相精馏塔内精馏，得到纯水和提浓的含无机盐或有机杂质水溶液；

萃取相最终从首端的离心萃取机组底端的萃取相排料端口排出，进入到萃取相精馏塔内精馏分离nmp和萃取剂。

优选的，nmp废溶剂通过一级离心萃取机组上部的nmp废溶剂进料端口，进入到一级离心萃取机组内，经过一级离心萃取后，萃余相通过所述一级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口、连通管道、二级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口进入到所述二级离心萃取机组内，经过二级离心萃取后，萃余相通过所述二级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口、连通管道、三级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口进入三级离心萃取机组内，进行三级离心萃取，……，萃余相通过n-1级离心萃取机组上部的级间萃余相出料口、连通管道、n级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口进入到n级离心萃取机组内，最后萃余相通过n级离心萃取机组的上部设有萃余相排料端口排出；

同时的，萃取剂通过所述n级离心萃取机组下部的萃取剂进料端口，进入到所述n级离心萃取机组内，进行n级离心萃取，然后萃取相通过所述n级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口、连通管道、n-1级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口进入到n-1级离心萃取机组内，进行n-1级离心萃取，……，然后萃取相通过所述三级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口、连通管道、二级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口进入到二级离心萃取机组内，进行二级离心萃取，然后萃取相通过所述二级离心萃取机组上部的级间极萃取相出料口、连通管道、一级离心萃取机组下部的级间极萃取相进料口进入到一级离心萃取机组内，进行一级离心萃取，最后萃取相经过所述一级离心萃取机组下部的萃取相排料端口排出。

优选的，所述nmp废溶剂为nmp与水的混合溶液。

优选的，所述nmp废溶剂含溶于该nmp废溶剂的无机盐成分，其中无机盐为氯化钠、氯化钙、氯化锂、氯化铝、氯化锌、氯化镁、氯化铁、碳酸钠、硫酸铝、硫酸铁或硫酸钠，nmp与水的混合比例为(1～19):1，其中无机盐在nmp废溶剂中的含量为0～50％。

优选的，所述萃取剂为单一萃取剂或复合萃取剂，其中单一萃取剂为甲苯、二甲苯或氯仿中的任一种，所述复合萃取剂为甲苯和氯仿的混合物或二甲苯和氯仿的混合物。

优选的，所述萃取剂的加入量与nmp废溶剂加入量的0.8～4倍。

优选的，所述离心萃取单元中离心萃取机组的组数为1～20。

优选的，萃取相精馏塔为填料塔，所用填料为规整填料或散装填料，其中所述规整填料为丝网波纹填料或孔板波纹填料，其中所述散堆填料为拉西环、鲍尔环或矩鞍环，填料理论板数为15-50块，萃取相精馏塔进料温度为常温20～30℃，操作压力为绝压3-20kpa，塔釜温度为80～180℃，回流比为3～30，由塔顶采出回收萃取剂，塔釜为回收的nmp产品。

优选的，所述的萃余相精馏塔为填料塔，所用填料可为规整填料或散装填料，其中所述规整填料为丝网波纹填料或孔板波纹填料，其中所述散堆填料如拉西环、鲍尔环或矩鞍环，理论板数为10-40块，萃余相精馏塔进料温度为常温20～30℃，操作压力为绝压5-30kpa，塔釜温度为40～80℃，回流比为1～10，由塔顶采出纯水，塔釜为提浓的含无机盐或有机杂质水溶液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的一种从nmp废溶剂中离心萃取提纯回收nmp组分的方法，萃取条件温和，萃取效率高，操作简单，所得nmp产品纯度高，无设备腐蚀堵塞问题，设备费用大幅度降低，且萃取剂回收容易，工业化前景广阔，具有较好社会效益。

附图说明

图1为从nmp废溶剂中离心萃取提纯回收nmp的生产方法流程示意图。

图2为从nmp废溶剂中离心萃取提纯回收nmp的多级离心萃取装置。

其中：1-离心萃取单元、2-萃余相精馏塔、3-轻组分冷凝器、4-萃余相精馏塔塔釜再沸器、5-萃取相精馏塔、6-萃取剂冷凝器、7-萃取相精馏塔塔釜再沸器、8-nmp废溶剂进料端口、9-萃取剂进料端口、10-萃余相排料端口、11-萃取相排料端口、12-重组分间歇出料口、13-一级离心萃取机组、14-二级离心萃取机组、15-三级离心萃取机组、16-四级离心萃取机组、17-五级离心萃取机组、18,19,20,21-级间萃余相出料口、22,23,24,25-级间萃取相出料口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，本发明的一种nmp离心萃取提纯装置，包括离心萃取单元1，所述离心萃取单元1依次连接的一级离心萃取机组13、二级离心萃取机组14、三级离心萃取机组15、四级离心萃取机组16和五级离心萃取机组17，所述一级离心萃取机组13的上部设有nmp废溶剂进料端口8，所述一级离心萃取机组13上部的级间萃余相出料口18通过管道与二级离心萃取机组下部的级间萃余相进料口相连通，所述二级离心萃取机组14上部的级间萃余相出料口19通过管道与三级离心萃取机组15下部的级间萃余相进料口相连通，所述三级离心萃取机组15上部的级间萃余相出料口20通过管道与四级离心萃取机组16下部的级间萃余相进料口相连通，所述四级离心萃取机组16上部的级间萃余相出料口21与五级离心萃取机组17下部的级间萃余相进料口相连通，所述五级离心萃取机组17的上部设有萃余相排料端口10；

所述五级离心萃取机组17的下部设有萃取剂进料端口9，所述五级离心萃取机组17上部的级间极萃取相出料口25与四级离心萃取机组16下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述四级离心萃取机组16上部的级间极萃取相出料口24与三级离心萃取机组15下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述三级离心萃取机组15上部的级间极萃取相出料口23与二级离心萃取机组14下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述二级离心萃取机组14上部的级间极萃取相出料口22与一级离心萃取机组13下部的级间极萃取相进料口通过管道相连通，所述一级离心萃取机组13下部设有萃取相排料端口11。

所述一级离心萃取机组13、二级离心萃取机组14、三级离心萃取机组15、四级离心萃取机组16和五级离心萃取机组17的底端均设有重组份间歇出料口12。

所述萃余相排料端口10通过管道与萃余相精馏塔2的进料口相连通，所述萃余相精馏塔2的塔顶通过管道与轻组分冷凝器3的进料口相连通，所述萃余相精馏塔2的塔底通过管道与萃余相精馏塔塔釜再沸器4相连通。

所述萃取相排料端口11通过管道与萃取相精馏塔5的进料口相连通，所述萃取相精馏塔5塔顶通过管道与萃取剂冷凝器6相连通，所述萃取相精馏塔5塔底通过管道与萃取相精馏塔塔釜再沸器7相连通。

实施例1

1)以聚苯硫醚生产过程中的nmp废溶剂(主要组成为nmp47.5％，水40.8％，氯化钠11.2％)为原料，使用本发明方法对其进行分离。将该nmp废溶剂送入五级离心萃取设备的第一级离心萃取机，nmp废溶剂流量为1000kg/h。萃取剂氯仿从第五级离心萃取机加入，进行连续逆流萃取，萃取设备为运行温度为25℃，萃取剂与nmp废溶剂的质量比为2:1。从离心萃取设备送出的萃取相流量为2450kg/h(组成为萃取剂氯仿81.63％，nmp18.37％)送去萃取相精馏塔精馏分离nmp和萃取剂。从离心萃取设备送出的萃余相流量为550kg/h(组成为水74.18％，氯化钠20.36％和nmp5.46％)送去萃余相精馏塔精馏得到纯水和提浓盐水。

2)萃取相精馏塔为填料塔，理论板数为30块。萃取相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压10kpa，塔釜温度为120℃，回流比为5。由塔顶采出萃取剂流量为1995kg/h(组成为萃取剂99.9％)，塔釜采出nmp产品流量为442kg/h(组成为nmp99.9％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

3)萃余相精馏塔为填料塔，理论板数为20块。萃余相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压10kpa，塔釜温度为40℃，回流比为3。由塔顶采出脱盐纯水流量为120kg/h，塔釜采出氯化钠盐溶液流量为425kg/h(组成为水67.53％，氯化钠26.34％，nmp6.02％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

实施例2

1)以芳纶-ⅱ生产过程中的nmp废溶剂(主要组成为nmp46.4％，水48.2％，氯化钙5.4％)为原料，使用本发明方法对其进行分离。将该nmp废溶剂送入五级离心萃取设备的第一级离心萃取机，nmp废溶剂流量为1000kg/h。萃取剂甲苯从第五级离心萃取机加入，进行连续逆流萃取，萃取设备为运行温度为25℃，萃取剂与nmp废溶剂的质量比为2:1。从离心萃取设备送出的萃取相流量为2445kg/h(组成为萃取剂甲苯81.79％，nmp18.20％)送去萃取相精馏塔精馏分离nmp和萃取剂。从离心萃取设备送出的萃余相流量为555kg/h(组成为水86.85％，氯化钙9.73％和nmp3.42％)送去萃余相精馏塔精馏得到纯水和提浓盐水。

2)萃取相精馏塔为填料塔，理论板数为40块。萃取相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压5kpa，塔釜温度为130℃，回流比为6。由塔顶采出萃取剂流量为1997kg/h(组成为萃取剂99.9％)，塔釜采出nmp产品流量为439kg/h(组成为nmp99.9％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

3)萃余相精馏塔为板式塔，理论板数为18块。萃余相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压5kpa，塔釜温度为40℃，回流比为2。由塔顶采出脱盐纯水流量为260kg/h，塔釜采出氯化钠盐溶液流量为292kg/h(组成为水76.02％，氯化钙18.49％，nmp5.49％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

实施例3

1)以锂电池生产过程中的nmp废溶剂(主要组成为nmp81.5％，水17.9，其它有机杂质0.6％)为原料，使用本发明方法对其进行分离。将该nmp废溶剂送入四级离心萃取设备的第一级离心萃取机，nmp废溶剂流量为1000kg/h。萃取剂二甲苯从第四级离心萃取机加入，进行连续逆流萃取，萃取设备为运行温度为25℃，萃取剂与nmp废溶剂的质量比为3:1。从离心萃取设备送出的萃取相流量为3810kg/h(组成为萃取剂二甲苯78.65％，nmp21.25％，其它有机杂质0.1％)送去萃取相精馏塔精馏分离nmp和萃取剂。从离心萃取设备送出的萃余相流量为190kg/h(组成为水98.85％，其它有机杂质1.15％)送去萃余相精馏塔精馏得到纯水。

2)萃取相精馏塔为填料塔，理论板数为45块。萃取相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压5kpa，塔釜温度为140℃，回流比为8。由塔顶采出萃取剂流量为2996kg/h(组成为萃取剂99.9％)，塔釜采出nmp流股流量为800kg/h(组成为nmp99.15％，其它有机杂质0.75％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

3)萃余相精馏塔为板式塔，理论板数为15块。萃余相精馏塔进料温度为常温，操作压力为绝压5kpa，塔釜温度为40℃，回流比为2。由塔顶采出脱盐纯水流量为150kg/h，塔釜采出氯化钠盐溶液流量为38kg/h(组成为水94.24％，其它有机杂质5.76％)，塔釜间歇排出精馏过程中热聚产生的少量重组分。

本发明中涉及的％如无特殊说明，均指的是重量百分比。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。