[发明专利]有机溶剂纯化系统和方法

说明书

从包含N‑甲基‑2‑吡咯烷酮(NMP)等1个大气压下的沸点超过100℃的有机溶剂和水的混合液中将有机溶剂分离并纯化的有机溶剂纯化系统和方法，具备：加热器，其对混合液进行加热；渗透气化装置，其具备渗透气化膜，设置于加热器的后段，且将有机溶剂和水分离；减压蒸发釜，其中供给从渗透气化装置的浓缩侧回收的有机溶剂；和，第1配管，其将在减压蒸发釜中气化的有机溶剂供给至加热器作为加热器的热源；所述渗透气化装置由第1渗透气化装置和供给从所述第1渗透气化装置的浓缩侧排出的液体的第2渗透气化装置以串联的方式连接而构成，从所述第2渗透气化装置的浓缩侧回收的所述有机溶剂被供给至所述减压蒸压釜；第2配管，其将从所述第2渗透气化装置的透过侧排出的液体循环至所述第1渗透气化装置的前段。

本申请是申请日为2015年7月22日(优先权日为2014年7月29日)、申请号为CN201580015456.8、发明名称为“有机溶剂纯化系统和方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及从以N-甲基-2-吡咯烷酮(以下，也记作NMP)为代表的有机溶剂和水的混合液中分离有机溶剂并纯化的系统和方法，特别是涉及使用渗透气化法的有机溶剂纯化系统和方法。

背景技术

有机溶剂中存在对水具有高溶解度的物质。使用这样的水溶性的有机溶剂后进行回收并再利用的情况下，大多将有机溶剂和水的混合液回收，因此，必须将成为再利用对象的有机溶剂从该混合液中分离并纯化。回收后的混合液除了有机溶剂和水之外，例如还有包含离子性物质、微粒等杂质的可能性。另外，根据有机溶剂的使用形态、回收形态，混合液也包含溶存氧气、溶存二氧化碳等溶存气体。

对水具有高溶解度的有机溶剂之一即NMP例如在锂离子二次电池的制造工序中将分散有电极活性物质等颗粒的浆料涂布于电极集电体上并使其干燥而形成电极时作为浆料的分散介质被广泛使用。使浆料干燥时回收NMP，回收后的NMP纯化后可以再利用。NMP的回收中，将经过气化的NMP例如通过水洗涤器进行回收。因此，NMP以混合有NMP和水的混合液的形式被回收。此时，回收后的混合液中的NMP浓度为70～90质量％左右。另外，由于使用水洗涤器，所以混合液中溶存有来自大气的氧气、二氧化碳。

一直以来，作为从有机溶剂和水的混合液中将有机溶剂分离并回收的方法，已知有蒸馏法，特别常用将混合液减压并蒸馏的减压蒸馏法。然而，蒸馏法或者减压蒸馏法存在如下课题：需要巨大的能量，而且想要将有机溶剂纯化至期望的纯度时需要大规模的蒸馏设备。因此，作为无需大规模的设备且节省能量性能优异的分离方法，已知有渗透气化(Pervaporation：PV)法。

对于渗透气化法，使用对于分离处理对象的成分、例如水分具有亲和性的分离膜，使包含该对象成分的混合液、例如有机溶剂和水的混合液流入分离膜的供给侧，在分离膜的透过侧进行减压或者流入非活性气体，从而通过分离膜中的各成分的透过速度差进行分离。将渗透气化法中使用的分离膜也称为渗透气化膜。作为用于使水分透过的分离膜，例如可使用沸石膜。如果通过分离膜仅将水分移动至透过侧，则有机溶剂会残留在分离膜的供给侧，可以回收有机溶剂。通过渗透气化法进行水分和有机溶剂的分离时，为了效率良好地进行分离而必须加热。另外，作为将有机溶剂中所含的离子性杂质去除的方法，例如已知有使用离子交换树脂的方法。

专利文献1中，作为从NMP和水的混合液中分离NMP的NMP分离系统，公开了：使用渗透气化装置，且在渗透气化装置的后段设有离子交换装置的系统。