《N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術要求》征求意見稿

1T/TMACXXX—2024N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術要求本文件規(guī)定了N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術的工作要求、工作流程、工作步驟、技術要求與檢測方法等。本文件適用于化工、制藥、電子材料及新能源等行業(yè)中涉及的N-甲基吡咯烷酮溶劑，并采用蒸餾與萃取結(jié)合法、雙塔連續(xù)精餾法、多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法三種提純工藝的回收與再利用過程。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T616化學試劑沸點測定通用方法GB/T618化學試劑結(jié)晶點測定通用方法GB/T6283化工產(chǎn)品中水分含量的測定卡爾.費休法（通用方法）GB/T6324.2有機化工產(chǎn)品試驗方法第2部分:揮發(fā)性有機液體水浴上蒸發(fā)后干殘渣的測定GB/T6678化工產(chǎn)品采樣總則GB/T6680液體化工產(chǎn)品采樣通則GB/T9724化學試劑pH值測定通則GB/T27563工業(yè)用N-甲基-2-吡咯烷酮GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范(附條文說明)3術語和定義GB/T27563中界定的術語和定義適用于本文件。4工作要求4.1環(huán)境要求N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術的環(huán)境要求，詳見表1。表1N-甲基吡咯烷酮回收液提純環(huán)境要求環(huán)境要求蒸餾與萃取結(jié)合法雙塔連續(xù)精餾法多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法通風要求應配備良好的機械通風系統(tǒng)，防止溶劑蒸氣積聚全封閉通風系統(tǒng)設置通風設備，保持尾氣吸收系統(tǒng)正常運行環(huán)境溫度15～3015～3010～25環(huán)境濕度防火要求配備滅火器、防火墻、防靜電設施采用耐高溫材料及防火涂層所有設備應接地，防止靜電火花產(chǎn)生2T/TMACXXX—2024環(huán)境要求蒸餾與萃取結(jié)合法雙塔連續(xù)精餾法多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法防爆要求設置防爆電氣設備及報警裝置防爆區(qū)域符合GB50058相關規(guī)定含溶劑區(qū)域應采用防爆型照明及通風設備廢氣排放要求廢氣應經(jīng)活性炭或濕式吸收塔處理后排放輕組分氣體應集中冷凝回收，未冷凝部分應達標排放尾氣應經(jīng)過吸收塔處理噪聲控制（dB）泄漏監(jiān)測配備液位報警及泄漏檢測裝置設置壓力泄放閥和在線氣體監(jiān)測設備吸收塔和精餾塔應安裝泄漏報警系統(tǒng)防護設施操作區(qū)域應配備防護屏、溢流槽和泄漏回收裝置設備周圍應設置防護欄及溢流容器配備緊急噴淋裝置及個人防護裝備安全標識設置警示標志（易燃、禁止煙火、危險化學品）配備明顯的防火防爆和緊急疏散標志安裝指示標牌，包括緊急停機按鈕位置光照要求室內(nèi)自然光結(jié)合防爆燈光，照度300lx～500lx使用防爆燈具，照度500lx防爆型冷光源燈，照度300lx～400lx4.2人員要求4.2.1人員行業(yè)資質(zhì)要求技術人員應具備化學工程與工藝或環(huán)境工程等相關領域的專業(yè)背景，持有化工操作三級以上或高級工程師資格證書，并具備至少3年的化工操作相關經(jīng)驗，熟悉N-甲基吡咯烷酮回收及提純工藝的各個流程和控制參數(shù)，能夠準確操作精餾塔、冷凝器、吸收塔等設備。4.2.2防護設備要求技術人員應配備防靜電工作服、防護手套、防護眼鏡、防毒面具等個人防護裝備等，進入操作區(qū)域前應穿戴耐腐蝕防護鞋，操作高溫設備應使用隔熱手套。4.3設備要求N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術的設備要求，詳見表2。表2N-甲基吡咯烷酮回收液提純設備要求提純方法設備類型校準與檢定要求精度要求蒸餾與萃取結(jié)合法蒸餾塔（20～30層，316L不銹鋼）、萃取塔（耐腐蝕材質(zhì)）、冷凝器（高效換熱器）、結(jié)晶裝置、離心分離機/過濾裝置、真空干燥機蒸餾塔溫控儀表每6個月校準，誤差±1℃;萃取塔液位計/流量計每3個月檢定，誤差±2%；冷凝器壓力表每年檢定，誤差±蒸餾塔溫控±1℃;萃取塔溶劑分配±5%；冷凝器溫控±0.5℃;干燥機濕度≤1%雙塔連續(xù)精餾法脫輕塔和脫重塔（雙塔結(jié)構(gòu)，20層/30層，鈦合金或玻璃襯里）冷凝器、再沸器、回流罐、產(chǎn)品泵脫輕塔和脫重塔溫控儀表每3個月校準，誤差±1℃;冷凝器/再沸器壓力表每6個月檢定，誤差±5%；產(chǎn)品泵流量計每年檢定，誤差±精餾塔溫控±1℃;再沸器溫度±0.5℃;產(chǎn)品泵流量±2%多級循環(huán)冷卻與精餾法吸收塔（液氣比3:1至5:1，聚四氟乙烯）、精餾塔（雙段精餾，20~30層）、冷卻裝置、除沫器、產(chǎn)品分液罐、緩沖罐吸收塔液位計/流量計每季度檢定，誤差±5%；精餾塔溫控儀表每半年校準，誤差±1℃;吸收塔液氣比±2%；精餾塔溫控±1℃;冷卻裝置溫控±0.5℃;分液罐液位控制±3%3T/TMACXXX—2024提純方法設備類型校準與檢定要求精度要求冷卻裝置溫控系統(tǒng)每年檢定，誤差±0.5℃5工作流程N-甲基吡咯烷酮回收液提純技術的工作流程，如圖1～圖3所示。5.1蒸餾與萃取結(jié)合法圖1蒸餾與萃取結(jié)合法工作流程5.2雙塔連續(xù)精餾法圖2雙塔連續(xù)精餾法工作流程5.3多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法4T/TMACXXX—2024圖3多級循環(huán)冷卻與精餾法工作流程6工作步驟6.1蒸餾與萃取結(jié)合法6.1.1分離6.1.1.1準備分離裝置（包括萃取塔、分配器、溶劑等）。6.1.1.2將廢棄液體N-甲基吡咯烷酮與雜質(zhì)（如水、溶劑、其他有機物等）混合。6.1.1.3使用合適的溶劑進行萃取，確保N-甲基吡咯烷酮與其他成分有效分離。6.1.1.4將液體置于蒸餾塔中，逐步加熱至沸點，將N-甲基吡咯烷酮和雜質(zhì)分離。6.1.1.5分離后的N-甲基吡咯烷酮液體進入下一個步驟，雜質(zhì)則排出或處理。6.1.2精餾6.1.2.1將分離得到的N-甲基吡咯烷酮溶液注入精餾塔。6.1.2.2設置合適的溫度與壓力，使N-甲基吡咯烷酮和雜質(zhì)分層蒸發(fā)。6.1.2.3調(diào)整塔內(nèi)的溫度梯度，確保較低沸點雜質(zhì)優(yōu)先蒸發(fā)并冷凝，較高沸點的N-甲基吡咯烷酮留在塔底。6.1.2.4精餾過程中進行多次分餾，提高N-甲基吡咯烷酮的純度。6.1.2.5收集精餾出的高純度N-甲基吡咯烷酮液體，進入冷凝階段。6.1.3冷凝6.1.3.1將蒸發(fā)的N-甲基吡咯烷酮氣體通過冷凝器。6.1.3.2調(diào)節(jié)冷凝器的溫度，將氣體N-甲基吡咯烷酮轉(zhuǎn)化為液態(tài)。6.1.3.3冷凝后的液體通過管道收集，進行進一步處理或儲存。6.1.4結(jié)晶6.1.4.1將冷凝后的N-甲基吡咯烷酮液體進行降溫處理，使其進入結(jié)晶狀態(tài)。6.1.4.2控制結(jié)晶溫度和冷卻速率，促進N-甲基吡咯烷酮的結(jié)晶。6.1.4.3將結(jié)晶體與母液分離，確保獲得純度較高的晶體N-甲基吡咯烷酮。6.1.4.4過濾或離心分離得到的N-甲基吡咯烷酮晶體，去除殘余雜質(zhì)。6.1.5干燥6.1.5.1將結(jié)晶得到的N-甲基吡咯烷酮晶體置于干燥裝置（如真空干燥機或冷凍干燥機）。6.1.5.2控制溫度和濕度，確保去除結(jié)晶體中的水分或溶劑。6.1.5.3干燥至所需的殘余水分含量，以確保N-甲基吡咯烷酮的穩(wěn)定性和高質(zhì)量。6.1.6貯存和包裝6.1.6.1將干燥后的純化N-甲基吡咯烷酮轉(zhuǎn)移至適當?shù)膬Υ嫒萜髦?，確保儲存容器密封，避免污染。6.1.6.2對純化N-甲基吡咯烷酮進行包裝，標注相關信息，確保安全運輸和長期保存。6.1.6.3貯存環(huán)境需要控制溫度、濕度，以保證N-甲基吡咯烷酮的穩(wěn)定性。6.2雙塔連續(xù)精餾法5T/TMACXXX—20246.2.1脫輕塔進料6.2.1.1將N-甲基吡咯烷酮回收液通過進料泵增壓，送入脫輕塔中部進行精餾。6.2.1.2通過精餾分離，得到脫輕塔的輕組分和重組分。6.2.2脫輕塔操作6.2.2.1脫輕塔輕組分通過精餾段向脫輕塔頂部聚集。6.2.2.2輕組分經(jīng)過脫輕塔冷凝器冷凝后，進入脫輕塔回流罐。6.2.2.3部分冷凝后的輕組分作為回流返回脫輕塔上部，保持塔內(nèi)的操作穩(wěn)定。6.2.2.4剩余部分作為輕組分產(chǎn)品采出。6.2.3脫重塔進料6.2.3.1脫輕塔重組分通過脫輕塔提餾段向脫輕塔底部聚集。6.2.3.2部分重組分經(jīng)過脫輕塔再沸器加熱后返回脫輕塔下部，以維持塔內(nèi)熱平衡。6.2.3.3剩余部分作為脫重塔進料送入脫重塔中部進行精餾。6.2.4脫重塔操作6.2.4.1脫重塔輕組分通過精餾段向脫重塔頂部聚集。6.2.4.2輕組分依次經(jīng)過脫輕塔再沸器換熱和脫重塔冷凝器冷凝后，進入脫重塔回流罐。6.2.4.3部分冷凝后的輕組分作為回流返回脫重塔上部，以維持塔內(nèi)的操作穩(wěn)定。6.2.4.4另外部分作為N-甲基吡咯烷酮產(chǎn)品采出。6.2.5重組分處理6.2.5.1脫重塔重組分在塔底聚集。6.2.5.2通過脫重塔塔底泵增壓，部分重組分作為重組分產(chǎn)品采出。6.2.5.3剩余部分經(jīng)過脫重塔再沸器加熱后返回脫重塔下部。6.3多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法6.3.1吸收與冷卻6.3.1.1將含N-甲基吡咯烷酮的尾氣通過進料風機增壓，送入吸收塔下部。6.3.1.2吸收塔內(nèi)的凈化液從上部流入，與尾氣逆向接觸。6.3.1.3經(jīng)至少三級循環(huán)冷卻裝置對吸收塔中的吸收液進行循環(huán)冷卻，促使尾氣中的N-甲基吡咯烷酮被有效吸收。6.3.1.4通過吸收過程，得到達標排放的尾氣和含N-甲基吡咯烷酮的吸收液。6.3.2精餾塔操作6.3.2.1將含N-甲基吡咯烷酮的吸收液送入精餾塔中部進行精餾。6.3.2.2吸收液在精餾段中分離，輕組分向塔頂聚集。6.3.2.3輕組分通過塔頂冷凝器冷凝，進入回流罐。6.3.2.4經(jīng)回流泵增壓后，部分輕組分返回精餾塔中部作為回流液。6.3.2重組分通過提餾段向精餾塔底部聚集。6.3.3產(chǎn)品收集6.3.3.1重組分在塔底經(jīng)過除沫器脫除大液滴，確保精餾塔內(nèi)操作穩(wěn)定。6.3.3.2經(jīng)產(chǎn)品分液罐脫除小液滴，進一步凈化重組分。6.3.3.3重組分通過產(chǎn)品冷凝器冷凝后，進入產(chǎn)品緩沖罐儲存。6.3.3.4經(jīng)產(chǎn)品泵增壓后，將純化的N-甲基吡咯烷酮產(chǎn)品采出。7技術要求7.1蒸餾與萃取結(jié)合法蒸餾與萃取結(jié)合法的技術要求，詳見表3.表3蒸餾與萃取結(jié)合法技術要求工作環(huán)節(jié)技術要求6T/TMACXXX—2024工作環(huán)節(jié)技術要求分離使用萃取塔：塔內(nèi)壓力1bar～2bar，溫度20℃~30℃;萃取液流速：10L/h～50L/h；溶劑與廢液的體積比：1:2～1:3；分配器設置：間隔1～2min添加溶劑，確保N-甲基吡咯烷酮充分分配；蒸餾塔溫度：180℃~200℃。精餾精餾塔溫度：上塔口120℃~140℃,下塔口180℃~200℃;塔內(nèi)壓力：0.1bar～0.5bar；塔板數(shù)：20層～30層；溫度梯度控制：每升降溫度≤10℃;分餾次數(shù)：至少2次，提高純度。冷凝冷凝器溫度：10℃~20℃;冷凝器壓力：常壓或略低于常壓；冷卻水溫度：10℃~15℃;冷凝時間：30min～60min。結(jié)晶結(jié)晶溫度：-5℃~0℃;冷卻速率：0.5℃/min～1℃/min；結(jié)晶時間：4h～6h；結(jié)晶體純度：≥99%；分離方式：離心或過濾。干燥干燥溫度：40℃~50℃;濕度：≤1%；干燥時間：6h～12h；干燥設備：真空干燥機或冷凍干燥機；殘留溶劑含量：≤0.1%。貯存和包裝儲存溫度：5℃~25℃;儲存濕度：≤50%；7.2雙塔連續(xù)精餾法雙塔連續(xù)精餾法的技術要求，詳見表4.表4雙塔連續(xù)精餾法技術要求工作環(huán)節(jié)技術要求脫輕塔進料進料泵增壓：0.5MPa～2MPa；進料溫度：20℃~30℃;進料流速：10L/h～50L/h；脫輕塔進料位置：塔中部；進料濃度：N-甲基吡咯烷酮含量≥90%。脫輕塔操作精餾塔溫度：上塔口100℃~120℃,下塔口160℃~180℃;回流液流量：15L/h～30L/h；冷凝器溫度：15℃~20℃;輕組分采出量：10%～20%作為產(chǎn)品；輕組分回流量：80%～90%。脫重塔進料進料溫度：150℃~170℃;進料流量：10L/h～30L/h；7T/TMACXXX—2024工作環(huán)節(jié)技術要求進料位置：脫輕塔重組分送入脫重塔中部；進料濃度：N-甲基吡咯烷酮含量≥85%。脫重塔操作精餾塔溫度：上塔口110℃~130℃,下塔口180℃~200℃;回流液流量：10L/h～20L/h；冷凝器溫度：20℃~25℃;輕組分采出量：15%～25%作為N-甲基吡咯烷酮產(chǎn)品；輕組分回流量：75%～85%。重組分處理重組分聚集溫度：180℃~200℃;塔底泵增壓：1MPa～3MPa；重組分采出量：5%～15%作為重組分產(chǎn)品；重組分再沸器溫度：200℃~220℃;處理時間：10min～30min。7.3多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法的技術要求，詳見表5.表5多級循環(huán)冷卻與精餾結(jié)合法技術要求工作環(huán)節(jié)技術要求吸收與冷卻進料風機增壓：0.5MP～2MPa；吸收塔溫度：20℃~30℃;吸收塔壓力：常壓；吸收塔進料流量：10L/h～50L/h；吸收液流量：20L/h～100L/h；循環(huán)冷卻裝置溫度：5℃~15℃;吸收塔液氣比：3:1～5:1；吸收液PH值：5～7。精餾塔操作精餾塔進料流量：10L/h～30L/h；精餾塔溫度：上塔口100℃~120℃,下塔口160℃~180℃;精餾塔壓力：0.1bar～0.5bar；回流液流量：15L/h～30L/h；輕組分采出率：10%～20%作為產(chǎn)品；重組分進料濃度：N-甲基吡咯烷酮含量≥85%。產(chǎn)品收集除沫器操作壓力：常壓；除沫器流量：5L/h～15L/h；產(chǎn)品分液罐溫度：15℃~25℃;產(chǎn)品冷凝器溫度：20℃~25℃;產(chǎn)品冷凝器壓力：常壓；產(chǎn)品冷凝液流量：10L/h～20L/h；產(chǎn)品緩沖罐溫度：5℃~25℃;產(chǎn)品泵增壓：1MPa～3MPa；純化產(chǎn)品采出量：15%～25%。8檢測方法8.1蒸餾與萃取結(jié)合法8T/TMACXXX—2024蒸餾與萃取結(jié)合法的檢測方法，詳見表6。表6蒸餾與萃取結(jié)合法檢測方法檢測項目檢測方法萃取塔壓力GB/T27563萃取塔溫度GB/T27563萃取液流速GB/T27563溶劑與廢液體積比GB/T6678GB/T27563分配器設置GB/T6678GB/T27563蒸餾塔溫度GB/T616精餾塔溫度GB/T616塔內(nèi)壓力GB/T616塔板數(shù)GB/T27563回流比GB/T27563溫度梯度控制GB/T616分餾次數(shù)GB/T616冷凝器溫度GB/T27563冷凝器壓力GB/T27563冷卻水溫度GB/T27563冷凝時間GB/T27563結(jié)晶溫度GB/T618冷卻速率GB/T618結(jié)晶時間GB/T618結(jié)晶體純度GB/T618分離方式GB/T6189T/TMACXXX—2024檢測項目檢測方法干燥溫度GB/T6324.2濕度GB/T6324.2干燥時間GB/T6324.2干燥設備GB/T6324.2殘留溶劑含量GB/T6324.28.2雙塔連續(xù)精餾法雙塔連續(xù)精餾法的檢測方法，詳見表7。表7雙塔連續(xù)精餾法檢測方法檢測項目檢測標準進料泵增壓GB/T616GB/T27563進料溫度GB/T616GB/T27563進料流速GB/T616GB/T27563脫輕塔進料位置GB/T616GB/T27563進料濃度GB/T616GB/T27563精餾塔溫度GB/T6324.2回流比GB/T6324.2回流液流量GB/T6324.2冷凝器溫度GB/T6324.2輕組分采出量GB/T6324.2輕組分回流量GB/T6324.2進料溫度（脫重塔）GB/T616進料流量（脫重塔）GB/T66