锂电池产业迅速发展,NMP市场需求扩大,
随着“碳达峰和碳中和”发展目标的提出,新能源汽车行业的迅猛发展。锂电池相比传统电池,具有体积小,重量轻,充电次数多,使用寿命长等优点成为新能源汽车动力电池的首选,在过去一年,其价格涨幅超过%。
锂电池生产工艺复杂,也涉及到多种原辅材料。其中,N-甲基吡咯烷酮在锂电池的生产中消耗巨大,价格一路上涨,已经从年年初的1.5万元/吨涨至4万元/吨以上。当前价格虽有所回落,但仍是居高不下。
什么是NMP?
NMP即N-甲基吡咯烷酮,是重要的化工原料,化学式为C5H9NO,为无色至淡黄色透明液体,具有毒性小、沸点高、溶解力出众、选择性强和稳定性好等优点。主要应用于涂料、锂电池、塑胶、化学生产药剂、农用化学制品、清除,清理和脱脂、聚合物溶剂以及聚合反应溶剂等领域。
NMP应用领域
1.涂料
NMP是一种无腐蚀性高boilerwith优良溶剂性能,化学和热电阻。因此,NMP提高了很多表面涂料系统的性能。特别是这些影响有利于干燥涂料,在相对较高温度下的硫化。NMP适用高度填充油漆的生产。因为它提高了流变性质,让油漆提高流动性和覆盖力.因此,涂料更均匀,无孔,无裂纹,表现出更大的耐性和较高的机械强度。
2.润滑油精制
润滑油溶剂精制过程中常用的溶剂有糠醛、酚和NMP等3种溶剂,但自上世纪80年代以来,国外大部分糠醛和酚的精制溶剂被NMP所取代。以NMP精制得到的润滑油基础油具有优异的性能,其黏度指数、氧化安定性、色度、气味和透明度等指标都得到了很好的改善,进而保证了基础油的品质达到天然石油基础油与加氢精制基础油的标准。但原料油中存在有机酸,在NMP的精制过程中,溶剂回收系统采用的是水蒸汽汽提,NMP与水互溶,所以在润滑油精制的升温过程中NMP易水解导致精制油的酸值上升,进而导致装置的腐蚀问题。但加入碱性物质乙醇胺可有效降低其酸值进而减缓装置的腐蚀速率;将SMo高钼钢以及F防腐剂应用于NMP精制装置,也具有很好的防腐效果。
3.芳纶纤维
芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”(PPTA)是当今世界耐高温纤维中发展最快、综合性能优良的高科技特种纤维,这种纤维柔软轻便,具有良好的绝缘性、耐酸耐碱和耐高温性能。因此被广泛运用于航空航天、国防、电子通讯等高科技领域。目前,以NMP为溶剂的低温溶液缩聚法是合成芳纶纤维最成熟的工艺方法,能够合成高比浓对数黏度的芳纶纤维。
4.锂电池
通常来说,锂电辅材主要包括溶剂和粘结剂,溶剂的主要作用是溶解正负极活性物质,而粘结剂的主要作用是将活性物质粘结在集流体上。其中,PVDF(聚偏氟乙烯)是最常用的正极粘结剂,而NMP是最常用的溶剂。在配料阶段,NMP作为PVDF的溶剂,参与浆料分散,形成介质均匀,在一定粘度范围内长时间保持稳定的浆料;在涂布阶段,NMP作为浆料的主要液体载体,能使浆料以稳定的厚度均匀涂覆在金属基材上;在涂覆烘烤阶段,NMP以稳定的速度从湿膜中挥发,形成孔径均匀的多孔微电极结构。
NMP回收利用
在国家政策的支持下,中国高分子材料产业快速发展,芳纶纤维、聚苯硫醚等行业对NMP的需求量快速增长。年中国NMP需求量超过55万吨。NMP在各应用领域消耗量大,产生大量NMP废水。回收废N-甲基吡咯烷酮进行循环再利用既能节省原材料成本,也很大程度减轻环境压力,顺应国家循环化经济的发展需求。
以芳纶行业为例,芳纶行业的NMP废水NMP含量大概在40-55%,氯化钙含量大概有5-10%。对该NMP废水现在主要的回收手段为蒸馏法,蒸馏法能耗高、回收率低(约80%),生成大量蒸馏残渣和无机盐,造成设备堵塞,并且后续还要面对固废处理的难题。
面对聚苯硫醚行业、芳纶行业和锂电池行业生产过程中产生的NMP废水,该如何更好的处理呢?
目前,通过合适的萃取,利用CWL-M系列连续逆流离心萃取机进行萃取,将NMP组分从NMP废水中提取出来,并将萃取相进行精馏分离,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,具有较好社会效益。