N-甲基吡咯烷酮（NMP）的行业前景及工艺技术

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一种非质子溶剂，具有高极性、高沸点、低粘度、低挥发性、热化学稳定性高的特点，作为高性能的溶剂，广泛应用于锂离子电池生产、聚合物合成、电子化学品、绝缘涂料等多个领域。

NMP 来源可分为两类：合成 NMP 和回收 NMP。合成 NMP 是指通过化学合成获得的 NMP 产品。工业生产路线是以γ-丁内酯（GBL）和一甲胺为原料缩合生产 NMP 产品。NMP 回收是指对用作溶剂的 NMP 废液进行回收和提纯后的循环利用。

NMP 市场巨大且呈上升趋势
近 5-10 年来，由于锂电池行业的快速发展，NMP 消费规模迅速增长。2022 年，我国 NMP 消费量约为 152 万吨，其中锂电领域消费量约为 142.8 万吨，约占我国总消费量的 94.0%。随着新能源汽车市场的不断扩大，对锂电池的需求也随之增加。预计到 2025 年，中国的 NMP 消费量将达到 344 万吨。2022 年至 2025 年，消费量的年复合增长率约为 31.3%。NMP 除用于锂离子电池领域外，在电子化学品领域还可用作光刻胶去除液和半导体显示面板清洗剂。在聚合物合成中，它可用作对位芳纶、聚苯硫醚（PPS）和聚酰亚胺（PI）等特种聚合物的反应溶剂。

NMP 合成技术
在 NMP 合成中，大多数制造商使用 1，4-丁二醇（BDO）脱氢生成 GBL，然后氨化和缩合生成 NMP。三菱化学公司使用马来酸酐氢化法生产 GBL，然后进行氨化和缩合生产 NMP。
NMP 工业化生产实现较早，生产工艺成熟。目前，世界上生产 NMP 的工业技术路线主要是 GBL 和一甲胺缩合 NMP。根据反应条件的不同，可分为非催化反应和催化反应，前者是大多数生产企业采用的生产工艺。
GBL 和一甲胺无催化剂缩合 NMP 是由 E. path 等人于 1936 年开发的，首先由德国的 BASF 和美国的 GAF 实现了工业化生产，是目前最常用的 NMP 生产技术。由于非催化 NMP 生产过程往往需要高温、高压，对设备要求高，能耗大，而使用催化剂可以降低反应条件，节约能源。因此，近年来国内外许多研究人员开始关注催化剂在这一工艺中的作用。2008 年，韩国梨树化学采用 ZSM 分子筛催化合成技术，在一定程度上降低了反应条件。

在中国，中石化使用 Cu-Zn-Cr-Zr 作为催化剂，用于 BDO 脱氢和胺化生产 NMP。虽然该催化工艺具有明显的优势，但由于一些工程问题（如催化剂寿命等），目前工业应用很少。

NMP 的生产采用催化工艺，麦格化学自主研发的新型沸石 ZSM 复合稀土铈催化剂可有效加快中间体 NMH 的闭环速度。

NMP 回收和净化市场前景广阔
NMP 行业的进入门槛并不高，因为下游锂电行业持续繁荣，越来越多的企业开始生产 NMP，行业规模越来越大。作为溶剂的 NMP 大部分可以回收利用，既节约了成本，又减少了对环境的影响。行业数据显示，生产 1GWh 动力电池需要 1,500 吨 NMP。随着国内动力电池产量的快速增长，NMP 的回收和提纯市场也迅速发展起来。自 2021 年起，NMP 回收提纯市场迎来爆发式增长，同年，国内一大批 NMP 回收提纯装置陆续上马，年回收总量超过 40 万吨。根据 2022 年动力电池的生产趋势，全年将有 82.5 万吨 NMP 需要回收提纯，预计回收提纯能力将超过 100 万吨。
目前，新能源汽车已成为主流发展趋势，中国是最大的新能源汽车和动力电池生产市场和消费市场，预计未来几年，将以每年 20% 至 30% 的速度增长，NMP 循环净化仍具有良好的市场发展潜力。

回收 NMP 主要分为两种模式，一种是 NMP 用户自己回收，形成内部循环，另一种是委托厂家精制，或购买厂家精制的 NMP 产品。在 NMP 生产企业中，有专门生产合成产品或回收产品的企业，也有同时具备合成和回收能力的企业。

NMP 回收技术
NMP 回收净化技术包括回收和净化两部分，目前 NMP 尾气回收的主要处理工艺有：冷凝+蜂窝轮吸附工艺、冷凝+水喷淋工艺和多级水喷淋工艺。

1. 冷凝+吸附工艺：先将涂层尾气冷却，收集大部分 NMP，然后通过吸附流道将尾气处理达标，解吸后的尾气返回前端。
   2、水喷涂工艺：利用 NMP 的水溶性特点，用水吸收 NMP，使废气达标排放。每种工艺都有其适用范围和优缺点，需要根据实际生产情况和工程经验进行选择。当 NMP 从尾气转移到水溶液或冷凝成液体时，会形成 NMP 废液，其纯度往往不能满足电池生产的要求，需要进一步净化后才能重新使用。

NMP 纯化技术
NMP 废液中一般含有 NMP、水、胺等有机杂质，由于电池级 NMP 直接用于电极生产，为了保持电池的一致性，对回收的纯度要求很高。
目前，主流的电子级 NMP 回收采用的是精馏技术，所不同的是工艺和核心设备设计不同，所能达到的产品质量和回收率也不同。在 NMP 价格高、消耗大的背景下，选择高质量、高收率、低消耗的净化工艺是大势所趋。

在国内，天津中孚环保NMP废液净化系统采用预处理技术、精密蒸馏技术、高精度过滤吸附、传热网络优化等核心技术和工艺强化技术，将NMP溶剂净化至电池级。据悉，中孚环保是国内最早开发NMP提纯技术的企业之一，早在2014年就与比亚迪合作开展NMP溶剂提纯及资源化利用技术研发和成果转化，在国内率先建成NMP溶剂提纯装置，实现了NMP在工厂的提纯再利用。此后，一批 NMP 溶剂净化项目相继投产，相关案例达 30 多个。先后与比亚迪、亿纬锂能、海辰新能源、邦普循环等多家锂电池行业龙头企业合作，在 NMP 纯化领域拥有良好的市场口碑。