CN104084357A - 热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置，包括内循环管路，包括气体入口、内循环风机、气体加热器及气体出口，气体入口连通涂布机出气口，气体出口连通涂布机进气口；一支路，包括涂布机出气口、排放风机、气-气换热器的热气进出气口、空气冷却器、高温热泵之蒸发器、低温热泵之蒸发器、低温热泵之冷凝器、高温热泵之冷凝器、气-气换热器的冷气进出气口、气体入口；一分路，包括分路进气口、分子筛浓缩转轮的吸附区、处理风机、分路出气口，分路进气口连接低温热泵之蒸发器出气口，分路出气口连通涂布机的机头与机尾。本发明利用热泵回收有机溶剂的同时使气体温度升高达到了能源节约的目的，同时实现了节约涂布能源条件下的零排放。

Description

热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置
技术领域
 本发明涉及从涂布过程排气中回收有机溶剂的装置，具体为热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置。
背景技术
将一种材料利用涂布的方式涂覆到另外一种基材上是常用的工艺操作，锂电池正极极片的制造过程就是将电池正极材料与黏结极、导电剂与有机溶剂制成浆料后涂覆在铝泊上，然后烘干而成。
      图1是典型的涂布操作工作原理图。
      图1中含溶剂的浆料在加热后，浆料中的有机溶剂会挥发，为了保证涂布过程的安全，涂布操作中必须有一个排放含有机溶剂气体的过程。图1中1-7就是排放风机，图1中1-8是涂布过程内循环风机。
图1中b点是新鲜气体补入口，a是含有机溶剂气体的排放口。为了保证涂布过程中产生的含有机溶剂的气体不从浆料槽附近位置以及收卷装置所在位置逸出，a点排放的气体量通常大于从b点补充进涂布过程的气体量，部分气体从d点和c点进人涂布装置。从d点与c点进入涂布装置的气体也从a点排向大气。
涂布过程要求在一定的温度与湿度的条件下进行，同时，涂布过程也需要在气体洁净的条件下进行。所以，从d点和c点进入涂布机的空气的温度、湿度以及洁净度必须严格控制。
例如，锂电池正极制片要求在温度25℃左右，相对湿度20%左右的环境下进行，为了保证涂布车间的正压，必须向涂布车间补充温度25℃，相对湿度20%左右的干燥空气。在南方的夏天环境温度通常在35℃，相对湿度80%左右，将这温度与湿度条件下的空气调节成温度25℃，相对湿度20%，是需要消耗能源的，所以，减少涂布过程干燥气体的消耗是降低涂布过程能源消耗的重要手段。
另外，锂电池极片制造要求极片中水分含量低，从b点补充进涂布机气体中的含水量是影响极片中水分的重要因数，所以，从b点补充进涂布机气体最好也是干燥的。
最后，从a点排出的气体中含一定数量的有机溶剂，如果直接排放会造成资源浪费和污染环境。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种在节约涂布过程整体能源消耗的前提下，实现了涂布过程的零排放的热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现：
热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置，包括内循环管路，内循环管路依序连接气体入口、内循环风机、气体加热器及气体出口，气体入口连通涂布机出气口，气体出口连通涂布机进气口；内循环风机可以是多个，根据涂布机的大小数量不受到限制，其功能是使气体在通过气体加热器后先进入气体静压箱，然后经过喷嘴吹向需要干燥的物料，气体加热器功能是加热循环气体。
一支路，依序连接涂布机出气口、排放风机、气-气换热器的热气进出气口、空气冷却器、高温热泵蒸发器、低温热泵蒸发器、低温热泵冷凝器、高温热泵冷凝器、气-气换热器的冷气进出气口、气体入口，气体经气体入口进入内循环管路最终回流至涂布机进气口。
一分路，依序连接分路进气口、分子筛浓缩转轮的吸附区、处理风机、分路出气口，分路进气口连接低温热泵蒸发器出气口，分路出气口连通涂布机的涂布机的机头与机尾；此分路气体约为支路气体的20%。
高温热泵蒸发器、高温热泵压缩机、高温热泵冷凝器、高温热泵制冷膨胀阀组成一个完整的高温热泵装置，制冷剂为R142b或者含R142B的混合剂。
低温热泵蒸发器、低温热泵压缩机、低温热泵冷凝器、低温热泵制冷膨胀阀组成一个完整的低温热泵装置，制冷剂为R22或R134a或R407或R410常温制冷剂。
分子筛浓缩转轮的吸附区进气口的气体部分经分子筛浓缩转轮的冷却区、再生加热器、分子筛浓缩转轮的再生区、气体冷却器、再生风机回流至分路进气口。气体冷却器功能是冷却再生气体，使气体中的有机溶剂冷凝。
本发明通过上述的结构设置，具有如下优点：
1、经过分子筛浓缩转轮处理的气体量只有总排气量的的1/4，转轮再生消耗的能源大幅度下降；
2、经过热泵装置处理后的气体温度大幅度提高，涂布机能源消耗大幅度下降；
3、没有气体向外界排放，涂布过程不消耗干燥空气，干燥空气处理成本为零；
4、进分子筛浓缩转轮前气体温度低由此气体中有机溶剂含量低，所以经过转轮处理后的空气中有机溶剂含量在1-3mg/m3，该部分气体可以作为直接送到涂布机的机头与机尾。
5、根据热泵工作原理，含有机溶剂的气体经过热泵装置时获得的热量等于溶剂冷凝释放的冷凝潜热和压缩机工作消耗的功率，利用热泵回收有机溶剂时，虽然压缩机消耗电功率，但是，热泵可以获得比压缩机消耗的电功率更加多的热量，所以，利用热泵回收有机溶剂以实现能源节约。
本发明实现了节约涂布能源条件下的零排放。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为现有的传统的涂布装置结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。       
具体实施方式
本发明为热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置，如图2所示，包括浆料槽1-1、放卷装置1-2、涂浆装置1-3、涂布机1、收卷装置1-6、热风喷嘴1-4、气体静压箱1-5，涂布机1下部设有出气口11，上部设有进气口12，涂布机的物料进口d与出口c,一内循环管路依序连接气体入口81、内循环风机8、气体加热器9及气体出口91，气体入口81连通涂布机出气口11，气体出口91连通涂布机进气口12, 内循环风机8可以是多个，根据涂布机的大小数量不受到限制，气体加热器9功能是加热循环气体。
一支路，依序连接涂布机出气口11、排放风机7、气-气换热器23的热气进出气口、空气冷却器11、高温热泵蒸发器12、低温热泵蒸发器13、低温热泵冷凝器15、高温热泵冷凝器16、气-气换热器23的冷气进出气口、气体入口81；此支路上的气体经排放风机7排出、排出的气体先经过气-气换热器23降温后，再经过空气冷却器11,冷却后的气体中含一定数量的有机溶剂，经过高温热泵蒸发器12、低温热泵蒸发器13进一步冷却，气体中的有机溶剂会部分冷凝，经过冷却后的气体被分成两个部分，约80%左右的气体经过低温热泵冷凝器15、高温热泵冷凝器16加热，气体温度最高可以达到80℃左右后，再经气-气换热器23进一步加热由内循环风机8送入涂布机进气口12。
一分路，依序连接分路进气口29、分子筛浓缩转轮22的吸附区、处理风机10、分路出气口30，分路进气口29连接低温热泵蒸发器13出气口，分路出气口30连通涂布机的物料进口与出口；约20%左右的气体经过分子筛浓缩转轮22的吸附区理后作为洁净空气从d与c点送入涂布机的机头与机尾。
热泵装置可以是多个独立运行的热泵组成，图2中是含两个独立运行的热泵的组成，其中一个是高温热泵，另外一个是低温热泵。
高温热泵由高温热泵蒸发器12、高温热泵压缩机14、高温热泵冷凝器16、高温制冷膨胀阀17组成，制冷剂为R142b或者含R142B的混合剂。
低温热泵由低温热泵蒸发器13、低温热泵压缩机19、低温热泵冷凝器15、低温制冷膨胀阀18组成，制冷剂为R22或R134a或R407或R410常温制冷剂。
分子筛浓缩转轮22的吸附区进气口的气体部分经分子筛浓缩转轮22的冷却区、再生加热器21、分子筛浓缩转轮22的再生区、气体冷却器20、再生风机24回流至分路进气口29。气体冷却器20功能是冷却再生气体，使气体中的有机溶剂冷凝。
根据热泵工作原理，含有机溶剂的气体经过热泵装置时获得的热量等于溶剂冷凝释放的冷凝潜热和压缩机工作消耗的功率，利用热泵回收有机溶剂时，虽然压缩机消耗电功率，但是，热泵可以获得比压缩机消耗的电功率更加多的热量，所以，利用热泵回收有机溶剂可以实现能源节约。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.热泵与分子筛吸附转轮联合循环有机溶剂回收装置，其特征在于: 包括内循环管路，所述内循环管路依序连接气体入口（81）、内循环风机（8）、气体加热器（9）及气体出口（91），气体入口（81）连通涂布机出气口（11），气体出口（91）连通涂布机进气口（12）；
一支路，所述支路依序连接涂布机出气口（11）、排放风机（7）、气-气换热器（23）的热气进出气口、空气冷却器（11）、高温热泵蒸发器（12）、低温热泵蒸发器（13）、低温热泵冷凝器（15）、高温热泵冷凝器（16）、气-气换热器（23）的冷气进出气口、气体入口（81），气体经气体入口（81）进入内循环管路最终回流至涂布机进气口（12）；
一分路，所述分路依序连接分路进气口（29）、分子筛浓缩转轮（22）的吸附区、处理风机（10）、分路出气口（30），分路进气口（29）连接低温热泵蒸发器（13）出气口，分路出气口（30）连通涂布机的机头与机尾；
高温热泵蒸发器（12）、高温热泵压缩机（14）、高温热泵冷凝器（16）、高温热泵制冷膨胀阀（17）组成一个完整的高温热泵装置，制冷剂为R142b或者含R142B的混合剂；
低温热泵蒸发器（13）、低温热泵压缩机（19）、低温热泵冷凝器（15）、低温热泵制冷膨胀阀（18）组成一个完整的低温热泵装置，制冷剂为R22或R134a或R407或R410常温制冷剂；
分子筛浓缩转轮（22）的吸附区进气口的气体部分经分子筛浓缩转轮（22）的冷却区、再生加热器（21）、分子筛浓缩转轮（22）的再生区、气体冷却器（20）、再生风机（24）回流至分路进气口（29）。
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