CN107051100B - 干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回收对含有有机溶剂的被干燥物进行干燥的干燥机的排气中所含的有机溶剂蒸汽，并控制初始成本和运转成本的干燥装置。本发明中，使涂布干燥机的排气通过VOC浓缩转子的脱附区，使出自该脱附区的空气通过显热交换转子后将其冷却，使出自该显热交换转子的空气通过进行VOC冷凝回收的冷却盘管，使出自该冷却盘管的空气通过VOC浓缩转子的吸附区，使出自该吸附区的空气通过显热交换转子后对其进行加热，使出自该显热交换转子的空气通过加热盘管，以用于涂布干燥机的干燥用供气。并且，由于在将有机溶剂进行冷却冷凝的冷却盘管和将净化空气作为涂布干燥机的供气而进行加热的加热盘管中采用了热泵，因此干燥装置整体实现节能。

Description

干燥装置
技术领域
本发明涉及一种使通过涂布机等涂布于薄膜等的材料干燥的涂布干燥机。
背景技术
以往，在锂离子电池等化学电池的电极或磁记录介质的制造工序等中，通过以在基材(典型的是金属箔)的主面或两面，将涂布液以膜形状每规定面积涂布规定重量的方式构成的膜涂布装置等来涂布浆料状的处理剂之后，在干燥炉中使处理剂所含的溶剂蒸发并干燥，并使处理剂的固体成分与基材固结，从而在基材主面或两面形成处理膜。
作为热处理系统提出有如专利文献1中所记载的热处理系统，所述热处理系统中组装有能够抑制用于该涂布处理后的干燥炉(以下，称为“涂布干燥机”)的热风消耗量的增大，并且能够高效地干燥涂布膜的干燥装置。
并且，作为用于锂离子二次电池的电极板，有利用将均匀地分散有活性物质、粘结剂、导电材料等的溶剂以糊状进行混炼的物质制造的电极板。含有该电极活性物质的糊状涂布材料涂布于金属箔等基材，之后在涂布干燥机中干燥涂布材料的溶剂。作为溶剂，广泛使用例如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)等有机溶剂。作为抑制回收该有机溶剂时所需的成本的溶剂回收系统，提出有如专利文献2中所记载的溶剂回收系统。
另外，作为回收这种排气中所含的挥发性有机化合物(以下称为VOC)的方法，提出有如专利文献3中记载的方法，即利用与水的液-气体直接接触，将水进行冷凝或吸附来回收VOC。
专利文献1：日本特开2012-172960号公报
专利文献2：日本特开2012-139657号公报
专利文献3：日本特开2004-230265号公报
专利文献1中所公开的热处理系统，为了对被涂布处理的基材表面吹送摄氏50～300℃(以下，温度全部为“摄氏”)左右的热风，需要设置具备加热器的热风产生炉等，运行时的能量消耗变大。
专利文献2中所公开的溶剂回收系统，使通过冷却盘管冷凝回收含有高浓度的NMP溶剂的干燥机的排气之后的高浓度类干燥机排气返回到干燥机的前级，并使冷凝回收后的一部分气体通过吸附转子之后将其进行浓缩回收。使通过吸附转子的处理区域的一部分空气作为低浓度类干燥机排气返回到干燥机的后级。
然而，专利文献2中所记载的溶剂回收系统中，存在由于使NMP较高浓度的排气返回到NMP产生浓度较高的前级，所以NMP的干燥效率下降的问题。并且，由于向室外排出出自吸附转子的处理区域的气体的一部分或总量，因此产生相应量的能量损失。
专利文献3中所公开的方法，处理排气时使用水，净化气体的湿度极其高，为了作为干燥用空气进行再利用，需要设置除湿机等来降低湿度，并导致耗费相应量的初始成本或运转成本。并且，需要大量的水，溶剂回收率也在80％左右，比较低。进而需要进行含有溶剂的水的处理，并且需要水的净化设备。
发明内容
鉴于该实际情况，本发明的主要课题为提供一种如下涂布干燥机：利用涂布干燥机的散热脱附吸附于VOC浓缩转子的VOC(实施例中为“MNP”)，通过将由此浓缩的VOC由冷却器冷凝回收来降低能量，进而VOC浓缩转子的脱附后的热能和冷却器的制冷循环中成为散热的电容器的热也用于涂布干燥机，以降低干燥用的热风产生器的能量。并且，能够实现VOC回收浓度99％左右的回收，并能够降低因废液生成而产生的VOC回收成本，由于能够在原气体温度以下进行浓缩回收，因此能够防止VOC的改性，能够再利用经回收的VOC。
本发明为了解决如以上所述的课题，使涂布干燥机的排气通过VOC浓缩转子的脱附区，使出自该脱附区的空气通过显热交换器的冷却区并进行冷却，使出自该显热交换器的冷却区的空气通过进行VOC冷凝回收的冷却装置，使出自该冷却装置的空气通过VOC浓缩转子的吸附区，使出自该吸附区的空气通过显热交换器的加热区并进行加热，使出自该显热交换器的加热区的空气通过加热装置，以将出自加热装置的空气用于涂布干燥机的干燥用供气中。并且，冷却装置中使用热泵的蒸发器，加热装置中使用热泵的冷凝器。
能够尽量消除从装置排出的气体，并且通过显热交换器回收由干燥所产生的排气的热能，能够通过显热交换器对VOC浓缩净化后的NMP浓度较低的低温空气进行加热，从而实现节能。并且，由于能够实现不需要热风产生炉或加热负载较小的装置，因此能够降低初始成本或实现节约空间化和节能化。
若为上述涂布干燥机，则利用涂布干燥机的排热脱附吸附于VOC浓缩转子的VOC，并能够通过显热交换器进行干燥机排气的热回收，由于在用于VOC的冷凝回收中使用的冷却装置和制作涂布干燥机的供气时再利用的热风的加热装置中采用热泵，因此能够实现装置的小型化带来的初始成本的抑制和运行时的节能带来的运转成本的抑制这两者。
并且，由于使用VOC浓缩转子来提高VOC冷凝回收前的VOC浓度，因此能够实现VOC回收浓度99％左右的回收，并且能够降低废液生成成本。并且，能够进行原气体温度以下的VOC浓缩回收，因此能够防止由高温引起的VOC的改性。
附图说明
图1是本发明的涂布干燥机的实施例1的流程图。
图2是本发明的涂布干燥机的实施例2的流程图。
图3是本发明的涂布干燥机的实施例3的流程图。
图4是本发明的涂布干燥机的实施例4的流程图。
图中：1-涂布干燥机，2-VOC浓缩转子，3-脱附区，4-清洗区，5-吸附区，6-显热交换器，7-冷却装置，8-加热装置，9-热泵回路，10-循环通路。
具体实施方式
在锂离子二次电池的电极制作过程中，在作为集电体的金属箔的两面涂布含有有机溶剂的浆料，在浆料被涂布干燥机干燥而进行固化的过程中浆料内的有机溶剂蒸发。本发明构成为不进行从该涂布干燥机排出的气体的热回收，将冷却冷凝和基于吸附转子的浓缩回收组合而回收该蒸发的有机溶剂。并且，由于在将有机溶剂进行冷却冷凝的冷却装置和将净化空气作为涂布干燥机的供气进行加热的加热装置中采用热泵，因此干燥装置整体实现节能。
[实施例1]
以下，根据图1的流程图对本发明的干燥装置的实施例1进行说明。本发明的结构中包含VOC浓缩转子2、显热交换器6、冷却装置7、加热装置8。图中的涂布干燥机1为以单级或多级构成的干燥炉，例如在锂离子二次电池的电极制作过程中，使在作为集电体的金属箔的两面涂布含有有机溶剂的浆料的金属箔干燥的干燥机。另外，VOC浓缩转子2中使用在陶瓷基材的蜂窝式转子中担载沸石或活性炭等VOC吸附剂的转子。显热交换器6中使用铝或不锈钢等金属或陶瓷基材的蜂窝式转子或静止型的蜂窝正交元件。冷却装置7或加热装置8中使用铝或不锈钢等金属制线圈等。
如图1所示，来自涂布干燥机1的排气被送到VOC浓缩转子2的脱附区3，并脱附在吸附区5被吸附的VOC。通过脱附区3的空气被送到显热交换器6的冷却区，并与通过VOC浓缩转子2的吸附区5的低温的空气进行显热交换而被冷却。通过显热交换器6后被冷却的空气被送到冷却装置7并将VOC进行冷却冷凝且作为液体的有机溶剂而被回收。通过冷却装置7的空气被送到VOC浓缩转子2的吸附区5，吸附未被冷却冷凝而残留的VOC。通过VOC浓缩转子2的吸附区5的空气被送到显热交换器6的加热区，并与通过VOC浓缩转子2的脱附区3的高温的空气进行显热交换后被加温。通过显热交换器6的加热区后被加温的空气被送到加热装置8并且被加热之后，作为涂布干燥机1的供气而被再利用。另外，冷却装置7中通过热泵回路9连接有基于热泵的蒸发器的冷却盘管，加热装置8中通过热泵回路9连接有基于热泵的冷凝器的加热盘管。另外，作为热泵的制冷剂常用代替氟利昂等，但通过采用将二氧化碳作为制冷剂的热泵系统，能够将通过加热装置8进行加热的空气的温度设为100℃以上，由于是天然制冷剂，因此能够有助于减轻地球变暖。并且，根据需要，可在加热装置8的后方设置电加热器或蒸汽加热器等辅助加热装置。进而若能够将锅炉的蒸汽或其他设备的高温排热等利用于该辅助加热装置，则实现节能。
本发明的实施例1由以上所述的结构构成，以下对其详细内容进行说明。涂布干燥机1的排热温度为100℃，风量为50Nm3/min，NMP浓度为1000PPM。排气被送到VOC浓缩转子2的脱附区3。在脱附区3的出口处，气体的温度为80℃，NMP浓度为1252PPM，且被送到显热交换器6的冷却区。在显热交换器6的冷却区出口处，若热交换效率为75％，则气体的温度为41℃，并被送到冷却装置7。在冷却装置7的出口处，气体的温度为12℃，NMP冷却冷凝后被回收，从而NMP浓度为280PPM，被送到VOC浓缩转子2的吸附区5。在吸附区5的出口处，气体的温度为28℃，NMP在VOC浓缩转子2的吸附区5被吸附，因此NMP浓度为28PPM，被送到显热交换器6的加热区。在显热交换器6的加热区出口处，气体的温度为67℃，被送到加热装置8。在加热装置8的出口处，气体的温度为100℃，作为涂布干燥机1的供气而被再利用。
[实施例2]
接着根据图2的流程图对本发明的干燥装置的实施例2进行说明。另外，干燥装置的设备结构与图1的实施例1相同，因此省略重复的说明。图1的实施例1中，使用了将VOC浓缩转子2分割为吸附区5和脱附区3这两个的装置，但在实施例2中，使用了新设清洗区4并分割为3个的VOC浓缩转子2。送到冷却装置7前的一部分气体5Nm3/min被送到VOC浓缩转子2的清洗区4且通过清洗区4的气体与来自涂布干燥机1的排气混合而被送到VOC浓缩转子2的脱附区3。在脱附区3的出口处，气体的温度为80℃，风量为55Nm3/min，NMP浓度为1138PPM，并且被送到显热交换器6的冷却区。另外，实施例2中，送到清洗区4的空气中使用了送到冷却装置7之前的气体，但并不限定于此，也可使用通过冷却装置7之后的气体或通过VOC浓缩转子2的吸附区5之后的气体或者直接使用干燥装置外的外部气体。
[实施例3]
接着根据图3的流程图对本发明的干燥装置的实施例3进行说明。另外，省略与实施例1、2重复的说明。实施例1、2中，使用VOC浓缩转子2提高来自涂布干燥机1的排气的VOC浓度，但在实施例3中，设为不使用VOC浓缩转子2的结构。与实施例1、2同样地，涂布干燥机1的排热温度为100℃，风量为50Nm3/min，NMP浓度为1000PPM。排气被送到显热交换器6的冷却区，通过显热交换器6的冷却区的空气，若热交换效率为75％，则气体的温度为34℃，并且被送到冷却装置7。在冷却装置7的出口处，气体的温度为12℃，NMP进行冷却冷凝而被回收，由此NMP浓度为280PPM，并且被送到显热交换器6的加热区。在显热交换器6的加热区出口处，气体的温度为78℃，并且被送到加热装置8。在加热装置8的出口处，气体的温度为100℃，作为涂布干燥机1的供气而被再利用。在该情况下，进行再利用的供气的NMP浓度为280PPM，相较于实施例1、2较高。但是，由于未使用VOC浓缩转子2，因此相应地装置变得紧凑，所以可抑制初始成本。并且，由于不需要运行VOC浓缩转子2的能量，因此还可抑制运转成本。
[实施例4]
接着将本发明的干燥装置的实施例4示于图4的流程图中。另外，干燥装置的设备结构与图1的实施例1相同，因此省略重复的说明。实施例4中，构成为使通过VOC浓缩转子2的脱附区3的一部分空气分支，通过从脱附区3的出口侧向入口侧设置的循环通路10，返回到VOC浓缩转子2的脱附区3的入口侧。这是因为，因来自涂布干燥机1的排气温度的下降或排气风量的下降而VOC浓缩转子2的性能下降时，并使通过脱附区3的一部分空气循环，使超过来自涂布干燥机1的排气风量的风量通过脱附区3，恢复VOC浓缩转子2的性能。对于通过循环通路10的风量，通过设置于循环通路的送风机(未图示)或设置于通气通道的阻尼器(未图示)等适当进行调整。另外，实施例1～实施例4中，冷却装置7和加热装置8中使用热泵，但因设置空间的问题无法设置热泵装置或配管的情况或其他设备等中存在冷却或加热用的热源的情况等，可以是不使用热泵的结构。
本发明提供从将锂离子二次电池中所使用的电极板制造工序或磁记录介质的制造工序等的有机溶剂包含于排气中的干燥工序回收有机溶剂且降低初始成本和运转成本的装置。

Claims (4)

1.一种干燥装置，其设置有对含有有机溶剂的被干燥物进行干燥的单级或多级干燥机，其中，使来自所述干燥机的排气通过VOC浓缩转子的脱附区，使通过所述脱附区的一部分空气分支，进行风量调整并返回到所述脱附区的入口，使剩余的一部分空气通过显热交换器的冷却区，并将通过所述冷却区的空气利用冷却装置冷却后冷凝回收所述有机溶剂，并且使通过所述冷却装置的空气通过所述VOC浓缩转子的吸附区而吸附回收溶剂，使通过所述吸附区的净化空气通过所述显热交换器的加热区，使通过所述加热区的空气通过加热装置，并将通过所述加热装置的空气供给到所述干燥机。
2.一种干燥装置，其设置有对含有有机溶剂的被干燥物进行干燥的单级或多级干燥机，其中，使来自所述干燥机的排气与出自VOC浓缩转子的清洗区的空气混合，并通过所述VOC浓缩转子的脱附区，使通过所述脱附区的空气通过显热交换器的冷却区，并使通过所述冷却区的一部分空气通过所述清洗区，将剩余的一部分空气利用冷却装置冷却后冷凝回收所述有机溶剂，并且使通过所述冷却装置的空气通过所述VOC浓缩转子的吸附区而吸附回收溶剂，使通过所述吸附区的净化空气通过所述显热交换器的加热区，使通过所述加热区的空气通过加热装置，并将通过所述加热装置的空气供给到所述干燥机。
3.根据权利要求1或2所述的干燥装置，其中，
在所述冷却装置和所述加热装置中设置有热泵回路。
4.根据权利要求3所述的干燥装置，其中，
所述热泵回路的制冷剂中使用二氧化碳。
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