CN108452639A - 一种锂电池涂布机排气的热量回收和nmp溶剂回收方法和装置 - Google Patents

一种锂电池涂布机排气的热量回收和nmp溶剂回收方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法和装置，包括气体换热器、鼓风机、主吸收塔和尾气净化塔，所述气体换热器通过管道连接于鼓风机，所述鼓风机通过管道连通于主吸收塔底部，所述气体换热器上连通有涂布机排气进管和回风管，所述主吸收塔内分别包括第一填料层和第二填料层，所述第一填料层底部通过管道连通有第二冷却器，所述主吸收塔底部也通过管道连通第一冷却器，所述尾气净化塔顶部一侧连接有除盐水进管，所述尾气净化塔底部连通有NMP废液出管，所述主吸收塔顶部通过管道连通于尾气净化塔，所述尾气净化塔底部一侧通过管道连通于第一填料层，涂布机回风NMP含量低，排放环保，使整体投资减少。

Description

一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法和 装置
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体为一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，同时，还涉及一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置。
背景技术
N-甲基吡咯烷酮简称为NMP，在锂离子电池生产中因其化学稳定性好，闪点高以及优良的稀释性能被广泛使用。是锂离子电池生产中正极涂布机排放废气中的主要成分，但若不对其进行回收，会造成NMP溶剂大量的消耗，也会造成挥发性有机物污染，对此国家有明确的环保规定。同时，涂布机排出的废气有较高的温度(约110℃)，如果直接排放也对能源是一个巨大的浪费，所以对NMP以及排气热量的回收是锂离子电池生产过程中无论环保还是节能减排都有重要意义的一个环节。
现有的NMP回收技术主要分为：冷凝回收法和水吸收法。冷凝回收法利用NMP不易挥发，在降低温度后排放气中的NMP冷凝为液体，然后较低浓度的排放气直接排放或者循环回涂布机。水吸收法主要采用水吸收塔，利用NMP与水互溶这一特性进行吸收，吸收后的低NMP浓度的空气直接排放或者循环回涂布机。上述现有技术中还存在一些缺陷和不足，冷凝回收法存在：1.冷凝不完全导致排放不达标，2.循环回涂布机的的气体中NMP含量较高，影响涂布机的工作效果。
常规水吸收塔艺通常使用三段循环吸收的吸收塔等装置，存在主要缺点：1.直接排放时，大量水蒸气随着排放气直接排出，对水资源的消耗较大，而且循环回流液体会有不同程度的返混，排放气体中的VOC较难控制。2.若气体循环使用，回风的水蒸气为饱和状态，水蒸气含量较高影响涂布机生产效果。3.吸收塔的循环量大而且塔身高等特点造成设备投资大，对电力消耗也较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法和装置，排放气达到环保要求，涂布机回风NMP含量低，更有利于涂布机工作，很容易切换操作，使整体投资减少，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，该锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方具体步骤如下：
S1：首先将高温的涂布机排气经过板式气气换热器，温度在100-120℃，将循环回风气体加热到80℃以上，而排气本身降低到65-70℃；
S2：两段吸收，换热后的气体经过风机输送进入主吸收塔底；
S3：主吸收塔为常压设计的填料塔，采用两段填料，每段填料分别有循环回流液体从每段填料的下部用泵抽出，经过冷却水冷却到35-40℃返回分布器；
S4：使用水作为吸收剂，通过逆流吸收在塔底形成含80％-90％NMP的水溶液，在塔顶使用塔底水作为补充溶剂从塔顶补入；
S5：使用TEG作为吸收剂，则通过逆流吸收在塔底形成含NMP70-75％的TEG溶液，在塔顶补充TEG液体，经过吸收的气体通过塔顶送入步骤S1的板式气气换热器中回收排气热量，吸收液送去精馏塔分离出NMP和吸收剂；
S6：为了防止涂布机超压并保证回风温度，不超过10％的吸收后的气体作为排放气进入尾气净化塔；
S7：洁净的除盐水通过塔顶进入净化塔，排放气体中的NMP降低到5ppm以下后从塔顶排放到大气中；
S8：主吸收塔使用水作为吸收剂，塔顶含有NMP的水进入吸收塔顶部作为溶剂补充；
S9：使用TEG作为吸收剂，则塔底含有NMP的水溶液直接送入NMP蒸馏装置。
优选的，所述步骤S3中塔底压力在105-109kPa，塔顶压力在103-107kPa，塔釜温度48-56℃，塔顶35-41℃。
优选的，所述步骤S6中尾气净化塔作为常压填料塔，塔底温度35-41℃，塔顶30-38℃，塔顶压力101-102kPa，塔底压力102-103kPa。
本发明还提供一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，包括气体换热器、鼓风机、主吸收塔和尾气净化塔，所述气体换热器通过管道连接于鼓风机，所述鼓风机通过管道连通于主吸收塔底部，所述气体换热器上连通有涂布机排气进管和回风管，所述主吸收塔内分别包括第一填料层和第二填料层，所述第一填料层底部通过管道连通有第二冷却器，且管道上安装有第二凝液泵，所述主吸收塔底部也通过管道连通第一冷却器，且管道上安装有第一凝液泵，所述第一冷却器顶部通过管道连通于第二填料层，所述第二冷却器通过管道连通有TEG液体进管，所述所述第二冷却器的管道和TEG液体进管均连通于第一填料层，所述主吸收塔一侧还安装于尾气净化塔，所述尾气净化塔顶部一侧连接有除盐水进管，所述尾气净化塔底部连通有NMP废液出管，所述主吸收塔顶部通过管道连通于尾气净化塔，所述尾气净化塔底部一侧通过管道连通于第一填料层。
优选的，所述气体换热器为板式气气换热器。
优选的，所述第一冷却器和第二冷却器规格相同，所述第一凝液泵和第二凝液泵规格也相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、排放气经过专门设备处理，达到环保要求；
2、较一般冷凝回收工艺，涂布机回风NMP含量低，更有利于涂布机工作；
3、使用三甘醇(TEG)作为吸收剂时，涂布机的回风含水量几乎为零，较一般水吸收法操作更好涂布机产品质量更高；
4、装置可以在使用水吸收也可以使用TEG吸收，并且很容易切换操作；
5、较三段循环式吸收装置有设备少，吸收塔高度低，总填料高度小等等优点，使整体投资减少。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1气体换热器、2鼓风机、3主吸收塔、31第一填料层、32第二填料层、4尾气净化塔、5第一冷却器、6第二冷却器、7第一凝液泵、8第二凝液泵、9涂布机排气进管、10回风管、11TEG液体进管、12除盐水进管、13NMP废液出管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，该锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方具体步骤如下：
S1：首先将高温的涂布机排气经过板式气气换热器，温度在100℃，将循环回风气体加热到80℃以上，而排气本身降低到65℃；
S2：两段吸收，换热后的气体经过风机输送进入主吸收塔底；
S3：主吸收塔为常压设计的填料塔，采用两段填料，每段填料分别有循环回流液体从每段填料的下部用泵抽出，经过冷却水冷却到35℃返回分布器；
S4：使用水作为吸收剂，通过逆流吸收在塔底形成含80％NMP的水溶液，在塔顶使用塔底水作为补充溶剂从塔顶补入；
S5：使用TEG作为吸收剂，则通过逆流吸收在塔底形成含NMP70％的TEG溶液，在塔顶补充TEG液体，经过吸收的气体通过塔顶送入步骤S1的板式气气换热器中回收排气热量，吸收液送去精馏塔分离出NMP和吸收剂；
S6：为了防止涂布机超压并保证回风温度，不超过10％的吸收后的气体作为排放气进入尾气净化塔；
S7：洁净的除盐水通过塔顶进入净化塔，排放气体中的NMP降低到5ppm以下后从塔顶排放到大气中；
S8：主吸收塔使用水作为吸收剂，塔顶含有NMP的水进入吸收塔顶部作为溶剂补充；
S9：使用TEG作为吸收剂，则塔底含有NMP的水溶液直接送入NMP蒸馏装置。
所述步骤S3中塔底压力在105kPa，塔顶压力在103kPa，塔釜温度48℃，塔顶35℃，所述步骤S6中尾气净化塔作为常压填料塔，塔底温度35℃，塔顶32℃，塔顶压力101kPa，塔底压力102kPa。
请参阅图1，本发明还提供一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，包括气体换热器1、鼓风机2、主吸收塔3和尾气净化塔4，所述气体换热器1通过管道连接于鼓风机2，所述鼓风机2通过管道连通于主吸收塔3底部，所述气体换热器1上连通有涂布机排气进管9和回风管10，所述主吸收塔3内分别包括第一填料层31和第二填料层32，所述第一填料层31底部通过管道连通有第二冷却器6，且管道上安装有第二凝液泵8，所述主吸收塔3底部也通过管道连通第一冷却器5，且管道上安装有第一凝液泵7，所述第一冷却器5顶部通过管道连通于第二填料层32，所述第二冷却器6通过管道连通有TEG液体进管11，所述所述第二冷却器6的管道和TEG液体进管11均连通于第一填料层31，所述主吸收塔3一侧还安装于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4顶部一侧连接有除盐水进管12，所述尾气净化塔4底部连通有NMP废液出管13，所述主吸收塔3顶部通过管道连通于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4底部一侧通过管道连通于第一填料层31。
具体的，所述气体换热器1为板式气气换热器。
具体的，所述第一冷却器5和第二冷却器6规格相同，所述第一凝液泵7和第二凝液泵8规格也相同。
实施例2
一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，该锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方具体步骤如下：
S1：首先将高温的涂布机排气经过板式气气换热器，温度在110℃，将循环回风气体加热到80℃以上，而排气本身降低到67.5℃；
S2：两段吸收，换热后的气体经过风机输送进入主吸收塔底；
S3：主吸收塔为常压设计的填料塔，采用两段填料，每段填料分别有循环回流液体从每段填料的下部用泵抽出，经过冷却水冷却到37.5℃返回分布器；
S4：使用水作为吸收剂，通过逆流吸收在塔底形成含85％NMP的水溶液，在塔顶使用塔底水作为补充溶剂从塔顶补入；
S5：使用TEG作为吸收剂，则通过逆流吸收在塔底形成含NMP72.5％的TEG溶液，在塔顶补充TEG液体，经过吸收的气体通过塔顶送入步骤S1的板式气气换热器中回收排气热量，吸收液送去精馏塔分离出NMP和吸收剂；
S6：为了防止涂布机超压并保证回风温度，不超过10％的吸收后的气体作为排放气进入尾气净化塔；
S7：洁净的除盐水通过塔顶进入净化塔，排放气体中的NMP降低到5ppm以下后从塔顶排放到大气中；
S8：主吸收塔使用水作为吸收剂，塔顶含有NMP的水进入吸收塔顶部作为溶剂补充；
S9：使用TEG作为吸收剂，则塔底含有NMP的水溶液直接送入NMP蒸馏装置。
所述步骤S3中塔底压力在108.5kPa，塔顶压力在106.5kPa，塔釜温度50℃，塔顶36℃，所述步骤S6中尾气净化塔作为常压填料塔，塔底温度36℃，塔顶32.5℃，塔顶压力101.5kPa，塔底压力102.5kPa。
请参阅图1，本发明还提供一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，包括气体换热器1、鼓风机2、主吸收塔3和尾气净化塔4，所述气体换热器1通过管道连接于鼓风机2，所述鼓风机2通过管道连通于主吸收塔3底部，所述气体换热器1上连通有涂布机排气进管9和回风管10，所述主吸收塔3内分别包括第一填料层31和第二填料层32，所述第一填料层31底部通过管道连通有第二冷却器6，且管道上安装有第二凝液泵8，所述主吸收塔3底部也通过管道连通第一冷却器5，且管道上安装有第一凝液泵7，所述第一冷却器5顶部通过管道连通于第二填料层32，所述第二冷却器6通过管道连通有TEG液体进管11，所述所述第二冷却器6的管道和TEG液体进管11均连通于第一填料层31，所述主吸收塔3一侧还安装于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4顶部一侧连接有除盐水进管12，所述尾气净化塔4底部连通有NMP废液出管13，所述主吸收塔3顶部通过管道连通于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4底部一侧通过管道连通于第一填料层31。
具体的，所述气体换热器1为板式气气换热器。
具体的，所述第一冷却器5和第二冷却器6规格相同，所述第一凝液泵7和第二凝液泵8规格也相同。
实施例3
一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，该锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方具体步骤如下：
S1：首先将高温的涂布机排气经过板式气气换热器，温度在120℃，将循环回风气体加热到80℃以上，而排气本身降低到70℃；
S2：两段吸收，换热后的气体经过风机输送进入主吸收塔底；
S3：主吸收塔为常压设计的填料塔，采用两段填料，每段填料分别有循环回流液体从每段填料的下部用泵抽出，经过冷却水冷却到40℃返回分布器；
S4：使用水作为吸收剂，通过逆流吸收在塔底形成含80％-90％NMP的水溶液，在塔顶使用塔底水作为补充溶剂从塔顶补入；
S5：使用TEG作为吸收剂，则通过逆流吸收在塔底形成含NMP75％的TEG溶液，在塔顶补充TEG液体，经过吸收的气体通过塔顶送入步骤S1的板式气气换热器中回收排气热量，吸收液送去精馏塔分离出NMP和吸收剂；
S6：为了防止涂布机超压并保证回风温度，不超过10％的吸收后的气体作为排放气进入尾气净化塔；
S7：洁净的除盐水通过塔顶进入净化塔，排放气体中的NMP降低到5ppm以下后从塔顶排放到大气中；
S8：主吸收塔使用水作为吸收剂，塔顶含有NMP的水进入吸收塔顶部作为溶剂补充；
S9：使用TEG作为吸收剂，则塔底含有NMP的水溶液直接送入NMP蒸馏装置。
所述步骤S3中塔底压力在109kPa，塔顶压力在107kPa，塔釜温度56℃，塔顶41℃，所述步骤S6中尾气净化塔作为常压填料塔，塔底温度41℃，塔顶38℃，塔顶压力102kPa，塔底压力103kPa。
请参阅图1，本发明还提供一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，包括气体换热器1、鼓风机2、主吸收塔3和尾气净化塔4，所述气体换热器1通过管道连接于鼓风机2，所述鼓风机2通过管道连通于主吸收塔3底部，所述气体换热器1上连通有涂布机排气进管9和回风管10，所述主吸收塔3内分别包括第一填料层31和第二填料层32，所述第一填料层31底部通过管道连通有第二冷却器6，且管道上安装有第二凝液泵8，所述主吸收塔3底部也通过管道连通第一冷却器5，且管道上安装有第一凝液泵7，所述第一冷却器5顶部通过管道连通于第二填料层32，所述第二冷却器6通过管道连通有TEG液体进管11，所述所述第二冷却器6的管道和TEG液体进管11均连通于第一填料层31，所述主吸收塔3一侧还安装于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4顶部一侧连接有除盐水进管12，所述尾气净化塔4底部连通有NMP废液出管13，所述主吸收塔3顶部通过管道连通于尾气净化塔4，所述尾气净化塔4底部一侧通过管道连通于第一填料层31。
具体的，所述气体换热器1为板式气气换热器。
具体的，所述第一冷却器5和第二冷却器6规格相同，所述第一凝液泵7和第二凝液泵8规格也相同。
工作原理：使用时，气体进入气体换热器1中冷却，然后通过鼓风机2升压进入主吸收塔3，塔釜采出NMP液体，气体再次进入气体换热器1，在冷侧回收热量被预热后与补充的新鲜空气混合送往涂布机，主吸收塔3塔顶气体进入尾气净化塔4底部，通过除盐水进管12将新鲜除盐水从塔顶淋入尾气净化塔4，液体从塔釜进入主吸收塔3塔顶作为吸收剂补冲。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“插入”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，其特征在于：该锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方具体步骤如下：
S1：首先将高温的涂布机排气经过板式气气换热器，温度在100-120℃，将循环回风气体加热到80℃以上，而排气本身降低到65-70℃；
S2：两段吸收，换热后的气体经过风机输送进入主吸收塔底；
S3：主吸收塔为常压设计的填料塔，采用两段填料，每段填料分别有循环回流液体从每段填料的下部用泵抽出，经过冷却水冷却到35-40℃返回分布器；
S4：使用水作为吸收剂，通过逆流吸收在塔底形成含80％-90％NMP的水溶液，在塔顶使用塔底水作为补充溶剂从塔顶补入；
S5：使用TEG作为吸收剂，则通过逆流吸收在塔底形成含NMP70-75％的TEG溶液，在塔顶补充TEG液体，经过吸收的气体通过塔顶送入步骤S1的板式气气换热器中回收排气热量，吸收液送去精馏塔分离出NMP和吸收剂；
S6：为了防止涂布机超压并保证回风温度，不超过10％的吸收后的气体作为排放气进入尾气净化塔；
S7：洁净的除盐水通过塔顶进入净化塔，排放气体中的NMP降低到5ppm以下后从塔顶排放到大气中；
S8：主吸收塔使用水作为吸收剂，塔顶含有NMP的水进入吸收塔顶部作为溶剂补充；
S9：使用TEG作为吸收剂，则塔底含有NMP的水溶液直接送入NMP蒸馏装置。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，其特征在于：所述步骤S3中塔底压力在105-109kPa，塔顶压力在103-107kPa，塔釜温度48-56℃，塔顶35-41℃。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收方法，其特征在于：所述步骤S6中尾气净化塔作为常压填料塔，塔底温度35-41℃，塔顶30-38℃，塔顶压力101-102kPa，塔底压力102-103kPa。
4.本发明还提供一种根据权利要求1所述的锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，包括气体换热器(1)、鼓风机(2)、主吸收塔(3)和尾气净化塔(4)，其特征在于：所述气体换热器(1)通过管道连接于鼓风机(2)，所述鼓风机(2)通过管道连通于主吸收塔(3)底部，所述气体换热器(1)上连通有涂布机排气进管(9)和回风管(10)，所述主吸收塔(3)内分别包括第一填料层(31)和第二填料层(32)，所述第一填料层(31)底部通过管道连通有第二冷却器(6)，且管道上安装有第二凝液泵(8)，所述主吸收塔(3)底部也通过管道连通第一冷却器(5)，且管道上安装有第一凝液泵(7)，所述第一冷却器(5)顶部通过管道连通于第二填料层(32)，所述第二冷却器(6)通过管道连通有TEG液体进管(11)，所述所述第二冷却器(6)的管道和TEG液体进管(11)均连通于第一填料层(31)，所述主吸收塔(3)一侧还安装于尾气净化塔(4)，所述尾气净化塔(4)顶部一侧连接有除盐水进管(12)，所述尾气净化塔(4)底部连通有NMP废液出管(13)，所述主吸收塔(3)顶部通过管道连通于尾气净化塔(4)，所述尾气净化塔(4)底部一侧通过管道连通于第一填料层(31)。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，其特征在于：所述气体换热器(1)为板式气气换热器。
6.根据权利要求4所述的一种锂电池涂布机排气的热量回收和NMP溶剂回收装置，其特征在于：所述第一冷却器(5)和第二冷却器(6)规格相同，所述第一凝液泵(7)和第二凝液泵(8)规格也相同。
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