CN108479304A - 一种nmp回收净化方法及系统 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
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    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites

Abstract

本发明涉及NMP回收净化方法及系统。该方法首先经板式交换器热量预交换，其次再结合常温水表冷器二次热交换和冷冻水表冷器三次热交换，通过层级递进热交换，回收热能，不仅减少生产设备加热的能耗，而且可有效减少冷冻水表冷器的制冷量，从而大为缩小冷冻水表冷器相关冷冻机组的设备体积。本发明还将回收部分设计为闭环运行，排放风量为系统排出总风量的1/10，相比全风量处理系统，有效降低能耗，适合大规模应用，具有占用空间小、能耗低、运行成本低的优点。

Description

一种NMP回收净化方法及系统
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种NMP回收净化方法及系统。
背景技术
NMP，即N-甲基呲咯烷酮，具有闪点高，安全性好，对粘合剂PDVF的溶解稀释性能好等优点而被锂离子电池普遍选用，是锂离子电池生产中排放废气的主要成分，含量为0.06％～0.5％。在德国，NMP被定为三级危险物，若对NMP不进行回收利用，不仅造成环境污染，同事也造成了原材料的大量浪费，所以回收处理NMP也是绿色电池生产过程中影响环保的重要环节，现有的NMP回收方式主要有冷冻式NMP溶液回收和转轮式NMP溶液回收两种。
冷冻式回收方式是将含有NMP的全部废气通过吸附浓缩转轮式进行处理，该方法设备投资巨大，能耗较高、回收效率低、运行成本高。而转轮式回收方式是气液传质设备(塔式)回收，该方法占用空间大、后期维护量大(需不断补水)，同样能耗高、运行成本高。所以，很有必要对现有的NMP回收系统及其工艺作一步的改进。有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种NMP回收净化方法及系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供NMP回收净化方法及系统，以改善生产环境，保护员工身体健康，节能减排、降低能耗、减小生产运营成本。本发明技术方案如下：
本发明目的之一，提供一种NMP回收净化方法，包括下述步骤，
含NMP高温废气经板式热交换器进行第一次热交换；
第一次热交换后的气体经常温水表冷器进行二次热交换；
二次热交换后的气体经冷冻水表冷器进行三次热交换，回收得NMP和次纯净气体，所述次纯净气体吸附处理后得到排放至大气的纯净气体。
本发明方法进一步地，所述次纯净气体一部分回至板式热交换器回收热能，另一部分次纯净气体分两路，其中一路经吸附机构吸附残余NMP后得排放至大气的纯净气体，另一路经冷却区吸附热量、加热脱附后与第一次热交换后的气体汇合。
本发明方法进一步地，通过电动控制阀控制次纯净气体分路，使系统负压保持在90～95％。
本发明方法进一步地，所述另一部分次纯净气体分两路，通过电动控制阀控制比例为1：10～1：15范围。
本发明方法进一步地，所述吸附机构为吸附浓缩转轮。
本发明方法更进一步地，所述吸附浓缩转轮为沸石吸附。
本发明目的之二，提供一种NMP回收净化系统，包括板式热交换器、常温水表冷器、冷冻水表冷器和吸附浓缩转轮依次密封连接，所述板式热交换器(1)连接常温水表冷器(2)，所述常温水表冷器连接有常温水循环机构和NMP回收罐，所述冷冻水表冷器连接有冷冻水循环机构和NMP回收罐，在冷冻水表冷器和吸附浓缩转轮之间至有电动控制阀门，电动控制阀门进气口连接冷冻水表冷器，出气口分别连接板式热交换器和吸附浓缩转轮，所述吸附浓缩转轮包括吸附排放单元和吸脱附回收单元，所述吸附排放单元上设置有连通大气的出气口，脱附回收单元设置有冷却区、脱附加热区和脱附区，经脱附区脱附后的气体回流至常温水表冷器循环。
本发明NMP回收净化系统，进一步地，在所述电动控制阀门和吸附浓缩转轮之间设置有过滤器。
本发明NMP回收净化系统，进一步地，在所述冷冻水表冷器和电动控制阀门之间设置有处理风机。
本发明NMP回收净化系统，进一步地，在所述脱附区出口设置有脱附风机。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
①本发明首先经板式交换器热量预交换，结合常温水表冷器二次热交换和冷冻水表冷器三次热交换，通过该层级递进热交换，回收热能，不仅减少生产设备加热的能耗，而且可有效减少冷冻水表冷器的制冷量，从而大为缩小冷冻水表冷器相关冷冻机组的设备体积，具有占用空间小、能耗低、运行成本低的优点。
②设计本发明回收部分为闭环运行，排放部分为生产设备排出总风量的1/10，相比全风量处理系统，有效降低能耗，适合大规模应用。
③设置保持生产设备为微负压，可杜绝有机溶剂泄露的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明NMP回收净化系统的结构示意图。
图中各附图标记的含义如下。
1板式热交换器 2常温水表冷器
3冷冻水表冷器 4吸附浓缩转轮
5电动控制阀门 6过滤器
7处理风机 8脱附风机
21常温水循环机构 22NMP回收罐
41冷却区 42脱附加热区
43脱附区 23冷冻水循环机构
9涂布机
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，NMP回收净化系统，包括板式热交41换器1、常温水表冷器2、冷冻水表冷器3和吸附浓缩转轮4依次密封连接，所述常温水表冷器2连接有常温水循环机构21和NMP回收罐22，所述冷冻水表冷器3连接有冷冻水循环机构23和NMP回收罐22，在冷冻水表冷器3和吸附浓缩转轮4之间至有电动控制阀门5，电动控制阀门5进气口连接冷冻水表冷器3，出气口分别连接板式热交换器2和吸附浓缩转轮4，所述吸附浓缩转轮4包括吸附排放单元和吸脱附回收单元，所述吸附排放单元上设置有连通大气的出气口，脱附回收单元设置有冷却区41、脱附加热区42和脱附区43，经脱附区43脱附后的气体回流至常温水表冷器2循环，用于回收吸附浓缩转轮4经脱附气体携带的NMP有机溶剂。
为了提高吸附效果，在所述电动控制阀门5和吸附浓缩转轮4之间设置有过滤器6。为了更好的控制系统负压及气体分流，在所述冷冻水表冷器3和电动控制阀门5之间设置有处理风机7，在所述脱附区43出口设置有脱附风机8。
工作原理如下：主要将含NMP高温废气经板式热交换器进行第一次热交换，接着第一次热交换后的气体经常温水表冷器进行二次热交换，之后二次热交换后的气体经冷冻水表冷器进行三次热交换，回收得NMP和次纯净气体，该次纯净气体一部分回至板式热交换器回收热能，另一部分次纯净气体分两路，其中一路经吸附机构吸附残余NMP后得排放至大气的纯净气体，另一路经冷却、加热脱附后与第一次热交换后的气体汇合，通过电动控制阀控制该两路纯净气体比例为1：10～1：15范围。所述次纯净气体吸附处理后得到排放至大气的纯净气体。上述通过电动控制阀控制次纯净气体分路，使系统负压保持在90～95％。优选所述吸附机构为吸附浓缩转轮。配合本发明独特涉及的系统，经试验证明，所述吸附浓缩转轮采用沸石吸附，效果最佳。
参见附图1流程如下：
从生产设备，如涂布机9排放出来的大风量带有NMP的高温废气体，可过滤去粉尘与循环后的低温气体经板式热交换器1进行热量交换，交换冷却后的气体经过常温水表冷器2第二次换热。选择保持水温在35℃左右。选用常温水的主要目的是为了降低制冷机的功率及载荷。第二次降温形成的气体再经冷冻水表冷器3进行第三次降温冷凝回收，回收后的有机溶剂经管道输送至回收罐内22。三次冷凝后形成的气体，此时风量被分为两路，其目的是为了压缩吸附浓缩转轮4机组的造价，一路风量大些的气体和一路风量小些的气体，大风量气体沿管道与带有NMP的高温废气体经板式热交换器1进行热量交换升温(热能利用)送至生产设备涂布机9再利用。小风量气体再次分成一大和一小两路气流，大量气流经吸附浓缩转轮4将残余NMP有机溶剂吸附后成为洁净气体排放至大气中。吸附含有有机溶剂的吸附浓缩转轮4继续旋转至脱附区。少量的前述气流通过冷却区41对吸附浓缩转轮4冷却的同时热量上升(热能利用)，输送至脱附加热区42加热后对吸附浓缩含有有机溶剂的转轮在脱附区43进行加热脱附，成为含有有机溶剂的气体。该气体沿管道送至常温水表冷器2前与初次换热的气体会合继续循环进行冷凝回收。吸附浓缩转轮4经过脱附区43继续旋转同时进行冷却，使转轮恢复吸附浓缩性能，如此周而复始。
由此，采用本发明板式交换器热量预交换、常温水表冷器二次热交换和冷冻水表冷器三次热交换，通过该层级递进热交换，回收热能，不仅减少生产设备加热的能耗，而且可有效减少冷冻水表冷器的制冷量，从而大为缩小冷冻水表冷器相关冷冻机组的设备体积，具有占用空间小、能耗低、运行成本低的优点。并且，通过设计本发明回收部分为闭环运行，排放部分为生产设备排出总风量的1/10，相比全风量处理系统，有效降低能耗，适合大规模应用。同时，通过设置保持生产设备为微负压，可杜绝有机溶剂泄露的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种NMP回收净化方法，其特征在于：包括下述步骤，
含NMP高温废气经板式热交换器进行第一次热交换；
第一次热交换后的气体经常温水表冷器进行二次热交换；
二次热交换后的气体经冷冻水表冷器进行三次热交换，回收得NMP和次纯净气体，所述次纯净气体吸附处理后得到排放至大气的纯净气体。
2.根据权利要求1所述的一种NMP回收净化方法，其特征在于：所述次纯净气体一部分回至板式热交换器回收热能，另一部分次纯净气体分两路，其中一路经吸附机构吸附残余NMP后得排放至大气的纯净气体，另一路经冷却区吸附热量、加热脱附后与第一次热交换后的气体汇合。
3.根据权利要求2所述的一种NMP回收净化方法，其特征在于：通过电动控制阀控制次纯净气体分路，使系统负压保持在90～95％。
4.根据权利要求2所述的一种NMP回收净化方法，其特征在于：所述另一部分次纯净气体分两路，通过电动控制阀控制比例为1：10～1：15范围。
5.根据权利要求2所述的一种NMP回收净化方法，其特征在于：所述吸附机构为吸附浓缩转轮。
6.根据权利要求6所述的一种NMP回收净化方法，其特征在于：所述吸附浓缩转轮为沸石吸附。
7.一种NMP回收净化系统，其特征在于：包括板式热交换器(1)、常温水表冷器(2)、冷冻水表冷器(3)和吸附浓缩转轮(4)依次密封连接，
所述板式热交换器(1)连接常温水表冷器(2)，
所述常温水表冷器(2)连接有常温水循环机构(21)和NMP回收罐(22)，
所述冷冻水表冷器(3)连接有冷冻水循环机构(23)和NMP回收罐(22)，在冷冻水表冷器(3)和吸附浓缩转轮(4)之间至有电动控制阀门(5)，电动控制阀门(5)进气口连接冷冻水表冷器(3)，出气口分别连接板式热交换器(2)和吸附浓缩转轮(4)，
所述吸附浓缩转轮(4)包括吸附排放单元和吸脱附回收单元，所述吸附排放单元上设置有连通大气的出气口，脱附回收单元设置有冷却区(41)、脱附加热区(42)和脱附区(43)，经脱附区(43)脱附后的气体回流至常温水表冷器(2)循环。
8.根据权利要求7所述的一种NMP回收净化系统，其特征在于：在所述电动控制阀门(5)和吸附浓缩转轮(4)之间设置有过滤器(6)。
9.根据权利要求7所述的一种NMP回收净化系统，其特征在于：在所述冷冻水表冷器(3)和电动控制阀门(5)之间设置有处理风机(7)。
10.根据权利要求7所述的一种NMP回收净化系统，其特征在于：在所述脱附区(43)出口设置有脱附风机(8)。
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