CN109939543A

CN109939543A - 对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法

Info

Publication number: CN109939543A
Application number: CN201910160389.9A
Authority: CN
Inventors: 吴宗斌; 陈琦; 朱正曦
Original assignee: YANGZHOU ZHONGTIANLI NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: YANGZHOU ZHONGTIANLI NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-06-28

Abstract

对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，涉及丙酮的回收再利用技术领域，将排放的丙酮废气采用吸收剂进行吸附后再经解吸取得丙酮气体和吸收剂，所述丙酮气体用于锂离子电池隔膜涂覆生产，吸收剂用于循环地对丙酮废气吸附。本发明采用吸收剂对丙酮废气进行吸附，然后再通过解吸还原得到丙酮气体和吸收剂，可进行再利用。通过解吸后的丙酮纯度达到99%，可再次作为喷涂中的溶剂进行使用。通过本发明工艺进行处理后的丙酮尾气，可再次循环用在涂覆工艺上，无污染废气产生，安全环保。

Description

对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法

技术领域

本发明涉及丙酮的回收再利用技术领域，具体涉及在回收锂电池隔膜涂覆时排放出的丙酮废气的回收技术。

背景技术

在锂电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一，在制造电池材料中占有非常重要的地位。锂离子电池隔膜是一种多孔的薄膜，隔离正负极，防止两级接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。目前隔膜约占整个锂离子电池成本的1/3，常规的隔膜采用PE、PP为隔膜基体，为提高隔膜的热稳定性，目前常用技术为在隔膜表面涂一层耐热涂层来降低隔膜的热收缩性，提高隔膜的耐刺穿、并使隔膜具有超温缩减通道尺寸，降低锂离子通过速度，从而减缓锂离子电池发生的热失控等问题，一般采用的涂覆层是由氧化铝、氧化锆等构成。选用的粘结剂水性工艺中多为聚丙烯酸酯，油性工艺中多为聚偏氟乙烯（PVDF），当选用PVDF为粘结剂时，其所选溶剂种类很多，常见报道的为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、环乙烷等，其中丙酮由于其价低易得，是应用该较多的一种溶剂。而在隔膜涂覆膜生产工艺中，烘烤过程中，丙酮会挥发至气体中，产生大量含丙酮的废气，含量为0.06%～0.5%，不能直接排放，必须进行处理。

电池行业的丙酮废气常用方法有焚烧法，以RTO焚烧炉为典型代表。焚烧法的通用步骤如下：首先进行气体冷却，通过活性炭进行吸附富集可燃气体，富集后的可燃气体升温解吸并进入焚烧炉进行焚烧。此过程中涉及排放废气的降温和升温脱附，能耗高，设备复杂，而且丙酮不能进行回收利用，造成生产成本的增加。

专利文献CN101363147A公开了一种回收微量丙酮的装置及方法，采用水作为吸附剂，含微量丙酮的气体从吸收塔底部进入，贫气从其顶部出来，喷淋水从其上部进入，稀丙酮水从其底部流出，丙酮水进入丙酮蒸馏塔，稀丙酮水经预热后从其中部偏下位置进入，蒸汽从底部进入，丙酮气体从顶部出来后进入塔顶冷凝器。该方法采用水作为吸附剂，用来处理烟用醋酸纤维丝束产生过程中的丙酮空气混合气，此丙酮浓度有1.72%或17150ppm，采用水作为吸附剂，采用一次吸收液吸收，生产成本降低。而且对于更低浓度的含丙酮废气，不能采用此方法，处理之后废气浓度达不到使用要求。

发明内容

为了克服以上现有技术存在的问题，本发明提出一种针对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气的回收再利用方法。

本发明技术方案是：将排放的丙酮废气采用吸收剂进行吸附后再经解吸取得丙酮气体和吸收剂，所述丙酮气体用于锂离子电池隔膜涂覆生产，吸收剂用于循环地对丙酮废气吸附。

本发明采用吸收剂对丙酮废气进行吸附，然后再通过解吸还原得到丙酮气体和吸收剂，可进行再利用。通过解吸后的丙酮纯度达到99%，可再次作为喷涂中的溶剂进行使用。通过本发明工艺进行处理后的丙酮尾气，可再次循环用在涂覆工艺上，无污染废气产生，安全环保。

采用本发明对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气进行处理后具有如下益处：

1、对回收的丙酮不引入新的杂质，易于回收再利用。

2、吸收剂热稳定性好，能长期稳定操作，耐氧化、不降解。

3、降低生产成本、保护环境。

进一步地，本发明所述吸收剂为水和多羟基醇的混合物。该吸收剂热稳定性好，能长期稳定操作，耐氧化、不降解。且丙酮在水和多羟基醇中溶解性良好。

所述多羟基醇为甘油、乙二醇、二乙二醇或三乙二醇中的至少任意一种。这几种多羟基醇更加廉价、易得，更加适合工业应用。

所述吸附包括第一级吸附和第二级吸附，解吸后取得的吸收剂进入第二级吸附，第二级吸附产生的含有丙酮和吸收剂的混合溶液作为第一级吸附的吸收剂，第一级吸附后产生的含有丙酮和吸收剂的混合溶液用于解吸；第一级吸附后排出的气体进入第二级吸附；第二级吸附后排出的气体用于锂离子电池隔膜涂覆生产。本发明通过两次吸附后排出的废气中丙酮浓度已降至8ppm，循环此部分尾气可用于涂覆工艺的生产中。

另外，本发明第一级吸附后产生的所述丙酮和吸收剂的混合溶液中丙酮含量≥20wt.%时进入解吸。大于此浓度的吸收剂对丙酮的吸收能力已下降，且达到此浓度后再进行解吸，可降低生产运行成本。

第二级吸附后产生的所述丙酮和吸收剂的混合溶液中丙酮含量为5～9wt.%时作为第一级吸附的吸收剂。第二级吸附需要较大能力的吸附剂，吸附剂中丙酮含量达到此浓度时不适于吸收低浓度的丙酮废气。

所述第一级吸附的工作温度为35～70℃。此温度范围内进行吸附，能够更大程度的增大吸收效率，使第一级吸附得到的废气中丙酮浓度降至最低。

更优选地，所述第一级吸附的工作温度为35～45℃。

所述第二级吸附的工作温度为35～70℃。此温度范围内进行吸附，能够更大程度的增大吸收效率，使第二级吸附得到的废气中丙酮浓度降低至8ppm以下。

更优选地，所述第二级吸附的工作温度为35-45℃。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

一、设备说明：

如图1所示，本发明主要设有：第一吸收塔1、第一输液泵2、第一换热器3、第二吸收塔4、第二输液泵5、第二换热器6、解吸塔7、第三输液泵8、第四换热器9、解吸塔回流泵10和第三换热器11、第一喷淋装置12、第一阀门13、第二喷淋装置14、第二阀门15、丙酮存储罐16、吸收剂补充管道17、吸收剂冷却器18。

在第一吸收塔1的塔底设置废气接入口，第一吸收塔1的塔顶分别设置有第一喷淋装置12和废气排出口。

在第一吸收塔1的塔底和第一喷淋装置12之间的管道上串接第一输液泵2和第一换热器3，并在第一输液泵2和第一换热器3之间的管道上通过三通旁接第一阀门13的一端。

将设置在第一吸收塔1的塔顶的废气排出口通过管道接入第二吸收塔4的塔底。

第二吸收塔4的塔顶设置第二喷淋装置14和废气排出口。在第二吸收塔4的塔底和塔中部之间通过管道串接第二输液泵5和第二换热器6，在第二换热器6至第二吸收塔4之间的管道上通过三通旁接第二阀门15的一端，第二阀门15的另一端通过管道连接第一喷淋装置12。

上述第一阀门13的另一端通过管道接入解吸塔7的中部。在解吸塔7的塔顶设置丙酮蒸汽排出口，该丙酮蒸汽排出口通过第三换热器11和解吸塔回流泵10接入丙酮存储罐16。另外，解吸塔回流泵10还可以接入解吸塔7的塔顶进行循环解吸。

在解吸塔7的塔底和塔中部之间设置第四换热器9，在解吸塔7的塔底和第二喷淋装置14之间通过管道串接有第三输液泵8。并在解吸塔7的塔底和第二喷淋装置14之间的管道上旁接吸收剂补充管道17，吸收剂补充管道17上设置有吸收剂冷却器18，用于对吸收剂进行降温，利于进入到吸收塔中进行吸收。

第四换热器9用于提升吸收液的温度，实现丙酮脱附。

二、吸收剂原液的准备：

将吸收剂加入储罐中混合均匀，吸收剂由水、甘油和乙二醇体积比为10∶20∶70进行混合，形成的吸收剂原液存于储罐中，并在储罐和吸收剂原液补充管道17之间连接开关阀。

以上吸收剂原液的制备中，也可将甘油和乙二醇采用二乙二醇和三乙二醇替换，也可全部采用水，还可以全部由甘油或乙二醇或二乙二醇或三乙二醇单一成份。

三、生产工艺说明：

吸收剂的制备：将水和甘油、乙二醇、二乙二醇或三乙二醇中的至少任意一种以任一比例进行混合，形成吸收剂。

含丙酮废气从第一吸收塔1塔底通入，第一吸收塔1被第一换热器3升温至40℃，在第一吸收塔1上端喷淋自第二输液泵5泵出的吸收剂，在第一吸收塔1内的含丙酮废气中的丙酮被吸收至吸收剂中，随吸收的进行，第一吸收塔1的塔底液体经过第一输液泵2的输送和第一换热器3冷却后循环泵入第一吸收塔1上端进料口进行循环吸收。与此同时，第一吸收塔1塔顶排出的废气从第二吸收塔4的塔底进入第二吸收塔4。

当第一吸收塔1塔底液体中丙酮含量大于25%（wt）时，开启第一阀门13，将富集丙酮的液体通过第一输液泵2泵至解吸塔7进行解吸。

解吸塔7中的含丙酮液体被加热至75℃，解吸分解成丙酮蒸汽和吸收液。

丙酮蒸汽自解吸塔7塔顶蒸出后，通过第三换热器11冷凝后储存至丙酮存储罐16中。

解析塔7塔底的含有微量丙酮的吸收液通过第三输液泵进入设置有第二吸收塔4塔顶的第二喷淋装置14，以此来达到吸收液的循环反应，确保物料的节省。

吸收剂换热器9用于提升吸收剂的温度，实现丙酮脱附的目的。解吸塔回流泵10用作解吸塔顶端蒸汽的回流。

通过第二输液泵5的循环作用，将第二吸收塔4塔底的液体输送至第二换热器6，第二换热器6将第二吸收塔4内升温至40℃，以此对丙酮进行重复吸收。

当第二吸收塔4塔底液体中丙酮含量大于8%（wt）时，开启第二阀门15，通过第二输送泵5的作用，并通过第一喷淋装置12将此部分液体喷于第一吸收塔1内，以此作为第一吸收塔1吸附用的吸收剂，达到吸收丙酮的效果。

当第一吸收塔1和第二吸收塔4内吸收剂不足时，开启设置在吸收剂补充管道17上的控制阀，开启吸收剂冷却器18，补充吸收剂原液。

通过以上处理，在第二吸收塔4塔顶排出的废气中丙酮浓度已降至8ppm，循环此部分尾气可用于涂覆工艺的生产中。

以上存储在丙酮存储罐16中的丙酮气体可用于锂离子电池隔膜涂覆生产，而自第二吸收塔4的塔顶排出的尾气也可用于锂离子电池隔膜涂覆生产。本发明最大特色是吸收剂可用于循环地对丙酮废气进行吸附。

Claims

1.对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：将排放的丙酮废气采用吸收剂进行吸附后再经解吸取得丙酮气体和吸收剂，所述丙酮气体用于锂离子电池隔膜涂覆生产，吸收剂用于循环地对丙酮废气吸附。

2.根据权利要求1所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述吸收剂为水和多羟基醇的混合物。

3.根据权利要求2所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述多羟基醇为甘油、乙二醇、二乙二醇或三乙二醇中的至少任意一种。

4.根据权利要求1或2或3所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述吸附包括第一级吸附和第二级吸附，解吸后取得的吸收剂进入第二级吸附，第二级吸附产生的含有丙酮和吸收剂的混合溶液作为第一级吸附的吸收剂，第一级吸附后产生的含有丙酮和吸收剂的混合溶液用于解吸；第一级吸附后排出的气体进入第二级吸附；第二级吸附后排出的气体用于锂离子电池隔膜涂覆生产。

5.根据权利要求4所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：第一级吸附后产生的所述丙酮和吸收剂的混合溶液中丙酮含量≥20 wt.%时进入解吸。

6.根据权利要求4所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：第二级吸附后产生的所述丙酮和吸收剂的混合溶液中丙酮含量为5～9wt.%时作为第一级吸附的吸收剂。

7.根据权利要求4所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述第一级吸附的工作温度为35～70℃。

8.根据权利要求7所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述第一级吸附的工作温度为35～45℃。

9.根据权利要求4所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述第二级吸附的工作温度为35～70℃。

10.根据权利要求9所述对锂电池隔膜涂覆时排放的丙酮废气回收再利用方法，其特征在于：所述第二级吸附的工作温度为35～45℃。