CN110090529A - 一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统及应用其的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，该吸收系统采用碱性喷淋吸收液，吸收液在吸收塔内进行多次循环喷淋，一方面吸收塔的结构简单，为封闭式结构，液体循环均在吸收塔内，降低了吸收液和气体的外溢，提高了工人操作环境的安全性，另一方面，吸收液在吸收塔内的多次循环，可尽最大的限度充分利用吸收液，以节约成本。进一步还公开了应用该废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统的方法。
Description
技术领域
本发明涉及电池回收废气处理技术领域，具体的是一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统及应用其的方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛用于手机、计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多种领域。2017年以来，电动汽车的爆发式增长，规模庞大的动力锂电市场伴生的将是锂电池的需求量和报废量大幅增加。锂离子电池生产和回收不当同样会产生污染，锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康还是有很大的影响。废旧锂离子电池中的物质如果进入环境中可造成重金属镍、钴污染(包括砷)，氟污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染。废旧锂离子电池的电解质及其转化产物，如LiPF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶剂及其分解和水解产物，如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害，甚至死亡。因此，废旧锂离子电池的回收再利用的意义非凡。
但是，如果将废旧锂离子电池采取普通的垃圾处理方法(包括填埋、焚烧、堆肥等)，其中的钴、镍、锂、锰等金属以及无机、有机化合物必将对大气、水、土壤造成严重的污染，具有极大的危害性。
目前，在废旧锂离子电池回收过程中，会回产生大量的有机废气，对环境造成污染，因此必须对废旧锂电池回收拆解产生的有机废气进行吸收处理，达标后排放。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，该系统结构简单，为封闭式结构，运行成本低，可有效吸收有害气体，降低了有害气体气体的外溢，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，包括吸收塔，所述吸收塔的内部由上至下包括喷淋区和储液区，
所述吸收塔设置有进气口和出气口，所述进气口设置于所述储液区和所述喷淋区之间，所述出气口设置于所述喷淋区的顶端；
所述喷淋区设置有喷淋装置和填料，所述喷淋装置设置于所述填料的上方；
所述储液区内盛装有吸收液；
所述喷淋装置与所述储液区连接有循环水管和循环水泵。
优选地，所述喷淋区设置有三层填料，相邻的两层所述填料之间具有间隔，所述喷淋装置设置于最上层填料的上方。
优选地，所述喷淋区设置有三层填料和三个喷淋装置，相邻的两层所述填料之间具有间隔，每个所述喷淋装置分别设置于每层所述填料的上方。
更优选地，三个所述喷淋装置分别与所述循环水泵连接。
优选地，所述填料为聚四氟乙烯或pp材质。
优选地，所述喷淋塔还连接有补水管和排污管，所述补水管与所述循环水泵连接，所述喷淋塔底部设置有排污口所述排污管与所述排污口连接。
优选地，所述填料层包括若干层串联结构的填料。
优选地，所述系统还包括风机，所述风机连接所述出气口。
本发明的拆解废旧锂电池的废气喷淋吸收系统，是用于吸收拆解废旧锂电池时产生的有害的VOCs气体，吸收塔内具有喷淋区和储液区，循环水管和循环水泵将储液区的吸收液抽吸至喷淋装置，然后由喷淋装置喷出至填料层上，然后吸收液从填料层渗漏回储液区，在此过程中，从进气口进入的废气上升至填料层时与吸收液接触，由吸收液对气体净化吸收，净化后的气体经由出气口排出。在该方案中，吸收液在吸收塔内进行多次循环喷淋，一方面吸收塔的结构简单，为封闭式结构，液体循环均在吸收塔内，降低了吸收液和气体的外溢，提高了工人操作环境的安全性，另一方面，吸收液在吸收塔内的多次循环，可尽最大的限度充分利用吸收液，吸收液达到一定浓度后才进行更换和生化降解处理，以节约成本。
进一步，本发明还公开了应用上述吸收系统的方法，包括如下步骤：
1)开启循环水泵，抽取吸收塔下部的吸收液至喷淋装置，由喷淋装置喷洒到填料层的表面，并加热吸收塔内吸收液，开启风机，抽取吸收塔内气体；
2)向吸收塔内通入废气，废气经过填料层与并与喷淋的吸收液接触反应，并将反应后的气体由风机抽走。
优选地，所述吸收塔内的吸收液为碱性溶液，所述碱性溶液的pH为9～13。
更优选地，所述吸收塔内的吸收液为烧碱溶液，碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液。
优选地，吸收塔内及吸收液的温度为40～100℃。
上述废旧锂电池用废气喷淋吸收方法中，可以实现出口VOCs含量小于10mg/m3，达到排放标准，运行成本低、处理效果好，废水量小，废水处理简单。
附图说明
图1是本发明废旧锂电池用废气喷淋吸收系统的结构示意图
图中，1吸收塔，11进气口，12出气口，13填料层,14喷淋装置，15排污口，21循环水管，22循环水泵，3补水管，4排污管
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，是本发明的废旧锂电池用废气喷淋吸收系统。该系统主体结构为喷淋式吸收塔1，该吸收塔设置有进气口11、出气口12、填料层13、喷淋装置14和排污口15。其中，以进气口11所在的位置为界，将吸收塔1分为两个区域，位于进气口11以上设置有喷淋装置14和填料13的部分为喷淋区，位于进气口11以下的部分为储液区，储液区用来盛装喷淋用的吸收液。该吸收塔的喷淋装置14与储液区连接有循环水管21和循环水泵22。
在该吸收塔中，循环水管和循环水泵将储液区的吸收液抽吸至喷淋装置，然后由喷淋装置喷出至填料层上，然后吸收液从填料层渗漏回储液区，在此过程中，从进气口进入的废气上升至填料层时与吸收液接触，由吸收液对气体净化吸收，净化后的气体经由出气口排出。循环水管和循环水泵将吸收液在吸收塔内多次循环喷淋，吸收液的循环均在吸收塔内，降低了吸收液和有害气体的外溢，提高了工人操作环境的安全性，另一方面，吸收液在吸收塔内多次循环，最大限度的充分利用吸收液。
在吸收塔内，可以设置为三层填料，将喷淋装置设置于最上层填料上方，喷淋装置喷出的吸收液从最上层填料依次向下渗漏，废气自下而上依次经过三层填料并与三层填料的吸收液接触反应，其中的脂类有机成分与碱发生皂化反应，生成可溶性有机盐，被吸收液吸收净化，其中，气体中的VOCs含量自下而上的依次递减，经过最上层的填料后，气体中的VOCs含量可低至达到排放标准，然后气体从排气口排出。
在另一个实施例中，如图1，在吸收塔内，也可设置有三个喷淋装置14和三层填料13，相邻层的填料间隔一定的距离，三个喷淋装置14分别设置在三层填料13上方，每层填料分配一个喷淋装置，其中喷淋装置和填料分别设置在吸收塔的上半部分，进气口11设置在吸收塔位于最下层填料13的下方的位置，出气口12设置在吸收塔位于最上边的喷淋装置14的上方，最好是吸收塔的顶部。三个喷淋装置分别均与循环水泵连接有循环水管，三个喷淋装置与循环水泵连接的循环水管为并联的方式。在该方案中，废气从进气口进入然后从出气口自然排出，废气自下而上依次经过三层填料并与三层填料的吸收液接触反应，被吸收液吸收净化，其中，气体中的VOCs含量自下而上的依次递减，经过最上层的填料后，气体中的VOCs含量可低至达到排放标准，然后气体从排气口排出。
进一步，连接三个喷淋装置的循环水管分别设置有总阀和分阀。
进一步，填料可以是聚四氟乙烯，聚四氟乙烯是吸收液有效吸收VOCs的催化剂，且耐强碱腐蚀，填料也可以是pp材质填料，对气体中的灰尘或其他有害物质在吸收液的催化下进行过滤，再进一步，三层填料可以是聚四氟乙烯或pp材质填料。
进一步，喷淋塔1还连接了补水管3和排污管4，补水管可直接与喷淋塔底部的补水口连接，或直接与循环水泵连接，排污管连接喷淋塔1底部的排污口15，补水管上设置了补水阀，排污管设置排污阀。当储液区的吸收液循环至一定程度时，吸收液中剩余有效吸收液含量降低，储液区需要更换新的吸收液，则打开排污阀连通排污管，将充分利用过的吸收液从排污管排出至废液池，然后关闭排污阀，打开排补水阀由补水管补充新的吸收液，待补充新的吸收液完成后，关闭补水阀，进行新的循环吸收。
应用上述吸收系统的方法，包括如下步骤：
1)开启循环水泵，抽取吸收塔下部的吸收液至喷淋装置，由喷淋装置喷洒到填料层的表面，并加热吸收塔内吸收液，开启风机，抽取吸收塔内气体；
2)向吸收塔内通入废气，废气经过填料层与并与喷淋的吸收液接触反应，并将反应后的气体由风机抽走。
该吸收塔内盛装的的吸收液为碱性溶液，优选烧碱溶液，或碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液，吸收液的pH为9～13。废旧锂电池中的有机挥发成分主要为电解液中的DME、EMC等碳酸酯类，可以与碱发生皂化反应，生成水溶性的有机盐，直接溶解于水中，且更换下的喷淋吸收液还有吸收的有机成分，可以用酸调整pH值后通过生物分解的方法处理。
其中，吸收塔内及吸收液的温度为40～100℃。
上述废旧锂电池用废气喷淋吸收方法中，可以实现出口VOCs含量小于10mg/m3，达到排放标准。
在一个具体的实施例中，进气口进入的气体中VOCs的含量300mg/m3，为采用烧碱溶液作为吸收液，烧碱溶液的pH为12，吸收液的温度为80℃，吸收塔内环境温度为80℃，经过三次喷淋装置及三层填料层喷淋催化吸收后，出口的VOCs含量达到8mg/m3，达到排放标准。
在该实施例中，吸收塔内发生的化学反应如下：
R-COOC-R`+NaOH＝R-COONa+R-OH
其中，经第一层填料层后VOCs浓度降到95mg/m3，经第二层填料层后VOCs浓度降到32mg/m3，经第三层填料层后VOCs浓度降到8mg/m3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，其特征在于，包括吸收塔，所述吸收塔的内部由上至下包括喷淋区和储液区，
所述吸收塔设置有进气口和出气口，所述进气口设置于所述储液区和所述喷淋区之间，所述出气口设置于所述喷淋区的顶端；
所述喷淋区设置有喷淋装置和填料，所述喷淋装置设置于所述填料的上方；
所述储液区内盛装有吸收液；
所述喷淋装置与所述储液区连接有循环水管和循环水泵。
2.根据权利要求1所述的废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，其特征在于，所述喷淋区设置有三层填料和三个喷淋装置，相邻的两层所述填料之间具有间隔，每个所述喷淋装置分别设置于每层所述填料的上方。
3.根据权利要求2所述的废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，其特征在于，三个所述喷淋装置分别与所述循环水泵连接。
4.根据权利要求1～3任一所述的废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，其特征在于，所述填料为聚四氟乙烯或PP材质。
5.根据权利要求1所述的废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，所述喷淋塔还连接有补水管和排污管，所述补水管与所述循环水泵连接，所述喷淋塔底部设置有排污口所述排污管与所述排污口连接。
6.根据权利要求5所述的废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统，其特征在于，所述填料层包括若干层串联结构的填料。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述废旧锂电池拆解废气处理用喷淋吸收系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)开启循环水泵，抽取吸收塔下部的吸收液至喷淋装置，由喷淋装置喷洒到填料层的表面，喷淋液被热气体加热，开启风机，抽取吸收塔内气体；
2)向吸收塔内通入废气，废气经过填料层与并与喷淋的吸收液接触反应，并将反应后的气体由风机抽走。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述吸收塔内的吸收液为碱性溶液，所述碱性溶液的pH为9～13。
9.根据权利要求8所述的的方法，其特征在于，所述吸收塔内的吸收液为烧碱溶液，碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，吸收塔内及吸收液的温度为40～100℃。
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2018
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