CN110152338A - 锂电池生产中nmp蒸汽凝液回收和零排放工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺，包括以下步骤：(1)将含NMP烘烤废气80％通过离心风机返回涂布机循环使用，20％废气排出；(2)将经步骤(1)排出的20％的废气，经余热回收器、水冷凝器及冷水机冷水冷凝器，使废气中NMP蒸汽及水蒸气冷却、冷凝，再回余热回收器与刚排出的废气换热提升其温度后，重新返回涂布机中循环使用。本发明中锂电池生产中的排放废气进行封闭式循环冷凝回收NMP凝液是一个行之有效的处理工艺，完全可行，值得推广；冷凝回收NMP，必须考虑空气中水蒸汽的存在，NMP被冷凝同时水蒸汽也会凝成水，形成NMP水溶液，溶液含水愈多则精馏分离耗能愈大，采用“零”排放闭路循环工艺，可避免这一缺陷，得到比较纯净的NMP凝液。

Description

锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺。
背景技术
现有的锂电池生产NMP废气处理工艺是将含NMP烘烤废气80％返回涂布机循环使用以节约热能，20％废气排出。排出气温100～120℃，为回收其余热，先将排出热气与补充新空气通过换热器换热来回收余热以提高补充的新空气进气温度，再依次水冷、冷水机组低温水冷来冷却、冷凝，回收NMP的凝液。最后经活性炭吸附，作为对NMP截留关卡，再排放。处理工艺流程如图1所示。
该NMP废气处理工艺，从表面上看，既有余热利用，又有NMP凝液回收，算得上一定程度的做到了节能减排和循环经济，似乎已无刺可挑了，但仔细分析仍存在一定的问题:这就是在冷凝NMP汽的同时，废气中的空气所含大量水蒸汽也被冷凝了下来却被忽略了。
由于NMP液与水无限混溶，所以欲将溶液中NMP与水分离得到较纯净的NMP必须用精馏方法。众所周知，精馏是耗能的大户，在NMP与水的二元混合溶液精馏中，NMP是重组分，水是作为轻组分，而水的汽化潜热在众多纯物质液体中是相当高的。此外，因冷凝的NMP水溶液量不是特多，常用间歇(即分批)精馏方法进行分离。在间歇精馏过程中重组分NMP在塔釜长期沸腾为防止其受高热而炭化变质，必须降低重组分———NMP在塔釜温度，为此需采用减压(或称之真空)精馏分离NMP水溶液。减压后虽然液体沸腾温度随压力减小而降低了，但水和NMP液体汽化潜热均随着压力减小而增大，再加上减压操作本身耗能，这使本来已经够耗能的精馏犹如雪上加霜，更加耗能，因此分离NMP水溶液其所消耗的能量是相当大的，是上述原工艺“回收排放气余热”所获得的那一点点热能无法比拟的。虽然锂电池生产厂家将NMP水溶液廉价售给买方了事，但买方因对NMP水溶液的精馏提纯耗了大量的能量，买方就会以较高价格将已提纯的NMP再卖回锂电池厂家，无疑提高了锂电池生产成本。这也就是现有的锂电池生产NMP废气处理工艺主要的弊病。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明通过在锂电池生产中的排放废气进行封闭式循环冷凝回收NMP凝液是一个行之有效的处理工艺，完全可行，值得推广；冷凝回收NMP，必须考虑空气中水蒸汽的存在，NMP被冷凝同时水蒸汽也会凝成水，形成NMP水溶液，溶液含水愈多则精馏分离耗能愈大，采用“零”排放闭路循环工艺，可避免这一缺陷，得到比较纯净的NMP凝液。
本发明提出的锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺，包括以下步骤：
(1)将含NMP烘烤废气80％通过离心风机返回涂布机循环使用，20％废气排出；
(2)将经步骤(1)排出的20％的废气，经余热回收器、水冷凝器及冷水机冷水冷凝器，使废气中NMP蒸汽及水蒸气冷却、冷凝，再回余热回收器与刚排出的废气换热提升其温度后，重新返回涂布机中循环使用。
优选地，所述步骤(2)中，所述循环气的冷凝和加热还可用热泵技术。
本发明具有以下有益效果；
1、设备启动时空气中固有水蒸汽会冷凝成水，随着运行的进行，产生的冷凝水越来越少，最后趋于零，故冷凝回收的NMP凝液是较纯净的，从而省去了后序精馏分离操作，节约大量能量；
2、因为废气中缺少了水蒸汽的冷凝，而水蒸汽相变潜热是非常大的，因此水蒸气冷凝量减少大大的节约了冷水机的“冷量”，即能量；
3、新处理工艺为废气在净化系统内闭路冷凝循环，通过低温换热，将NMP蒸汽大部分冷凝成凝液，虽然冷凝后的循环气中仍存有一定量的未完全冷凝的NMP蒸汽，但没有排放，含在循环废气中，由于废气净化系统体积不大，因此存留在净化系统废气NMP汽已很少；
4、原处理工艺在净化系统尾端设置了活性炭吸附器，它是作为排放前最后一道关卡，使排放气有害成分NMP浓度在达标限值内，但活性炭脱附再生设施投资是相当大的，运行虽可全自动化，但仍需操作人员，这无疑都增加了成本，采用废气“零”排放新工艺，吸附、脱附投资费及运行费全可省去。
附图说明
图1为现有工艺流程图；
图2为新工艺流程图；
图3为热泵技术新工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺，包括以下步骤：
(1)将含NMP烘烤废气80％通过离心风机返回涂布机循环使用，20％废气排出；
(2)将经步骤(1)排出的20％的废气，经余热回收器、水冷凝器及冷水机冷水冷凝器，使废气中NMP蒸汽及水蒸气冷却、冷凝，再回余热回收器与刚排出的废气换热提升其温度后，重新返回涂布机中循环使用。
进一步改进，如图3所示，循环气的冷凝和加热还可用热泵技术。
冷凝时用热泵供冷———循环气通过氨冷器(又称液氨蒸发器若氨为制冷剂)，靠液氨的低温蒸发冷凝循环气，使NMP蒸汽在10℃或更低的温度(要高于0℃以免水汽结冰堵塞)冷凝为液体；再由热泵的供热———将压缩后的氨蒸汽降温用冷却、冷凝(40℃)放出的热，来加热返回的循环气，之后，循环气再经余热回收器进一步加热升温进入涂布机，其工艺流程如图3所示，图中涂黑部分，为热泵系统图，采用热泵供冷供热技术，更节能，这对没有大型中央空调冷水机组的厂家，尤为适用。
本发明在设备启动时空气中固有水蒸汽会冷凝成水，随着运行的进行，产生的冷凝水越来越少，最后趋于零，故冷凝回收的NMP凝液是较纯净的，从而省去了后序精馏分离操作，节约大量能量；因为废气中缺少了水蒸汽的冷凝，而水蒸汽相变潜热是非常大的，因此水蒸气冷凝量减少，大大的节约了冷水机的“冷量”；新处理工艺为废气在净化系统内闭路冷凝循环，通过低温换热，将NMP蒸汽大部分冷凝成凝液，虽然冷凝后的循环气中仍存有一定量的未完全冷凝的NMP蒸汽，但没有排放，含在循环废气中；原处理工艺在净化系统尾端设置了活性炭吸附器，它是作为排放前最后一道关卡，使排放气有害成分NMP浓度在达标限值内，但活性炭脱附再生设施投资是相当大的，运行虽可全自动化，但仍需操作人员，这无疑都增加了成本，采用废气“零”排放新工艺，吸附、脱附投资费及运行费全可省去。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含NMP烘烤废气80％通过离心风机返回涂布机循环使用，20％废气排出；
(2)将经步骤(1)排出的20％的废气，经余热回收器、水冷凝器及冷水机冷水冷凝器，使废气中NMP蒸汽及水蒸气冷却、冷凝，再回余热回收器与刚排出的废气换热提升其温度后，重新返回涂布机中循环使用。
2.根据权利要求1所述的锂电池生产中NMP蒸汽凝液回收和零排放工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述循环气的冷凝和加热还可用热泵技术。
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