CN115888305A - 用于锂电池行业真空泵尾气处理系统（VOCs）工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，属于尾气处理技术领域，该工艺简单高效、设计巧妙，通过对尾气进行冷凝、除油、碱洗和水洗可将≈45％的油脂和三甲基氟硅烷去除；然后将气体高温氧化后进一步除尘，即可向外界排出符合排放标准的气体；有效解决了现有的锂电池行业VOCs尾气处理工艺，因三甲基氟硅烷容易在高温氧化时产生大量的晶体，进而发生高温氧化设备堵塞，影响系统稳定性的问题。
Description
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺。
背景技术
随着新能源汽车产业飞速发展，锂电池的需求量也日益增加，但因电池生产过程中会排放真空泵VOCs尾气，故会随之引发一些尾气排放的问题。
为了解决VOCs尾气的排放问题，公告号为CN214249648U的中国实用新型专利公开了一种PVC行业VOCs废气处理系统，该系统通过将废气有序通过冷凝装置、静电除油装置、RTO炉燃烧装置和废气排出装置，即可使得废气能够达标排放。但是该尾气处理的工艺仅适用于PVC行业，且在制造PVC时所产生的VOCs的主要成分为正十一烷、正十二烷、二乙二醇丁醚，主要来自于D70降粘剂和钙锌稳定剂；这与锂电池行业所产生的VOCs尾气成分和来源，完全不同。
锂电池行业的真空泵VOCs尾气主要来源于一次注液、化成、二次注液工序的产线真空泵及厂房真空泵。在正常生产过程中，会有电解液挥发和真空泵油挥发尾气，其主要成分为：碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、三甲基氟硅烷、POF3、甲烷、乙烷等，以及少量真空泵油；若采取上述处理工艺将因为三甲基氟硅烷燃烧产生的二氧化硅堵塞问题，无法持续有效地净化锂电池生产时所产生的VOCs尾气。因此其他领域关于VOCs尾气处理的系统和工艺并不适用于锂电行业。
目前锂电池行业真空泵尾气处理技术大多采用活性炭吸附催化燃烧、热力燃烧TO工艺、以及蓄热燃烧RTO工艺。但活性炭吸附燃烧存在处理效率低，排放超标的问题；热力燃烧TO工艺存在耗能大的问题，需补充大量天然气；蓄热燃烧RTO工艺的热效率比TO高，可以实现节能，但由于电解液的真空泵尾气含三甲基氟硅烷等有机硅组分，经RTO燃烧后容易造成蓄热体结晶堵塞，导致系统运行不稳定；因此需要设计一种高效率、能耗低且运行稳定的尾气处理工艺。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种高效率、能耗低且运行稳定的尾气处理工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，包括以下步骤：
步骤1：对真空泵VOCs尾气进行冷凝处理；
步骤2：将经步骤1处理后的气体进行过滤除油；
步骤3：将经步骤2过滤除油后的气体先后进行两次碱洗和一次水洗；
步骤4：将经步骤3处理后的气体进行高温氧化处理；
步骤5：将经步骤4处理后的气体进行除尘处理。
本发明的有益效果在于：本发明提供的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，设计合理、简单高效，通过对尾气进行冷凝、除油、碱洗和水洗可将≈45％的油脂和三甲基氟硅烷去除，避免在高温氧化时产生大量的晶体，造成高温氧化设备堵塞，影响系统稳定性的情况；最后再将高温氧化后的气体进一步地除尘，即可向外界排出符合排放标准的气体。
附图说明
图1所示为本发明具体实施方式的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺的流程图；
标号说明：
1、前处理系统；11、冷凝装置；12、滤油装置；13、碱洗装置；14、水洗装置；
2、RTO燃烧系统；21、抗堵型RTO蓄热燃烧炉；3、布袋除尘器；4、排气筒；5、吹扫装置。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过对尾气进行冷凝、除油、碱洗和水洗可将≈45％的油脂和三甲基氟硅烷去除，避免在高温氧化时产生大量的晶体，造成高温氧化设备堵塞，影响整体系统稳定性的情况；最后再将高温氧化后的气体进一步地除尘，即可向外界排出符合排放标准的气体。
请参照图1，本发明提供的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，包括以下步骤：
步骤1：将真空泵VOCs尾气通过冷凝处理进行降温冷凝，使尾气中的部分有机成分冷凝成液态；
步骤2：将经步骤1处理后的气体进行过滤除油，去除冷凝处理后的气体中的油状物和气溶胶颗粒；
步骤3：将经步骤2过滤除油后的气体先后进行两次碱洗和一次水洗，除去气体中的酸性物质、水溶性物质以及部分三甲基氟硅烷；
步骤4：将经步骤3处理后的气体进行高温氧化处理，生成洁净气体；燃烧过程中间歇性地吹入高速气体，进而避免发生堵塞的情况；
步骤5：将经步骤4处理后的气体进行除尘处理，滤除气体中携带的因高温氧化所生产的结晶粉末，最后将过滤的气体排放至外界。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，通过对尾气进行冷凝、除油、碱洗和水洗可将≈45％的油脂和三甲基氟硅烷去除；然后将气体高温氧化后进一步除尘，即可向外界排出符合排放标准的气体；该锂电池行业VOCs尾气处理工艺，高效便捷、设计巧妙，与现有的锂电池行业VOCs尾气处理工艺相比，可避免气体在高温氧化时产生大量的晶体，进而发生高温氧化设备堵塞，影响系统稳定性的情况。
进一步地，步骤1中冷凝处理为将真空泵VOCs尾气的温度降低至16℃以下。
从上述描述可知，该设计能够使尾气中的有机成分更好地冷凝成液态。用于冷凝处理的冷凝器采用翅片式，冷凝器表面设有波纹使流体的紊流状态更好，大大提高了换热系数。
进一步地，步骤2中气体的过滤流速小于或等于2.4m/min，且用于过滤气体的过滤设备的滤网目数小于或等于200目。
从上述描述可知，该设计能够增气体在过滤设备中的过滤时间，进而使气体中的油状物和气溶胶颗粒能够被有效去除。
进一步地，用于过滤除油的设备为滤筒除油器；滤塔除油器主要由箱体和滤筒组成，箱体分为进气侧和出气侧，由隔板分隔开，滤筒安装在隔板上，滤筒的过滤部分成为气体通道；经过收集后的废气由风管输送至滤筒除油器，从进气箱体一侧进入，从滤筒外侧经过褶式金属过滤层去除油、水颗粒物后自滤筒内出，在出气侧箱体汇合后排出。
从上述描述可知，该设计可为气体除杂工作提供保障。
进一步地，步骤3中的气体在碱洗设备和水洗设备中的流速小于1.2m/min，有效停留时间大于1s。
从上述描述可知，该设计通过降低气体的流速，保证气体在碱洗设备和水洗设备中的停留时间，使得气体中的酸性物质、水溶性物质以及部分三甲基氟硅烷在长时间的碱洗和水洗的过程中，能够别溶液完全吸收，进而减少后续高温氧化时所生成的二氧化硅结晶粉末的量，防止发生堵塞的情况。
进一步地，步骤4中气体的预热温度为600℃～850℃，气体的高温氧化时间大于1.5s。
从上述描述可知，该设计确保气体能够被完全氧化，进而生产符合排放标准的二氧化碳和水，且对气体进行预热可以减少气体升温时所需的时间，进而达到高效、节能的目的；高温氧化期间，还能根据排放浓度及进气浓度自动调控炉温，从而在保障达标排放的前提下，进一步有效节约能耗。
进一步地，步骤4中用于进行高温氧化的设备为碳钢材质；用于进行高温氧化的设备为经过防腐处理、耐高温处理和耐HF腐蚀处理的抗堵型RTO蓄热燃烧炉21。
从上述描述可知，该设计使得高温氧化设备能够在极端条件下，保证气体的高温氧化工作能够始终正常、稳定地进行，进而保证尾气的处理效率。
进一步地，抗堵型RTO蓄热燃烧炉21包括燃烧室和填料床；填料床内设有蓄热体；蓄热体上设有蜂窝状通气孔。
进一步地，抗堵型RTO蓄热燃烧炉21还包括吹扫装置5；吹扫装置5的出气口与填料床的出气口相连通。
从上述描述可知，蜂窝状的通气孔可增加通气孔各边之间的夹角，进而避免晶体在通气孔的边角发生粘结；且吹扫装置有助于将晶体从通气孔中吹出，从而能够进一步避免发生通气孔堵孔的情况。
进一步地，气体在步骤5的除尘处理过程中的过滤风速小于或等于1.5m/min。
从上述描述可知，该设计能够确保氧化后的气体中所携带的微量粉尘能够被有效去除，从而使排入外界的气体质量符合排放标准。
进一步地，用于进行除尘处理的设备为布袋除尘器。优选地为布袋耐温≥200℃，由芳纶+PTFE覆膜材质制成的高温布袋除尘器。更优选地，高温布袋除尘器内设有压差传感器，当压差达到设定值后，系统启动自动进行清灰。
本发明还提供一种用于锂电池行业真空泵VOCs尾气的处理系统，包括由管道依次连通的前处理系统1、RTO燃烧系统2、布袋除尘器3和排气筒4；前处理系统1包括依次连接的冷凝装置11、滤油装置12、碱洗装置13和水洗装置14；水洗装置14的出气口与RTO燃烧系统2的进气口连通；RTO燃烧系统2与吹扫装置5相连通。
从上述描述可知，冷凝装置11、滤油装置12、碱洗装置13和水洗装置14可对尾气的冷凝、除油、碱洗和水洗工作提供基础保障，RTO燃烧系统2、布袋除尘器3和排气筒4可便于气体的高温氧化以及除尘排放的工作，且通过吹扫装置5向RTO燃烧系统2内间歇性吹扫，可进一步避免系统发生堵塞的情况。
本发明的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺可用于各种在高温氧化后会发生结晶堵塞的尾气处理流程，尤其适用于高温氧化的结晶产物为二氧化硅的尾气处流程。
本发明的实施例一为：
参照图1，一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，包括以下步骤：
步骤1：将真空泵VOCs尾气通过冷凝处理将真空泵VOCs尾气的温度降低至16℃以下，使尾气中的部分有机成分冷凝成液态；
步骤2：将经步骤1处理后的气体进行过滤除油，气体的过滤流速小于或等于2.4m/min，且用于过滤气体的过滤设备的滤网目数小于或等于200目；从而便于去除冷凝处理后的气体中的油状物和气溶胶颗粒；
步骤3：将经步骤2过滤除油后的气体先后进行两次碱洗和一次水洗，气体在碱洗设备和水洗设备中的流速小于1.2m/min，有效停留时间大于1s；从而便于除去气体中的酸性物质、水溶性物质以及部分三甲基氟硅烷；
步骤4：将经步骤3处理后的气体进行加热至600℃～850℃，高温氧化的时间大于1.5s；燃烧过程中间歇性地吹入高速气体，进而避免发生堵塞的情况；
步骤5：将经步骤4处理后的气体进行除尘处理，气体的过滤风速小于或等于1.5m/min；从而便于滤除气体中携带的因高温氧化所生产的结晶粉末，最后将过滤的气体排放至外界。
参照图1，本发明的实施例二为：
一种用于锂电池行业真空泵VOCs尾气的处理系统，包括由管道依次连通的前处理系统1、RTO燃烧系统2、布袋除尘器3和排气筒4；前处理系统1包括依次连接的冷凝装置11、滤油装置12、二级碱洗装置13和水洗装置14；水洗装置14的出气口与RTO燃烧系统2的进气口连通；RTO燃烧系统2与吹扫装置5相连通。
实施例二的VOCs尾气的处理工艺的步骤为：首先将真空泵VOCs尾气通入冷凝装置11进行降温冷凝，将真空泵VOCs尾气的温度降低至16℃以下，使尾气中的部分有机成分冷凝成液态；再通过滤油装置12，去除冷凝处理后的有机气体中的油状物和气溶胶颗粒；将过滤后的有机气体先后通过两个碱洗装置13和一个水洗装置14，除去有机气体中的酸性物质、水溶性物质以及部分三甲基氟硅烷；接着将经过前处理系统1初步过滤除杂的有机气体通入RTO燃烧系统2进行高温氧化，氧化温度为800℃；燃烧过程中吹扫装置5间歇性地向RTO燃烧系统2中吹气，进而避免RTO燃烧系统2发生堵塞的情况；将洁净气体通入布袋除尘器3内，滤除气体中携带的因高温氧化所生产的结晶粉末，最后将过滤的气体通过排气筒4排放至外界。
参照图1，本发明的实施例三为：
一种用于锂电池行业真空泵VOCs尾气的处理系统，在实施例二的基础上对RTO燃烧系统2进行防腐处理、耐高温处理和耐HF腐蚀处理。
本发明的工作原理为：首先将真空泵VOCs尾气通入冷凝装置11进行降温冷凝，使尾气中的部分有机成分冷凝成液态；再通过滤油装置12，去除冷凝处理后的气体中的油状物和气溶胶颗粒；然后将过滤后的气体先后通过两个碱洗装置13和一个水洗装置14，除去气体中的酸性物质、水溶性物质以及部分三甲基氟硅烷；接着将经过前处理系统1初步过滤除杂的气体通入RTO燃烧系统2进行高温氧化，生成洁净气体；燃烧过程中吹扫装置5间歇性地向RTO燃烧系统2中吹气，进而避免RTO燃烧系统2发生堵塞的情况；紧接着将洁净气体通入布袋除尘器3内，滤除气体中携带的因高温氧化所生产的结晶粉末，最后将过滤的气体通过排气筒4排放至外界，从而完成整套的VOCs尾气处理工作。
与传统的RTO系统相比，传统的的RTO系统的使用时间为10天；当传统的RTO与前处理系统相配合的使用时间为27～28天；当使用本申请改进后的RTO系统与前处理系统相配合的使用天数为2.5～3个月，该天数为传统RTO的使用天数的4倍，由此可见，该设计可显示提高真空泵VOCs尾气的处理效率，进而间接提高锂电池的生产效率。
综上所述，本发明提供的一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，高效便捷、设计巧妙，通过对尾气进行冷凝、除油、碱洗和水洗可将≈45％的油脂和三甲基氟硅烷去除；然后将气体高温氧化后进一步除尘，即可向外界排出符合排放标准的气体；弥补了现有的锂电池行业VOCs尾气处理工艺，因三甲基氟硅烷容易在高温氧化时产生大量的晶体，进而发生高温氧化设备堵塞，影响系统稳定性的缺点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对真空泵VOCs尾气进行冷凝处理；
步骤2：将经步骤1处理后的气体进行过滤除油；
步骤3：将经步骤2过滤除油后的气体先后进行两次碱洗和一次水洗；
步骤4：将经步骤3处理后的气体进行高温氧化处理；
步骤5：将经步骤4处理后的气体进行除尘处理。
2.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述步骤1中冷凝处理为将真空泵VOCs尾气的温度降低至16℃以下。
3.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述步骤2中气体的过滤流速小于或等于2.4m/min，且用于过滤气体的过滤设备的滤网目数小于或等于200目。
4.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述步骤3中的气体在碱洗设备和水洗设备中的流速小于1.2m/min，有效停留时间大于1s。
5.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述步骤4中将气体加热至600℃～850℃；所述高温氧化的时间大于1.5s。
6.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述步骤4中用于进行高温氧化的设备为碳钢材质；所述用于进行高温氧化的设备为经过防腐处理、耐高温处理和耐HF腐蚀处理的抗堵型RTO蓄热燃烧炉。
7.根据权利要求6所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述抗堵型RTO蓄热燃烧炉包括燃烧室和填料床；所述填料床内设有蓄热体；所述蓄热体上设有蜂窝状通气孔。
8.根据权利要求7所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，所述抗堵型RTO蓄热燃烧炉还包括吹扫装置；所述吹扫装置的出气口与填料床的出气口相连通。
9.根据权利要求1所述的用于锂电池行业真空泵尾气处理系统(VOCs)工艺，其特征在于，气体在步骤5的除尘处理过程中的过滤风速小于或等于1.5m/min。
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