CN209564803U - 一种低湿度循环回风nmp回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低湿度循环回风NMP回收装置，与正极涂布机系统连通，其包括：余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、NMP收集单元、回风单元和尾气净化单元；所述余热回收单元至少用以使含NMP废气与来自回风单元的净化回风进行热量交换；所述两级气液冷凝及分离单元至少用以使来自余热回收单元降温后的含NMP废气中的NMP饱和成液滴析出沉降，以及，使NMP液滴与废气分离；所述回风单元包括主风机和过滤单元，至少用以使来自两级气液冷凝及分离单元的净化气体输入所述余热回收单元。本实用新型设备简单，工艺流程短，设备投资少，不仅有效改善生产环境，避免危害员工身体健康，同时降低企业耗材成本，提高资源利用率。

Description

一种低湿度循环回风NMP回收装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种NMP回收装置，尤其涉及一种锂电池工业废气处理中N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)的回收装置，属于工业生产废气回收技术领域。

背景技术

N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)，为无色透明油状液体，熔点-24.4℃，沸点203℃，闪点95℃，其具有闪点高、腐蚀性小、溶解度大、粘度低、挥发度低、热稳定性和化学稳定性高等优点，是重要的化工原材料，广泛应用于石油加工、精细化工、制药、农药、电子产品等领域，在化工行业有着举足轻重的地位，更是锂电池制造必不可少的原料之一，锂电池制造需要消耗大量的N-甲基吡咯烷酮，而被使用过的N-甲基吡咯烷酮都会以有机废气的形式排放到大气中，不但对当地的环境造成极大的污染，同时也造成了巨大的经济损失和能源浪费。

现锂电池行业内的做法是将废气经冷凝器冷凝、转轮吸附后一部分排放至大气，一部分风经热交换加热后供给烘箱继续使用，经冷凝出的NMP则回收利用。将含有NMP的工艺气体经过气气换热器、循环水冷却降温和冷冻水表冷器降温，混合气中的部分NMP被冷却成液体回收，其余的混合气体经过水淋洗和活性炭吸附或转轮吸附后排放至大气。

但该回收系统存在以下弊端和缺陷：1)不考虑冷凝出口的雾滴分离，造成大量NMP雾滴进入后续风管及设备，造成积液，影响设备安全性能；2)现有的回收系统均不带有回风湿度可调节的功能，不能调节回风湿度，也不能控制回风NMP浓度，从而无法更好的适应锂电池正极涂布生产需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种低湿度循环回风NMP回收装置，该回收装置设备简单，回收流程短，较高的节能效果，且NMP的一次回收率可以达到99％以上；不仅有效改善了生产环境，避免危害员工身体健康，同时降低企业耗材成本，提高了资源回收利用率，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种低湿度循环回风NMP回收装置，与正极涂布机系统连通，其包括：余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、NMP收集单元、回风单元和尾气净化单元；

其中，所述余热回收单元至少用以使来自正极涂布机系统的含NMP废气与来自回风单元的净化回风进行热量交换；所述两级气液冷凝及分离单元包括一级冷凝器、二级冷凝器和气液分离单元，所述一级冷凝器、二级冷凝器至少用以使来自余热回收单元降温后的含NMP 废气中的NMP饱和成液滴析出沉降，所述气液分离单元至少用以使NMP液滴与废气分离；所述NMP收集单元至少用以对来自气液分离单元的NMP液滴进行收集；所述回风单元包括主风机和过滤单元，至少用以使来自两级气液冷凝及分离单元的净化气体输入所述余热回收单元；所述尾气净化单元与所述回风单元连通。

在一些实施方式中，所述低湿度循环回风NMP回收装置还包括湿度调节单元，所述湿度调节单元设置于所述余热回收单元与两级气液冷凝及分离单元之间。

在一些实施方式中，所述低湿度循环回风NMP回收装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述的余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、回风单元和尾气净化单元相连接。

进一步地，所述气液分离单元与所述一级冷凝器、二级冷凝器为一体设置或相互独立设置。

较之现有技术，本实用新型的优点在于：

1)本实用新型提供的低湿度循环回风NMP回收装置设备简单，工艺流程短，设备投资少，不仅有效改善了生产环境，避免危害员工身体健康，同时降低企业耗材成本，提高了资源利用率；

2)采用本实用新型的NMP回收装置，NMP回收利用率高，NMP的一次回收率可以达到99％以上，外排其他经过尾气回收装置后含NMP的量小于12ppm，即达到环保要求，又达到了回收的目的；

3)本实用新型充分考虑冷凝出口的雾滴分离，防止NMP雾滴进入后续风管及设备，造成积液，可提高设备安全性能；

4)本实用新型设置有回风湿度可调节的功能，调节回风湿度，控制回风NMP浓度，有利于更好的适应锂电池正极涂布生产需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中一种低湿度循环回风NMP回收装置及回收流程示意图。

附图标记说明：1-余热回收换热器，2-两级气液冷凝及分离单元，3-主风机，4-NMP收集罐，5-外排泵，6-过滤器，7-尾气处理装置，8-正极涂布机烘箱。

具体实施方式

鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和实践，得以提出本实用新型的技术方案，如下将予以更为详细的解释说明。

本实用新型实施例提供的一种低湿度循环回风NMP回收装置，与正极涂布机系统连通，其包括：余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、NMP收集单元、回风单元和尾气净化单元；

其中，所述余热回收单元至少用以使来自正极涂布机系统的含NMP废气与来自回风单元的净化回风进行热量交换；所述两级气液冷凝及分离单元包括一级冷凝器、二级冷凝器和气液分离单元，所述一级冷凝器、二级冷凝器至少用以使来自余热回收单元降温后的含NMP 废气中的NMP饱和成液滴析出沉降，所述气液分离单元至少用以使NMP液滴与废气分离；所述NMP收集单元至少用以对来自气液分离单元的NMP液滴进行收集；所述回风单元包括主风机和过滤单元，至少用以使来自两级气液冷凝及分离单元的净化气体输入所述余热回收单元；所述尾气净化单元与所述回风单元连通。

在一些实施方式中，所述余热回收单元包括余热回收换热器，所述余热回收换热器为气气换热器，烘箱来风的温降为30～60℃，优选40～55℃。

在一些实施方式中，所述余热回收单元的第一气体输入口与所述正极涂布机系统的含 NMP废气输出口相连接，所述余热回收单元的第二气体输入口与所述回风单元的净化气体输出口相连接，所述余热回收单元的第一气体输出口与所述两级气液冷凝及分离单元的气体输入口相连接，所述余热回收单元的第二气体输出口与所述正极涂布机系统的气体输入口相连接。

在一些实施方式中，所述余热回收单元还包括回风管道，所述正极涂布机系统进风口和所述余热回收单元分别与所述回风管道连接。通过回风管道可以使得交换的涂布机热风处理的能量返回正极涂布机系统中进行循环利用。

在一些实施方式中，所述低湿度循环回风NMP回收装置还包括湿度调节单元，以控制循环风中的湿度调节，有利于更好的回收NMP。所述湿度调节单元设置于所述余热回收单元与两级气液冷凝及分离单元之间。

进一步地，所述湿度调节单元控制水露点范围0～20℃，优选10～15℃。

在一些实施方式中，所述一级冷凝器、二级冷凝器相连接，用于冷却NMP废气，所述二级冷凝器与所述气液分离单元连接，所述气液分离单元的NMP液滴输出口与所述NMP收集单元的入口相连通，所述气液分离单元与所述NMP收集单元之间设置有导流槽。

在一些实施方式中，所述气液分离单元与所述一级冷凝器、二级冷凝器可以为一体设置，也可以是单独独立设置。通过气液分离单元，强制分离去除气体中的NMP液滴，降低气体中的NMP含量。

进一步地，所述一级冷凝器采用常规冷却水为介质，气相出口温度为40～50℃，优选 40～45℃；所述二级冷凝器采用冷冻水为介质，气相出口温度为12～20℃，优选12～16℃。

进一步地，所述主风机用于输送NMP废气，克服设备和风管间的阻力。

在一些实施方式中，所述NMP收集单元的出口与一外排泵相连通。所述NMP收集单元用于接收冷凝回收得到的NMP液体，外排泵用于采出NMP收集单元中的NMP废液。

在一些实施方式中，所述两级气液冷凝及分离单元的气体输出口与所述主风机的入口相连通，所述主风机的出口与所述过滤单元的入口连通，所述过滤单元(优选为过滤器)的出口与所述余热回收单元的第二气体输入口相连通。所述过滤单元与主风机相连接，主风机出口回风部分进过滤单元，用于过滤回风中的粉尘和颗粒。

在一些实施方式中，所述主风机的出口还与所述尾气净化单元相连通，主风机出口外排部分进尾气处理装置，用于将外排气中的NMP进一步处理后实现达标排放。

在一些实施方式中，所述尾气净化单元可以是水洗喷淋装置、转轮装置或活性炭吸附装置等但不限于此，优选为水洗喷淋装置。

在一些实施方式中，所述的低湿度循环回风NMP回收装置还包括：控制单元，所述控制单元分别与所述的余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、回风单元和尾气净化单元相连接。

进一步地，经过两级气液冷凝及分离单元分离后气体中NMP的含量需小于或等于300ppm，经过尾气净化单元处理后外排气体中NMP的含量需≤12ppm。

本实用新型采用的密闭循环的管道系统，仅向外界排放尾气处理单元因极片涂布机进气口吸进新风的少量气体，同时外界环境中的尘埃也无法进入涂布机污染极片，回收利用率高，有利于环保，而且通过余热回收单元可以利用热风热能加热循环回风的温度，节能效果明显。

进一步地，所述回风管道上安装有风量调节阀和温度监控计，所述气液分离单元的集液管道上安装有流量调节阀，所述NMP收集单元上安装有液位传感器，所述风量调节阀、所述温度监控计、所述流量调节阀和所述液位传感器均与所述控制单元电连接。所述的控制单元，通过变频器调校风量，达到最佳排风效果，以便减少了涂布机的热量损耗。

采用本实用新型的低湿度循环回风NMP回收装置进行NMP回收的方法包括：

将锂电池正极涂布过程中产生的含NMP废气首先通入余热回收单元与净化后的循环回风进行换热，回收部分热量，降温后的来风进入两级气液冷凝及分离单元，经两级冷凝器降温后，部分NMP过饱和以液滴形式析出，经导流槽排入凝液收集罐；部分未沉降液滴随其他进入气液分离罐强制分离，NMP液体流入NMP收集单元，分离后的净化气中NMP浓度降低为≤300ppm，其中约95％的净化风依次经过滤单元、余热回收单元预热后回风涂布机系统。剩余约5％的净化风继续进入尾气净化单元，实现NMP的达标排放。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合下面结合附图和实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，本实施例提供一种新型低湿度循环回风NMP回收的方法包括：

步骤1，将锂电池正极涂布过程中产生的含NMP废气送入余热回收换热器，与净化后的回风进行热交换，回收部分热量。

步骤2，将换热后的正极涂布机烘箱来风继续送入湿度调节器、两级冷凝器，气相中的 NMP过饱和以液滴形式析出，自由沉降后经导流槽排入NMP凝液收集罐。

步骤3，净化后的废气约95％回风涂布机，经步骤1中提到的余热回收换热器预热后送回正极涂布机烘箱，其余部分外排废气则送入尾气净化单元(即尾气处理装置)。

具体的，本实施例提供的新型低湿度循环回风NMP回收装置及方法包括：

自正极涂布机烘箱8来的含NMP热风，由回风管道送入余热回收换热器1，与循环回用的净化回风进行换热，热风降温40～50℃，余热回收换热器1热侧出口连接两级冷凝器2，依次通过一级冷凝器、二级冷凝器，逐步冷却NMP废气，其中所含的NMP达到过饱和，形成液滴，沉降落入收集槽，流入NMP收集罐4，NMP收集罐4与两级冷凝器2液相出口相连接，用于接收冷凝回收得到的NMP液体；两级冷凝器2后附带或独立设置气液分离罐，强制分离其中的NMP液滴，同样汇入NMP收集罐4中，外排泵5与NMP收集罐4相连接，用于输送外排出NMP收集罐4中的NMP废液。

主风机3与两级冷凝器2的气相出口相连接，用于输送NMP废气，克服设备和风管间的阻力；主风机3出口回风部分(约95％)与过滤器6相连接，过滤器6用于过滤回风中的粉尘和颗粒，经余热回收换热器加热后循环回用到正极涂布机烘箱8；尾气处理装置7也与主风机3相连接，外排部分(约5％)进尾气处理装置，用于将外排气中的NMP进一步处理后实现达标排放。

所述的尾气处理装置可以是水洗喷淋装置、转轮装置或活性炭吸附装置，优选为水洗喷淋装置。在水洗塔内，尾气与喷淋水逆向接触，完成吸收，尾气中NMP含量＜12ppm，实现达标排放。与转轮处理装置相比，设备投资小，同时避免了转轮设备中再生工艺的复杂性，运行成本也要低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低湿度循环回风NMP回收装置，与正极涂布机系统连通，其特征在于包括：余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、NMP收集单元、回风单元和尾气净化单元；

其中，所述余热回收单元至少用以使来自正极涂布机系统的含NMP废气与来自回风单元的净化回风进行热量交换；所述两级气液冷凝及分离单元包括一级冷凝器、二级冷凝器和气液分离单元，所述一级冷凝器、二级冷凝器至少用以使来自余热回收单元降温后的含NMP废气中的NMP饱和成液滴析出沉降，所述气液分离单元至少用以使NMP液滴与废气分离；所述NMP收集单元至少用以对来自气液分离单元的NMP液滴进行收集；所述回风单元包括主风机和过滤单元，至少用以使来自两级气液冷凝及分离单元的净化气体输入所述余热回收单元；所述尾气净化单元与所述回风单元连通。

2.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述余热回收单元包括余热回收换热器，所述余热回收换热器为气气换热器。

3.根据权利要求1或2所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述余热回收单元的第一气体输入口与所述正极涂布机系统的含NMP废气输出口相连接，所述余热回收单元的第二气体输入口与所述回风单元的净化气体输出口相连接，所述余热回收单元的第一气体输出口与所述两级气液冷凝及分离单元的气体输入口相连接，所述余热回收单元的第二气体输出口与所述正极涂布机系统的气体输入口相连接。

4.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于还包括湿度调节单元，所述湿度调节单元设置于所述余热回收单元与两级气液冷凝及分离单元之间。

5.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述一级冷凝器、二级冷凝器相连接，所述二级冷凝器与所述气液分离单元连接，所述气液分离单元的NMP液滴输出口与所述NMP收集单元的入口相连通，所述气液分离单元与所述NMP收集单元之间设置有导流槽。

6.根据权利要求5所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述气液分离单元与所述一级冷凝器、二级冷凝器为一体设置或相互独立设置。

7.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述NMP收集单元的出口与外排泵相连通；所述两级气液冷凝及分离单元的气体输出口与所述主风机的入口相连通，所述主风机的出口与所述过滤单元的入口连通，所述过滤单元的出口与所述余热回收单元的第二气体输入口相连通。

8.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述主风机的出口还与所述尾气净化单元相连通；所述尾气净化单元包括水洗喷淋装置、转轮装置或活性炭吸附装置。

9.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于还包括：控制单元，所述控制单元分别与所述的余热回收单元、两级气液冷凝及分离单元、回风单元和尾气净化单元相连接。

10.根据权利要求1所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于：所述一级冷凝器采用的冷却介质为冷却水，所述二级冷凝器采用的冷却介质为冷冻水。