CN212757294U - 一种低湿度循环回风nmp回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业生产废气NMP处理技术领域，公开了一种低湿度循环回风NMP回收装置，包括：余热回收单元，通过管道与冷凝单元连通；至少用于使含有NMP的工艺废气与来自冷凝单元的净化回风进行热量交换；冷凝单元，通过管道与冷却单元连通；至少用于使来自所述余热回收单元的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP；冷却单元，至少用于对液相NMP进行降温后，再返回至冷凝单元，以与降温后的工艺废气进行混合；尾气处理单元，通过管道与冷凝单元连通；至少用于对来自冷凝单元的净化回风进行吸收后，直接排入大气。本实用新型解决了经过现有的NMP回收系统后的回风NMP无法满足锂离子电池生产的问题。

Description

一种低湿度循环回风NMP回收装置

技术领域

本实用新型属于工业生产废气NMP处理技术领域，具体涉及一种低湿度循环回风NMP回收装置。

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℃，是一种性能优良的强极性非质子溶剂，具有化学性质稳定、耐高温、溶解能力强、挥发度低、安全性高、毒性小等一系列优点，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。在锂电池生产中NMP常常被用作正极合浆时的溶剂，在随后的涂布工序中，NMP 需要被烘烤除去。被使用过的N-甲基吡咯烷酮都会以有机废气的形式从涂布设备中排出，如果该废气不经回收处理直接排入环境，一方面会造成环境的污染；另一方面会造成极大的资源浪费，因而NMP回收是锂离子电池企业必须解决的问题。

随着锂离子电池技术的发展，许多新型材料被运用到锂离子电池极片生产工艺中，但是这些材料通常对水分十分敏感，要求涂布环境空气露点在-20℃以下。而现有的NMP回收系统多采用水吸收、吸附等工艺对NMP废气进行处理，使得处理后的废气因湿度、浓度等原因而不能达到再返回涂布机使用的要求。因此，有必要对现有NMP回收系统加以改进。

实用新型内容

为了解决经过现有的NMP回收系统后的回风NMP无法满足锂离子电池生产的问题，本实用新型提供一种低湿度循环回风NMP回收装置。

一种低湿度循环回风NMP回收装置，用于对来自涂布机系统的含有NMP 的工艺废气进行回收处理，包括

余热回收单元，通过管道与冷凝单元连通；至少用于使含有NMP的工艺废气与来自冷凝单元的净化回风进行热量交换；

冷凝单元，通过管道与冷却单元连通；至少用于使来自所述余热回收单元的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP；

冷却单元，至少用于对液相NMP进行降温后，再返回至冷凝单元，以与降温后的工艺废气进行混合；

尾气处理单元，通过管道与冷凝单元连通；至少用于对来自冷凝单元的净化回风进行吸收后，直接排入大气。

对本实用新型的进一步限定，所述冷却单元包括通过管道相连通的循环泵和换热器；

所述循环泵还与所述冷凝单元连通用于将液相NMP抽至所述换热器；所述换热器还与所述冷凝单元连通用于将降温后的液相NMP返回所述冷凝单元。

对本实用新型的进一步限定，所述余热回收单元包括余热回收器；

所述余热回收器具有工艺废气进气口、工艺废气排气口、净化回风进气口和净化回风排气口；

所述涂布机系统的废气出口与所述工艺废气进气口通过管道连通；所述工艺废气排气口与所述冷凝单元的进气口通过管道连通；所述净化回风排气口与所述涂布机系统的进气口通过管道连通；用于连通所述净化回风进气口与所述冷凝单元的排气口之间的管道上设置有第一调节风阀。

对本实用新型的进一步限定，所述余热回收单元还包括排风机和回风机；

所述排风机设置在所述涂布机系统的废气出口与所述工艺废气进气口之间的管道上；所述回风机设置在所述净化回风排气口与所述涂布机系统的进气口之间的管道上。

对本实用新型的进一步限定，所述冷凝单元包括冷凝部；

所述冷凝部与所述冷却单元连通，所述冷凝部至少用于使来自所述余热回收单元的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP。

对本实用新型的进一步限定，所述冷凝部为至少具有上、下两个冷凝段的冷凝塔。

对本实用新型的进一步限定，所述尾气处理单元包括尾气处理器；

所述尾气处理器与所述冷凝单元的排气口之间的管道上设置有第二调节风阀。

对本实用新型的进一步限定，所述尾气处理单元还包括尾气风机，所述尾气风机设置在所述尾气处理器与所述冷凝单元的排气口之间的管道上。

对本实用新型的进一步限定，所述尾气处理器为水洗塔。

对本实用新型的进一步限定，还包括废液收集单元；所述废液收集单元分别与所述冷凝单元、尾气处理单元通过管道连通。

与现有技术相比，采用上述方案本实用新型的有益效果为：

因为冷却单元与冷凝单元连通，所以能够实现对冷凝单元内的工艺废气进一步降温，而使气相NMP进一步的冷凝液化；同时还能够有效的除去工艺废气中的水分，使从冷凝单元排出的净化回风中含有较少的水分，涂布机系统对净化回风低湿度的要求。

还因为冷凝单元与尾气处理单元连通，所以使工艺废气在进入尾气处理单元前先被冷凝单元进行了冷凝液化，而除去一部分的NMP，这就到这经过尾气处理单元处理后的尾气中的NMP满足排放标准，避免污染大气，且降低了尾气处理单元的工作压力。

综上所述，本实用新型有效的解决了经过现有的NMP回收系统后的回风 NMP无法满足锂离子电池生产的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种低湿度循环回风NMP回收装置的结构示意图；

图中：1、余热回收单元；2、冷凝单元；3、冷却单元；4、尾气处理单元； 11、余热回收器；12、排风机；13、回风机；21、冷凝部；31、循环泵；32、换热器；41、尾气风机；42、尾气处理器；51、第一调节风阀；52、第二调节风阀；61、第一排液阀；62、第二排液阀；71、第一物料泵、72、第二物料泵、 73、第三物料泵；111、工艺废气进气口；112、工艺废气排气口；113、净化回风进气口；114、净化回风排气口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点等，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种低湿度循环回风NMP回收装置，用于对来自涂布机系统的含有NMP的工艺废气进行回收处理，包括通过管道连通的余热回收单元1、冷凝单元2、冷却单元3和尾气处理单元4；

余热回收单元1：

余热回收单元1通过管道与冷凝单元2连通；至少用于使含有NMP的工艺废气与来自冷凝单元2的净化回风进行热量交换。

余热回收单元1包括余热回收器11；

余热回收器11具有工艺废气进气口111、工艺废气排气口112、净化回风进气口113和净化回风排气口114；

涂布机系统的废气出口与工艺废气进气口111通过管道连通；工艺废气排气口112与冷凝单元2的进气口通过管道连通；净化回风排气口114与涂布机系统的进气口通过管道连通；用于连通净化回风进气口113与冷凝单元2的排气口之间的管道上设置有第一调节风阀51。

通过调整第一调节风阀51的开度，来控制冷凝单元2的净化回风返回涂布机系统的量，例如在具体实施例中，将第一调节风阀51调整95％左右的开度；

来自涂布机系统的温度大约为90℃-120℃的含有NMP的工艺废气经过余热回收器11的的工艺废气进气口111进入余热回收器11内，冷凝单元2的净化回风经过第一调节风阀51、余热回收器11的净化回风进气口113也进入余热回收器11内；此时含有NMP的工艺废气与来自冷凝单元2的净化回风进行热量交换后，冷凝单元2的净化回风温度升高，而含有NMP的工艺废气的温度降低至大约45℃～55℃；

降温后的工艺废气进入冷凝单元2内被冷凝液化，而升温后的来自冷凝单元2的净化回风则从余热回收器11的净化回风排气口114返回到涂布机系统内。

进一步的，余热回收单元1还包括排风机12和回风机13；

排风机12设置在涂布机系统的废气出口与工艺废气进气口111之间的管道上，为了使含有NMP的工艺废气能够顺利、快速的从工艺废气进气口111进入余热回收器11内；回风机13设置在净化回风排气口114与涂布机系统的进气口之间的管道上，为了使升温后的来自第一冷凝单元2的尾气顺利、快速的从余热回收器11内流向涂布机系统。

余热回收器11一方面有利于含有NMP的工艺废气的进一步降温；另一方面能够使来自冷凝单元2的净化回风温度得到升高，而大幅度降低了涂布机系统的加热能耗。

冷凝单元2：

冷凝单元2通过管道与冷却单元3连通；至少用于使来自余热回收单元1 的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP。

冷凝单元2包括冷凝部21；

冷凝部21与冷却单元3连通，冷凝部21至少用于使来自余热回收单元1 的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP。

优选的，冷凝部21为至少具有上、下两个冷凝段的冷凝塔。

冷凝塔的下层冷凝段的进气口与余热回收器11的工艺废气排气口112之间通过管道连通；冷凝塔的上层冷凝段的排气口与余热回收器11的净化回风进气口113之间通过管道连通；

被余热回收器11降温后的工艺废气先进入冷凝塔的下层冷凝段，在冷凝塔的下层冷凝段进行一次冷凝液化；随后，经过冷凝液化后的工艺废气进入冷凝塔的上层冷凝段进行再次冷凝液化，得到净化回风，具体可以为：

被余热回收器11降温后的工艺废气(温度大约为45℃～55℃)进入冷凝塔的下层冷凝段，冷凝塔的下层冷凝段用的冷却介质是32℃左右的冷却循环水，那么冷却循环水对被余热回收器11降温后的工艺废气再进行一次降温，气相 NMP被冷凝液化得到液相NMP；液相NMP在冷凝塔的下层冷凝段的底部汇集，而经过冷凝液化后的工艺废气(温度大约为15℃左右)则进入冷凝塔的上层冷凝段；

冷凝塔内上层冷凝段用的冷却介质是7℃左右的冷冻循环水，此时经过上层冷凝段冷凝液化后的工艺废气被7℃左右的冷冻循环水再次冷凝液化，气相 NMP再次冷凝，再次得到液相NMP，以及满足要求的净化回风；液相NMP在冷凝塔内上层冷凝段的底部汇集，而净化回风从上层冷凝段的排气口排出，沿着管道进入热回收器11内，与来自涂布机系统的含有NMP的工艺废气进行热量交换，而使来自冷凝塔的净化回风的温度上升至54℃～70℃。

来自余热回收器11的降温后的工艺废气在冷凝单元2内冷凝液化的过程中不会与水接触，而是通过热传递的方式实现气相NMP的冷凝液化，所以能够降低净化回风中的水分含量。

本实施例采用塔式设备，如冷凝塔，作为气、液接触及传质、传热的场所，塔式设备具有通量大、阻力低、气液传质效率高等特点，特别适合大风量废气的处理。

优选的，冷凝塔采用的是规整调料塔，内置填料型号为CY700不锈钢丝网波纹填料。

冷却单元3：

冷却单元3至少用于对液相NMP进行降温后，再返回至冷凝单元2，以与降温后的工艺废气进行混合，实现进一步除去降温后的工艺废气中的水分，以及进一步使气相NMP进行冷凝液化的目的。

冷却单元3包括通过管道相连通的循环泵31和换热器32；

循环泵31还与冷凝单元2连通用于将液相NMP抽至换热器32；换热器 32还与冷凝单元2连通用于将降温后的液相NMP返回冷凝单元2。

例如，1号循环泵31用于将冷凝塔下层冷凝段的液相NMP，均抽至1号换热器32，液相NMP在1号换热器32内与30℃左右的冷却水进行热量交换，液相NMP的温度进一步降低，得到温度大约35℃左右的NMP凝结液；温度大约35℃左右的NMP凝结液再返回到冷凝塔下层冷凝段的上部，而从冷凝塔下层冷凝段的上部向下流，直接与被余热回收器11降温后的工艺废气进行直接接触，此时因为温度大约35℃左右的NMP凝结液的温度明显低于被余热回收器11降温后的工艺废气的温度，所以被余热回收器11降温后的工艺废气被进一步的冷凝液化，同时因为水分与液相NMP混溶，所以不仅能够使气相NMP 进一步的液化，而且还能够除去工艺废气中的水分，确保从冷凝塔流出的净化回风中的水分更低。

2号循环泵31用于将冷凝塔上层冷凝段的液相NMP抽至2号换热器32，液相NMP在2号换热器32内与7℃左右的冷冻水进行热量交换，液相NMP 的温度进一步降低，得到温度大约10℃左右的NMP凝结液；温度大约10℃左右的NMP凝结液再返回到冷凝塔上层冷凝段的上部，而从冷凝塔上层冷凝段的上部向下流，直接与被冷凝塔下层冷凝段降温后的工艺废气进行直接接触，此时因为温度大约10℃左右的NMP凝结液的温度明显低于被冷凝塔下层冷凝段降温后的工艺废气的温度，所以被冷凝塔下层冷凝段降温后的工艺废气被进一步的冷凝液化，同时因为水分与液相NMP混溶，所以不仅能够使气相NMP 进一步的液化，而且还能够除去工艺废气中的水分，确保从冷凝塔流出的净化回风中的水分更低。

经过本实施例的方法产生的净化回风的露点温度可到-30℃，可以直接返回涂布机系统，而无需再经过专门的除湿设备进行处理，从而减少了涂布机系统整体生产设备的资金投入。

在具体实施例中，冷凝单元2还包括气液分离部，用于将液相NMP与被冷凝液化后的工艺废气进行气液分离。

尾气处理单元4：

尾气处理单元4，通过管道与冷凝单元2连通；至少用于对来自冷凝单元2 的净化回风进行吸收后，直接排入大气。

因为本实施例中的尾气处理单元4通过管道与冷凝单元2的排气口连通；而不是通过管道直接与余热回收器11连通，所以本实施例中从尾气处理处理单元4排出的尾气中含有的NMP低于12ppm，达到排放标准。而如果本实施例中的尾气处理单元4直接与余热回收器11连通的话，就会因为工艺废气中的 NMP含量较高，仅仅通过尾气处理单元4处理可能存在无法将工艺废气中的 NMP的浓度降低到排放标准，而污染环境。

尾气处理单元4包括尾气处理器42；

尾气处理器42与冷凝单元2的排气口之间的管道上设置有第二调节风阀 52。

通过调节第二调节风阀52的开度能够调节进入尾气处理器42的净化回风的量，例如在具体实施例中第二调节风阀52的开度为5％左右，相应的第一调节风阀51的开度则是95％左右。

尾气处理单元4还包括尾气风机41，尾气风机41设置在尾气处理器42与冷凝单元2的排气口之间的管道上，用于顺利的、快速的将从冷凝单元2的排气口排出的净化回风抽至尾气处理器42内而被吸收处理。

尾气处理器41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。优选的，尾气处理器42为水洗塔。进一步的水洗塔是具有两段喷淋吸收段的水洗塔，且两段喷淋吸收段间的气相是连通的，液相是相互独立的，气液两相在塔内的流动方式是逆向方式，完成吸收，尾气中NMP含量小于12ppm，低于当前的环保要求。

水洗塔采用的是规整填料塔，内置填料型号为CY700不锈钢丝网波纹填料。

进一步的，水洗塔的上段喷淋吸收段的下部具有出液口，上部具有进液口；且用于连通出液口与进液口的管道上设置有第二物料泵72，第二物料泵72用于将汇集在水洗塔上段喷淋吸收段底部的液体抽至水洗塔上段喷淋吸收段的上部，液体从上向下流动，直接与工艺废气接触，实现对工艺废气的吸收处理，实现重复利用，节约用水。

水洗塔的下段喷淋吸收段的下部具有出液口，上部具有进液口；且用于连通出液口与进液口的管道上设置有第三物料泵73，第三物料泵73用于将汇集在水洗塔下段喷淋吸收段底部的液体抽至水洗塔下段喷淋吸收段的上部，液体从上向下流动，直接与工艺废气接触，实现对工艺废气的吸收处理，实现重复利用，节约用水。

在具体实施例中，低湿度循环回风NMP回收装置还包括废液收集单元；废液收集单元分别与冷凝单元2、尾气处理单元4通过管道连通。废液收集单元用于收集液相NMP，此液相NMP可以被再次利用，避免浪费，避免污染环境。

优选的，冷凝单元2(例如冷凝塔)与废液收集单元之间的管道上设置有第一排液阀61，第一排液阀61用于控制冷凝单元2与废液收集单元之间的连通或断开；

优选的，尾气处理单元4(例如水洗塔)与废液收集单元之间的管道上设置有第二排液阀62，第二排液阀62用于控制尾气处理单元4与废液收集单元之间的连通或断开；

优选的，废液收集单元的进液口出的主管道上设置有第一物料泵71，用于将冷凝单元2和尾气处理单元4内的NMP废液抽至废液收集单元内。

废液收集单元可以是储液桶。

在具体实施例中，排风机12、回风机13、循环泵31、第一调节风阀51、第二调节风阀52、第一排液阀61、第二排液阀62、第一物料泵71、第二物料泵72、第三物料泵73等均可以与PLC、DCS等控制系统连接，实现全自动控制，无需人员操作干预，大大降低人员劳动强度。

可以采用在线式仪器仪表，可以适时监测装置运行参数，与PLC、DCS等控制系统连接后，可以实现装置的全自动控制运行，无需人员操作干预，大大降低了人员劳动强度。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的母体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低湿度循环回风NMP回收装置，用于对来自涂布机系统的含有NMP的工艺废气进行回收处理，其特征在于，包括

余热回收单元(1)，通过管道与冷凝单元(2)连通；至少用于使含有NMP的工艺废气与来自冷凝单元(2)的净化回风进行热量交换；

冷凝单元(2)，通过管道与冷却单元(3)连通；至少用于使来自所述余热回收单元(1)的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP；

冷却单元(3)，至少用于对液相NMP进行降温后，再返回至冷凝单元(2)，以与降温后的工艺废气进行混合；

尾气处理单元(4)，通过管道与冷凝单元(2)连通；至少用于对来自冷凝单元(2)的净化回风进行吸收后，直接排入大气。

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，所述冷却单元(3)包括通过管道相连通的循环泵(31)和换热器(32)；

所述循环泵(31)还与所述冷凝单元(2)连通用于将液相NMP抽至所述换热器(32)；所述换热器(32)还与所述冷凝单元(2)连通用于将降温后的液相NMP返回所述冷凝单元(2)。

3.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(1)包括余热回收器(11)；

所述余热回收器(11)具有工艺废气进气口(111)、工艺废气排气口(112)、净化回风进气口(113)和净化回风排气口(114)；

所述涂布机系统的废气出口与所述工艺废气进气口(111)通过管道连通；所述工艺废气排气口(112)与所述冷凝单元(2)的进气口通过管道连通；所述净化回风排气口(114)与所述涂布机系统的进气口通过管道连通；用于连通所述净化回风进气口(113)与所述冷凝单元(2)的排气口之间的管道上设置有第一调节风阀(51)。

4.根据权利要求3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(1)还包括排风机(12)和回风机(13)；

所述排风机(12)设置在所述涂布机系统的废气出口与所述工艺废气进气口(111)之间的管道上；所述回风机(13)设置在所述净化回风排气口(114)与所述涂布机系统的进气口之间的管道上。

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，所述冷凝单元(2)包括冷凝部(21)；

所述冷凝部(21)与所述冷却单元(3)连通，所述冷凝部(21)至少用于使来自所述余热回收单元(1)的降温后的工艺废气中的NMP进行冷凝液化以形成液相NMP。

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，所述冷凝部(21)为至少具有上、下两个冷凝段的冷凝塔。

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，所述尾气处理单元(4)包括尾气处理器(42)；

所述尾气处理器(42)与所述冷凝单元(2)的排气口之间的管道上设置有第二调节风阀(52)。

8.根据权利要求7所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于，所述尾气处理单元(4)还包括尾气风机(41)，所述尾气风机(41)设置在所述尾气处理器(42)与所述冷凝单元(2)的排气口之间的管道上。

9.根据权利要求7所述的低湿度循环回风NMP回收装置，其特征在于，所述尾气处理器(42)为水洗塔。

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，还包括废液收集单元；所述废液收集单元分别与所述冷凝单元(2)、尾气处理单元(4)通过管道连通。

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