CN219681720U - 一种用于锂电池生产的nmp回收精制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其包括涂布机、吸收塔、一级精馏塔、二级精馏塔、第一冷凝器和第二冷凝器，吸收塔的中部进料口与涂布机的尾气出口连接，吸收塔的底部出液口与一级精馏塔的中部进料口连接，一级精馏塔的塔顶出气口通过第一冷凝器分别与吸收塔的进水口和一级精馏塔的上部进液口连接，一级精馏塔的塔底物料出口与二级精馏塔的中部进料口连接，二级精馏塔的塔顶出气口通过第二冷凝器分别与一级精馏塔的中部进料口和二级精馏塔的上部进液口连接，二级精馏塔的中部还设有高于其中部进料口的成品输出口。本实用新型能够解决传统NMP精馏系统脱水效果不佳、产品质量不稳定、设备及维护成本高、控制系统复杂等问题。

Description

一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备

技术领域

本实用新型属于NMP回收精制技术领域，具体涉及一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备。

背景技术

N-甲基吡咯烷酮(NMP)又称1-甲基-2-吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮，它是一种无色透明油状弱碱性液体，微带有胺气味，具有沸点高(203℃)、极性强、溶解性好、不易挥发、毒性低、化学性质稳定等特点，能和大多数有机溶剂互溶，主要应用于石油化工、塑料工业、药品、农药、染料以及锂离子电池制造业等许多行业。

在生产锂电池过程中的NMP回收液存在水、颗粒物、金属离子、游离胺、重组分物质等，需要经过精制提纯至NMP含量不低于99.9％及满足其他指标后才能回用于生产。

然而，现有的NMP回收精制技术一般存在以下缺陷：

1、现有的两塔式NMP精馏系统，包括一级精馏(脱水)塔及二级NMP精馏塔，NMP成品一般从二级精馏塔塔顶出料。当一级脱水精馏因物料、设备或工艺操作等因素导致塔底物料轻组分(包括水分)含量高时，会造成二级NMP精馏塔顶产品轻组分(包括水分)超标，出现不合格产品。

2、现有的三塔式NMP精馏系统，包括一级脱轻(脱水)塔、二级脱水塔及三级NMP精馏塔，NMP成品一般从三级NMP精馏塔塔顶出料。三塔式NMP精馏系统存在设备成本高，能耗高、控制系统复杂等问题。

3、现有的NMP精馏过程中，物料一般带有颗粒物、粘性物质及腐蚀性物料。如直接进入精馏系统，可能会对塔造成堵塞，增加检修费用，甚至造成部件报废；同时需提高精馏系统设备材料的防腐蚀等级，造成设备成本偏高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备，能够解决传统NMP精馏系统脱水效果不佳、产品质量不稳定、设备及维护成本高、控制系统复杂等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其包括涂布机、吸收塔、一级精馏塔、二级精馏塔、第一冷凝器和第二冷凝器，所述吸收塔内的的喷淋装置外接有纯水水源，所述吸收塔的中部进料口与涂布机的尾气出口连接，所述吸收塔的底部出液口与所述一级精馏塔的中部进料口连接，所述一级精馏塔的塔顶出气口与所述第一冷凝器的进气口连接，所述第一冷凝器的第一出液口与所述吸收塔的进水口连接，所述第一冷凝器的第二出液口与所述一级精馏塔的上部进液口连接，所述一级精馏塔的塔底物料出口与所述二级精馏塔的中部进料口连接，所述二级精馏塔的塔顶出气口与所述第二冷凝器的进气口连接，所述第二冷凝器的第一出液口与所述一级精馏塔的中部进料口连接，所述第二冷凝器的第二出液口与所述二级精馏塔的上部进液口连接，所述二级精馏塔的中部还设有成品输出口，所述成品输出口的设计高度高于所述二级精馏塔的中部进料口的设计高度且低于所述二级精馏塔的上部进液口的设计高度，所述二级精馏塔的塔底物料出口连接有废料残渣收集通道。

作为本实用新型的优选方案，所述成品输出口连接到涂布机配浆系统。

作为本实用新型的优选方案，所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备还包括蒸发器，所述吸收塔的底部出液口与所述蒸发器的进液口连接，所述蒸发器的出气口与所述一级精馏塔的中部进料口连接。

作为本实用新型的优选方案，所述第二冷凝器的第一出液口与所述蒸发器的进液口连接。

作为本实用新型的优选方案，所述吸收塔与所述一级精馏塔之间的连接管道上、所述一级精馏塔与所述二级精馏塔之间的连接管道上、所述第一冷凝器与所述一级精馏塔的上部进液口之间的连接管道上、所述第一冷凝器与所述吸收塔之间的连接管道上、所述第二冷凝器与所述二级精馏塔的上部进液口之间的连接管道上、所述第二冷凝器与所述蒸发器的进液口之间的连接管道上、所述废料残渣收集通道上以及所述成品输出口处均设有调节阀门和泵。

作为本实用新型的优选方案，所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备还包括换热器，所述吸收塔的中部进料口通过所述换热器的第一介质通道与所述涂布机的尾气出口相连，所述涂布机的热回收风口通过所述换热器的第二介质通道与风源相连。

实施本实用新型提供的一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备，与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)本发明采用中段而非塔顶采出NMP产品，即将成品输出口设置于二级精馏塔的中部，相比传统的二塔精馏工艺具有更好的调节灵活性，并且中段采出的NMP产品的含水量更低，有效保证产品的质量；另外，由于本发明比传统的三塔精馏工艺减少了一套塔的设置，成本上具有优势，同时具有更好的控制能力，降低控制系统复杂性；

(2)本发明通过在吸收塔与一级精馏塔之间增设蒸发器，经蒸发器处理后的物料以气相形式进入精馏系统，实现物料的固液分离，从而减少物料中颗粒物带入蒸馏系统，减少精馏系统颗粒积聚堵塞的可能；同时，也减少了对精馏系统腐蚀，降低精馏系统材质的防腐蚀等级，降低检修及更换塔部件的费用，保证长期正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型实施例的用于锂电池生产的NMP回收精制设备的结构示意图。

图中标记：

涂布机1；吸收塔2；一级精馏塔3；二级精馏塔4；第一冷凝器5；第二冷凝器6；蒸发器7；换热器8；第一介质通道81；第二介质通道82；成品输出口10；风机11。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1，现对本实用新型实施例提供的用于锂电池生产的NMP回收精制设备进行说明。

如图1所示，本实用新型实施例的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其包括涂布机1、吸收塔2、一级精馏塔3、二级精馏塔4、第一冷凝器5和第二冷凝器6，所述吸收塔2内的的喷淋装置外接有纯水水源，所述吸收塔2的中部进料口与涂布机1的尾气出口连接，所述吸收塔2的底部出液口22与所述一级精馏塔3的中部进料口连接，所述一级精馏塔3的塔顶出气口与所述第一冷凝器5的进气口连接，所述第一冷凝器5的第一出液口与所述吸收塔2的进水口连接，所述第一冷凝器5的第二出液口与所述一级精馏塔3的上部进液口连接，所述一级精馏塔3的塔底物料出口与所述二级精馏塔4的中部进料口连接，所述二级精馏塔4的塔顶出气口与所述第二冷凝器6的进气口连接，所述第二冷凝器6的第一出液口与所述一级精馏塔3的中部进料口连接，所述第二冷凝器6的第二出液口与所述二级精馏塔4的上部进液口连接，所述二级精馏塔4的中部还设有成品输出口10，所述成品输出口10的设计高度高于所述二级精馏塔4的中部进料口的设计高度且低于所述二级精馏塔4的上部进液口的设计高度，所述二级精馏塔4的塔底物料出口连接有废料残渣收集通道9。

运行时，涂布机1的NMP尾气通过风机抽出并送至吸收塔2，将NMP尾气中的NMP通过吸收的方式捕集下来，使排放尾气达标排放；吸收塔2将吸收有NMP的溶液(下文简称为NMP溶液)输送至一级精馏塔3进行精馏处理；一级精馏塔3将NMP溶液中80％～90％的水从溶液中分离出来，水以气相的形式从一级精馏塔3的塔顶排出并送入第一冷凝器5，经第一冷凝器5冷凝后的液体一部分回流至一级精馏塔3，以建立起精馏的必要条件和维持全塔的热平衡，另一部分则回流至吸收塔2作为吸收溶剂使用，减少进入系统纯水的用量；而脱除轻组分(包含水)的NMP溶液从一级精馏塔3的塔底物料出口排出并输送至二级精馏塔4进行二次精馏处理；二级精馏塔4从含重组分的NMP溶液中将NMP以及剩余的轻组分(包含水)蒸发分离出来，剩余的轻组分(包含水)以气相的形式从二级精馏塔4的塔顶排出并送入第二冷凝器6，经第二冷凝器6冷凝后的液体一部分回流至二级精馏塔4，以建立起精馏的必要条件和维持全塔的热平衡，另一部分则回流至一级精馏塔3的进料管道上，与吸收塔2出来的NMP溶液混合进入一级精馏塔3，重新进行精馏处理，保证产品质量；由于二级精馏塔4的塔顶会存在轻组分积累，为保证NMP产品质量，NMP产品从二级精馏塔4的中部采出；而脱除NMP的溶液从二级精馏塔4的塔底物料出口排出并输送至废料残渣收集系统。

由此，根据本实用新型实施例的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其采用中段而非塔顶采出NMP产品，即将成品输出口10设置于二级精馏塔4的中部，相比传统的二塔精馏工艺具有更好的调节灵活性，并且中段采出的NMP产品的含水量更低，有效保证产品的质量；另外，由于本发明比传统的三塔精馏工艺减少了一套塔的设置，成本上具有优势，同时具有更好的控制能力，降低控制系统复杂性。

示例性的，所述成品输出口10连接到涂布机1配浆系统，从而使NMP回收精制设备与涂布机1之间形成一个闭环，实现NMP闭环回收及循环使用，大幅度地降低了NMP使用成本，提高了工厂的装备水平，降低人力成本。

示例性的，所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备还包括蒸发器7，所述吸收塔2的底部出液口22与所述蒸发器7的进液口连接，所述蒸发器7的出气口与所述一级精馏塔3的中部进料口连接。由此，本实施例通过在吸收塔2与一级精馏塔3之间增设蒸发器7，经蒸发器7处理后的物料以气相形式进入精馏系统，实现物料的固液分离，从而减少物料中颗粒物带入蒸馏系统，减少精馏系统颗粒积聚堵塞的可能；同时，也减少了对精馏系统腐蚀，降低精馏系统材质的防腐蚀等级，降低检修及更换塔部件的费用，保证长期正常运行。

示例性的，所述第二冷凝器6的第一出液口与所述蒸发器7的进液口连接，以保证经第二冷凝器6冷凝后的液体以及吸收塔2出来的NMP溶液物料以气相形式进入精馏系统。

示例性的，所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备还包括换热器8，所述吸收塔2的中部进料口通过所述换热器8的第一介质通道81与所述涂布机1的尾气出口相连，所述涂布机1的热回收风口通过所述换热器8的第二介质通道82与风源相连。由此，通过余热回收，大大降低能源消耗，节能环保。

示例性的，为方便调控各个设备之间流量，所述吸收塔2与所述一级精馏塔3之间的连接管道上、所述一级精馏塔3与所述二级精馏塔4之间的连接管道上、所述第一冷凝器5与所述一级精馏塔3的上部进液口之间的连接管道上、所述第一冷凝器5与所述吸收塔2之间的连接管道上、所述第二冷凝器6与所述二级精馏塔4的上部进液口之间的连接管道上、所述第二冷凝器6与所述蒸发器7的进液口之间的连接管道上、所述废料残渣收集通道9上以及所述成品输出口10处均设有调节阀门和泵。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，包括涂布机、吸收塔、一级精馏塔、二级精馏塔、第一冷凝器和第二冷凝器，所述吸收塔内的喷淋装置外接有纯水水源，所述吸收塔的中部进料口与涂布机的尾气出口连接，所述吸收塔的底部出液口与所述一级精馏塔的中部进料口连接，所述一级精馏塔的塔顶出气口与所述第一冷凝器的进气口连接，所述第一冷凝器的第一出液口与所述吸收塔的进水口连接，所述第一冷凝器的第二出液口与所述一级精馏塔的上部进液口连接，所述一级精馏塔的塔底物料出口与所述二级精馏塔的中部进料口连接，所述二级精馏塔的塔顶出气口与所述第二冷凝器的进气口连接，所述第二冷凝器的第一出液口与所述一级精馏塔的中部进料口连接，所述第二冷凝器的第二出液口与所述二级精馏塔的上部进液口连接，所述二级精馏塔的中部还设有成品输出口，所述成品输出口的设计高度高于所述二级精馏塔的中部进料口的设计高度且低于所述二级精馏塔的上部进液口的设计高度，所述二级精馏塔的塔底物料出口连接有废料残渣收集通道。

2.根据权利要求1所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，所述成品输出口连接到涂布机配浆系统。

3.根据权利要求1所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，还包括蒸发器，所述吸收塔的底部出液口与所述蒸发器的进液口连接，所述蒸发器的出气口与所述一级精馏塔的中部进料口连接。

4.根据权利要求3所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，所述第二冷凝器的第一出液口与所述蒸发器的进液口连接。

5.根据权利要求4所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，所述吸收塔与所述一级精馏塔之间的连接管道上、所述一级精馏塔与所述二级精馏塔之间的连接管道上、所述第一冷凝器与所述一级精馏塔的上部进液口之间的连接管道上、所述第一冷凝器与所述吸收塔之间的连接管道上、所述第二冷凝器与所述二级精馏塔的上部进液口之间的连接管道上、所述第二冷凝器与所述蒸发器的进液口之间的连接管道上、所述废料残渣收集通道上以及所述成品输出口处均设有调节阀门和泵。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，还包括换热器，所述吸收塔的中部进料口通过所述换热器的第一介质通道与所述涂布机的尾气出口相连，所述涂布机的热回收风口通过所述换热器的第二介质通道与风源相连。

7.根据权利要求6所述的用于锂电池生产的NMP回收精制设备，其特征在于，所述第一介质通道上设有风机。