CN220039157U - 一种nmp废气深冷处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种NMP废气深冷处理装置，包括热回收器、冷凝回收单元和深冷单元，热回收器的热侧进口与涂布机的出风口连接连接，热回收器的热侧出口与冷凝回收单元连接，冷凝回收单元的热侧出口一路与热回收器的冷侧进口连接，另一路与深冷单元连接，热回收器的冷侧出口与涂布机的回风口连接，深冷单元用以将来自冷凝回收单元的NMP废气降温至＜‑23℃后排出，深冷单元的NMP冷凝液排出口与冷凝回收单元的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。本实用新型通过在冷凝回收单元之后设置深冷单元，NMP废气不需要经过水洗处理，即可使NMP废气达标排放，不会将额外的水分带入NMP冷凝液中，降低了NMP回收成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及NMP废气处理技术领域，具体涉及一种NMP废气深冷处理装置。
背景技术
N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)是金属离子电池生产中最常用的溶剂，具有毒性小、沸点高、溶解力强、选择性好及稳定性好的特点。
金属离子电池生产中产生的NMP废气需要进行回收处理，处理工艺常用的可分为转轮工艺及水洗工艺，转轮工艺则是利用沸石分子筛对不同的分子具有不同的吸附力的原理对NMP成分进行回收，转轮的沸石分子筛经过不断的吸附及再生，其性能下降较快，属于易耗品，且价格较昂贵。水洗工艺，则是利用NMP与水无限混溶的原理对NMP废气中的NMP成分进行回收，如图1所示，涂布机排放的高温废气经排风机100送往热回收工段，在热回收器200中进行热交换，回收多余热量。出热回收器200后，涂布机废气进入冷凝回收工段。涂布机废气先进入冷却器300中，与循环冷却水进行热交换，使废气温度降至40℃后，析出NMP，再进入冷凝器400中继续冷凝。经过冷凝器400后的废气部分经热回收器200吸取热量后通过回风机600返回涂布机，另一部分则通过水洗工艺(利用水洗塔500进行水吸收)进行处理，从冷凝器400出来的NMP冷凝液、从冷却器300出来的NMP冷凝液和水洗工艺产生的NMP水洗液一同去往下一工段，由于水洗工艺中需要将大量水带入到NMP水洗液中，增加了NMP冷凝液中的NMP提纯处理成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种NMP废气深冷处理装置，可以直接将NMP废气深冷至＜-23℃后析出NMP，使尾气中NMP的含量降至排放标准后排入大气，整个过程无需水洗处理，NMP冷凝液中不会带入额外的水分，降低了NMP提纯处理成本。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种NMP废气深冷处理装置，包括热回收器、冷凝回收单元和深冷单元，所述热回收器的热侧进口与涂布机的出风口连接连接，所述热回收器的热侧出口与所述冷凝回收单元连接，所述冷凝回收单元的热侧出口一路与所述热回收器的冷侧进口连接，另一路与所述深冷单元连接，所述热回收器的冷侧出口与涂布机的回风口连接，所述深冷单元用以将来自冷凝回收单元的NMP废气降温至＜-23℃后排出，所述深冷单元的NMP冷凝液排出口与所述冷凝回收单元的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
本实用新型中，来自涂布机的NMP废气首先经过热回收器回收热量，然后通过冷凝回收单元进行初步冷凝，初步冷凝后的NMP废气未达到排放标准，经过本方案的深冷单元后可以将NMP废气降温至＜-23℃析出NMP，使尾气中NMP的含量降至排放标准后排入大气，产生的NMP冷凝液再进入下一工段进行回收处理，与水洗法相比，NMP冷凝液中没有带入额外的水分，降低了NMP提纯处理成本。
作为NMP废气深冷处理装置的一种优选方案，所述深冷单元包括蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第一冷凝器、第一节流阀和第二节流阀，所述蒸发器具有相邻的废气通道和制冷剂通道，所述制冷剂通道的蒸气出口通过所述低压压缩机与所述中间冷却器的蒸气入口连接，所述中间冷却器的蒸气出口通过所述高压压缩机与所述第一冷凝器的蒸气入口连接，所述第一冷凝器的冷凝液出口通过所述第二节流阀与所述中间冷却器的冷凝液入口连接，所述中间冷却器的冷凝液出口通过所述第一节流阀与所述制冷剂通道的入口连接，所述废气通道具有废气入口、废气出口和NMP冷凝液排出口，所述废气通道的NMP冷凝液排出口与所述冷凝回收单元的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管，所述废气通道的废气入口与所述冷凝回收单元的热侧出口连接。
本方案中，来自蒸发器的制冷剂通道的制冷剂低压蒸气经低压压缩机压缩至中间压力后送往中间冷却器，在中间冷却器中与其中的制冷剂液体进行换热，使低压蒸气冷却为饱和蒸气，中间冷却器中制冷剂液体部分汽化为饱和蒸气，饱和蒸气一同进入高压压缩机，在高压压缩机中被压缩至冷凝压力后送往第一冷凝器冷凝为饱和液体。从第一冷凝器出来的制冷剂液体经第二节流阀降压到中间压力后送往中间冷却器，在中间冷却器中与来自蒸发器的蒸气进行换热后部分汽化后回到高压压缩机，大部分制冷剂饱和液体则经第一节流阀节流到蒸发压力后进入蒸发器的制冷剂通道汽化吸热，在制冷剂通道中与外界换热，以达到制冷目的。从蒸发器出来的低压蒸气去往低压压缩机，如此循环，使废气通道的NMP废气降温至-26℃，形成的NMP废气达标后排放，产生的NMP冷凝液进入下一工段。
作为NMP废气深冷处理装置的一种优选方案，所述冷凝回收单元包括冷却器和第二冷凝器，所述冷却器的冷侧进出口分别连接循环冷却水管，所述第二冷凝器的冷侧进出口分别连接循环冷冻水管，所述冷却器的热侧进口与所述热回收器的热侧出口连接，所述冷却器的热侧出口与所述第二冷凝器的热侧进口连接，所述第二冷凝器的热侧出口一路与所述热回收器的冷侧进口连接，另一路通过循环风机与所述废气通道的废气入口连接，所述冷却器的NMP冷凝液排出口、所述第二冷凝器的NMP冷凝液排出口和所述废气通道的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
NMP废气出热回收器后进入冷凝回收单元。具体地，NMP废气首先进入冷却器中，与循环冷却水进行热交换，进行第一次降温并析出部分NMP，再进入第二冷凝器中继续冷凝进行第二次降温析出部分NMP。从冷却器出来的NMP冷凝液与第二冷凝器出来的NMP冷凝液以及蒸发器出来的NMP冷凝液一同去往下一工段。
作为NMP废气深冷处理装置的一种优选方案，还包括排风机，所述热回收器的热侧进口通过所述排风机与涂布机的出风口连接连接。
本方案中，涂布机产生的NMP废气通过排风机输送至热回收器中进行热交换，回收多余热量。
作为NMP废气深冷处理装置的一种优选方案，还包括回风机，所述热回收器的冷侧出口通过所述回风机与涂布机的回风口连接。
本方案中，经过热回收器和冷凝回收单元初步降温后的NMP废气再进入热回收器的冷侧进行热交换，然后通过回风机返回涂布机中。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过在冷凝回收单元之后设置深冷单元，涂布机产生的NMP废气经过热回收器进行热交换回收多余热量后，进入冷凝回收单元进行初步降温冷凝析出部分NMP后的NMP废气可以不需要经过水洗处理，即不会将额外的水分带入NMP冷凝液中，直接采用深冷单元即可将NMP废气中的大部分NMP析出，使NMP废气达标排放。与现有的水洗工艺相比，NMP冷凝液中无外加水分，降低了NMP回收成本。
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，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有的NMP废气处理工艺流程示意图。
图2是本实用新型的NMP废气深冷处理装置的流程示意图。
图1中附图标记如下：
100、排风机；200、热回收器；300、冷却器；400、冷凝器；500、水洗塔；600、回风机。
图2中附图标记如下：
1、排风机；2、热回收器；3、冷凝回收单元；31、冷却器；32、第二冷凝器；4、深冷单元；41、蒸发器；411、废气通道；412、制冷剂通道；42、低压压缩机；43、中间冷却器；44、高压压缩机；45、第一冷凝器；46、第一节流阀；47、第二节流阀；5、回风机；6、循环风机。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图2所示，本实施例的NMP废气深冷处理装置，包括排风机1、热回收器2、冷凝回收单元3、深冷单元4和回风机5，热回收器2的热侧进口通过排风机1与涂布机的出风口连接连接，热回收器2的热侧出口与冷凝回收单元3连接，冷凝回收单元3的热侧出口一路与热回收器2的冷侧进口连接，另一路与深冷单元4连接，热回收器2的冷侧出口通过回风机5与涂布机的回风口连接，深冷单元4用以将来自冷凝回收单元3的NMP废气降温至＜-23℃后排出，深冷单元4的NMP冷凝液排出口与冷凝回收单元3的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
进一步地，冷凝回收单元3包括冷却器31和第二冷凝器32；深冷单元4包括蒸发器41、低压压缩机42、中间冷却器43、高压压缩机44、第一冷凝器45、第一节流阀46和第二节流阀47，蒸发器41具有相邻的废气通道411和制冷剂通道412，废气通道411具有废气入口、废气出口和NMP冷凝液排出口；冷却器31的冷侧进出口分别连接循环冷却水管，第二冷凝器32的冷侧进出口分别连接循环冷冻水管，冷却器31的热侧进口与热回收器2的热侧出口连接，冷却器31的热侧出口与第二冷凝器32的热侧进口连接，第二冷凝器32的热侧出口连接两个管路，其中一个管路与热回收器2的冷侧进口连接，另一管路路通过循环风机6与废气通道411的废气入口连接。制冷剂通道412的蒸气出口通过低压压缩机42与中间冷却器43的蒸气入口连接，中间冷却器43的蒸气出口通过高压压缩机44与第一冷凝器45的蒸气入口连接，第一冷凝器45的冷凝液出口通过第二节流阀47与中间冷却器43的冷凝液入口连接，中间冷却器43的冷凝液出口通过第一节流阀46与制冷剂通道412的入口连接，冷却器31的NMP冷凝液排出口、第二冷凝器32的NMP冷凝液排出口和废气通道411的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
本实施例的NMP废气深冷处理装置的工作原理如下：
涂布机排放的高温废气(NMP废气)经排风机1送往热回收工段，在热回收器2中进行热交换，回收多余热量。出热回收器2后，NMP废气进入冷凝回收单元3。NMP废气先进入冷却器31中，与循环冷却水进行热交换，使废气温度降至40℃后，析出NMP，再进入第二冷凝器32中继续冷凝。在第二冷凝器32中NMP废气被循环冷冻水冷却，使NMP废气温度降至15℃后，废气中NMP被析出。从第二冷凝器32出来的NMP冷凝液与冷却器31产生的NMP冷凝液一同去往下一工段。废气经冷凝回收单元3析出NMP后，90-95％经热回收器2升温后通过回风机5返回涂布机继续使用，5-10％经循环风机6送往深冷单元4进行深冷到-26℃左右，析出NMP，使尾气中NMP的含量降至排放标准后排入大气。
其中，深冷单元4的工作原理为：来自蒸发器41的制冷剂通道412的制冷剂低压蒸气经低压压缩机42压缩至中间压力后送往中间冷却器43，在中间冷却器43中与其中的制冷剂液体进行换热，使低压蒸气冷却为饱和蒸气，中间冷却器43中制冷剂液体部分汽化为饱和蒸气，饱和蒸气一同进入高压压缩机44，在高压压缩机44中被压缩至冷凝压力后送往第一冷凝器45冷凝为饱和液体。从第一冷凝器45出来的制冷剂液体经第二节流阀47降压到中间压力后送往中间冷却器43，在中间冷却器43中与来自蒸发器41的蒸气进行换热后部分汽化后回到高压压缩机44，大部分制冷剂饱和液体则经第一节流阀46节流到蒸发压力后进入蒸发器41的制冷剂通道412汽化吸热，在制冷剂通道412中与外界换热，以达到制冷目的。从蒸发器41出来的低压蒸气去往低压压缩机42，如此循环。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
Claims (5)
1.一种NMP废气深冷处理装置，其特征在于，包括热回收器、冷凝回收单元和深冷单元，所述热回收器的热侧进口与涂布机的出风口连接连接，所述热回收器的热侧出口与所述冷凝回收单元连接，所述冷凝回收单元的热侧出口一路与所述热回收器的冷侧进口连接，另一路与所述深冷单元连接，所述热回收器的冷侧出口与涂布机的回风口连接，所述深冷单元用以将来自冷凝回收单元的NMP废气降温至＜-23℃后排出，所述深冷单元的NMP冷凝液排出口与所述冷凝回收单元的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
2.根据权利要求1所述的NMP废气深冷处理装置，其特征在于，所述深冷单元包括蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第一冷凝器、第一节流阀和第二节流阀，所述蒸发器具有相邻的废气通道和制冷剂通道，所述制冷剂通道的蒸气出口通过所述低压压缩机与所述中间冷却器的蒸气入口连接，所述中间冷却器的蒸气出口通过所述高压压缩机与所述第一冷凝器的蒸气入口连接，所述第一冷凝器的冷凝液出口通过所述第二节流阀与所述中间冷却器的冷凝液入口连接，所述中间冷却器的冷凝液出口通过所述第一节流阀与所述制冷剂通道的入口连接，所述废气通道具有废气入口、废气出口和NMP冷凝液排出口，所述废气通道的NMP冷凝液排出口与所述冷凝回收单元的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管，所述废气通道的废气入口与所述冷凝回收单元的热侧出口连接。
3.根据权利要求2所述的NMP废气深冷处理装置，其特征在于，所述冷凝回收单元包括冷却器和第二冷凝器，所述冷却器的冷侧进出口分别连接循环冷却水管，所述第二冷凝器的冷侧进出口分别连接循环冷冻水管，所述冷却器的热侧进口与所述热回收器的热侧出口连接，所述冷却器的热侧出口与所述第二冷凝器的热侧进口连接，所述第二冷凝器的热侧出口一路与所述热回收器的冷侧进口连接，另一路通过循环风机与所述废气通道的废气入口连接，所述冷却器的NMP冷凝液排出口、所述第二冷凝器的NMP冷凝液排出口和所述废气通道的NMP冷凝液排出口汇合连接至NMP回收液输送管。
4.根据权利要求1所述的NMP废气深冷处理装置，其特征在于，还包括排风机，所述热回收器的热侧进口通过所述排风机与涂布机的出风口连接连接。
5.根据权利要求3所述的NMP废气深冷处理装置，其特征在于，还包括回风机，所述热回收器的冷侧出口通过所述回风机与涂布机的回风口连接。
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