DE102019133916B4 - System and method for cleaning process gases resulting from the treatment of electrochemical energy storage devices - Google Patents
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Abstract
Anlage zum Reinigen von bei einer Aufbereitung von elektro-chemischen Energiespeichern (11) im Zusammenhang mit einer Zurückgewinnung von darin enthaltenen Wertstoffen entstehenden Prozessgasen unter Verwendung zumindest eines Einspritzkondensators (15), durch den die zu reinigenden Prozessabgase geleitet werden, umfassend- zumindest einen mit einer Lauge als Kühlflüssigkeit betriebenen Einspritzkondensator (15), dessen Gaseingang an eine das zu reinigende Abgas führende Leitung angeschlossen oder anschließbar ist,- einen Sammeltank (20) zum Auffangen des Kondensat-Kühlflüssigkeitsgemisches, der über eine Kondensatleitung (21) an den zumindest einen Einspritzkondensator (15) angeschlossen ist,- einen Laugenvorrat (17), der zum Einbringen von Lauge in den Sammeltank (20) über eine Laugenleitung (18) mit diesem verbunden ist,- eine Pumpe (24) zum Fördern von Kühlflüssigkeit aus dem Sammeltank (20) in den Einspritzkondensator (15),- einen im Strömungsverlauf der Abgase dem Einspritzkondensator (15) nachgeschalteten Oberflächenkondensator (13) mit einem daran angeschlossenen Kondensatsammeltank (14),- eine Saugpumpe (4) zum Fördern des Abgases durch die Prozessabgasreinigungsanlage (6) und- eine Steuerung zum Betreiben der Prozessabgasreinigungsanlage (6), dadurch gekennzeichnet, dass- mittels der Steuerung die Prozessabgase bis zu einer ersten Temperatur durch die Prozessabgasreinigungsanlage (16) geleitet werden, ohne dass der zumindest eine Einspritzkondensator (15) betrieben wird, jedoch der dem Einspritzkondensator (15) nachgeschaltete Oberflächenkondensator (13) in Betrieb ist, um von im Prozessabgas mitgeführte Elektrolyte zu kondensieren, und dass bei Prozessabgastemperaturen, die oberhalb dieser ersten Temperatur liegen, der Oberflächenkondensator (13) deaktiviert und der zumindest eine Einspritzkondensator (15) aktiviert ist.System for cleaning process gases produced during the treatment of electrochemical energy storage devices (11) in connection with the recovery of valuable substances contained therein using at least one injection condenser (15) through which the process exhaust gases to be cleaned are passed, comprising at least one with one Lye-operated injection condenser (15), the gas inlet of which is connected or can be connected to a line carrying the exhaust gas to be cleaned, - a collecting tank (20) for collecting the condensate-cooling liquid mixture, which is fed via a condensate line (21) to the at least one injection condenser ( 15) is connected, - a caustic reservoir (17), which is connected to the collecting tank (20) via a caustic line (18) for introducing caustic solution, - a pump (24) for conveying cooling liquid from the collecting tank (20) into the injection condenser (15), - one in the flow path of the exhaust gases, the injection condenser Sator (15) downstream surface condenser (13) with a condensate collection tank (14) connected to it, - a suction pump (4) for conveying the exhaust gas through the process exhaust gas cleaning system (6) and - a controller for operating the process exhaust gas cleaning system (6), characterized in that - By means of the controller, the process exhaust gases are passed through the process exhaust gas cleaning system (16) up to a first temperature without the at least one injection condenser (15) being operated, but the surface condenser (13) connected downstream of the injection condenser (15) is in operation in order from to condense electrolytes carried along in the process exhaust gas, and that at process exhaust gas temperatures which are above this first temperature, the surface capacitor (13) is deactivated and the at least one injection capacitor (15) is activated.
Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zum Reinigen von bei einer Aufbereitung von elektro-chemischen Energiespeichern im Zusammenhang mit einer Zurückgewinnung von darin enthaltenen Wertstoffen entstehenden Prozessgasen unter Verwendung zumindest eines Einspritzkondensators, durch den die zu reinigenden Prozessabgase geleitet werden. Beschrieben ist des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.The subject matter of the invention is a system for cleaning process gases produced during processing of electrochemical energy stores in connection with the recovery of valuable substances contained therein using at least one injection condenser through which the process exhaust gases to be cleaned are passed. A method for operating such a system is also described.
Elektro-chemische Energiespeicher sind wiederaufladbare Batterien, wie etwa Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren und Elektrolytkondensatoren. Derartige Energiespeicher, insbesondere Lithium-lonen-Akkumulatoren werden als so genannte Stand-alone-Batterien, jedoch in größerem Umfange auch in Form von Batteriemodulen zum Betreiben elektrischer Verbraucher, wie mobile Computer, Mobiltelefone, Powertools und in zunehmendem Maße auch im Zusammenhang mit der Elektromobilität, insbesondere in Bezug auf Kraftfahrzeuge verwendet. Die elektro-chemischen Energiespeicher, die für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, müssen eine hohe Speicherdichte aufweisen und die erforderliche Leistung bevorraten können. Bei diesen Energiespeichern handelt es sich in vielen Fällen um Hochvoltbatterien.Electro-chemical energy storage devices are rechargeable batteries such as lithium-ion accumulators, nickel-metal hydride accumulators and electrolytic capacitors. Such energy stores, in particular lithium-ion accumulators, are used as so-called stand-alone batteries, but to a greater extent also in the form of battery modules for operating electrical consumers, such as mobile computers, cell phones, power tools and, increasingly, also in connection with electromobility , especially used in relation to motor vehicles. The electro-chemical energy storage devices that are used for motor vehicles must have a high storage density and be able to store the required power. In many cases, these energy storage devices are high-voltage batteries.
Der weltweit zu beobachtende zunehmende Einsatz derartiger elektro-chemischer Energiespeicher, vor allem im Zusammenhang mit der zu-nehmenden Elektromobilität, führt zu einem wachsenden Aufkommen an ausgedienten Energiespeichern, so genannten End-of-Life-Batterien bzw. -Batteriemodulen. Die zum Befriedigen der erhöhten Nachfrage höheren Produktionsraten haben zur Folge, dass auch der Produktionsausschuss von der Menge her zunimmt. Zudem sind die natürlichen Ressourcen, aus denen die für die Herstellung derartiger Energiespeicher benötigten Elemente gewonnen werden, begrenzt. Vor diesem Hintergrund sind verschiedene Ansätze vorgeschlagen worden, aus den nicht mehr verwendbaren elektro-chemischen Energiespeichern - und zwar sowohl End-of-Life-Batterien bzw. -Batteriemodule ebenso wie Produktionsausschuss - die darin enthaltenen Rohstoffe als Sekundärrohstoffe zurückzugewinnen. Damit sich ein solches Verfahren am Markt etablieren kann, muss dieses beherrschbar und mit vertretbaren Kosten durchführbar sein. Zudem muss ein solches Verfahren geeignet sein, dass mit diesem auch größere Mengen, mehrere 1.000 t pro Jahr behandelt werden können.The increasing use of such electrochemical energy storage systems, which can be observed worldwide, especially in connection with the increasing electromobility, leads to a growing number of disused energy storage systems, so-called end-of-life batteries or battery modules. The higher production rates to meet the increased demand have the consequence that the production scrap also increases in terms of quantity. In addition, the natural resources from which the elements required for the production of such energy storage devices are obtained are limited. Against this background, various approaches have been proposed to recover the raw materials contained therein as secondary raw materials from the electrochemical energy stores that can no longer be used - namely end-of-life batteries or battery modules as well as production waste. In order for such a process to establish itself on the market, it must be controllable and feasible at reasonable costs. In addition, such a process must be suitable that it can also be used to treat larger quantities, several 1,000 t per year.
Zur thermischen Behandlung von elektro-chemischen Energiespeichern kann ein Vakuumofen eingesetzt werden, in dem der thermische Aufschluss erfolgt. Dieser wird über die gesamte thermische Behandlungsdauer auf einem gleichbleibenden niedrigen Druck von weniger als 10 mbar gehalten. Die aus der beheizten Prozesskammer abgezogenen Gase werden einer Prozessabgasaufbereitung zum Reinigen der Prozessabgase zugeführt. Eine solche Prozessabgasaufbereitung ist aus „WEYHE, Reiner Thomas ; FRIEDRICH, Bernd; ACCUREC Recycling GmbH: Abschlussbericht zum Verbundvorhaben EcoBatRec: Demonstrationsanlage für ein kostenneutrales, ressourceneffizientes Processing ausgedienter Li-Ionen Batterien aus der Elektromobilität.
Das aus dem Einspritzkondensator austretende Ölkondensat-Gemisch wird in einem Sammeltank aufgefangen. Um das Kühlmittel - Öl - in einem Kreislauf verwenden zu können, muss dieses von dem Kondensat getrennt werden.The oil condensate mixture emerging from the injection condenser is collected in a collecting tank. In order to be able to use the coolant - oil - in a circuit, it must be separated from the condensate.
Angeschlossen ist gemäß diesem Stand der Technik die Prozessabgasreinigungsanlage an einen Vakuumofen, in dem elektro-chemische Energiespeicher, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren thermisch (pyrolytisch) aufgeschlossen werden.According to this prior art, the process exhaust gas cleaning system is connected to a vacuum furnace in which electrochemical energy stores, in particular lithium-ion accumulators, are thermally (pyrolytically) unlocked.
Eine WEYHE (siehe oben) sehr ähnliche Anlage zum Reinigen von Prozessgasen, die bei der Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien entstehen, ist aus
In
Auch wenn mit dieser vorbekannten Prozessabgasreinigungsanlage die bei einem thermischen Aufschluss von elektro-chemischen Energiespeichern entstehenden Prozessabgase von mitgeführten Schadstoffen befreit werden können, wäre es wünschenswert, wenn die Prozessabgasreinigung vereinfacht und ökonomischer arbeitend ausgelegt werden könnte.Even if this previously known process exhaust gas cleaning system can be used to remove contaminants from the process exhaust gases that arise during the thermal digestion of electrochemical energy storage devices, it would be desirable if the process exhaust gas cleaning system could be made simpler and more economical.
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Anlage vorzuschlagen. Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine solche Anlage zweckmäßig betrieben werden kann.On the basis of the prior art described above, the invention is based on the object of proposing such a system. In addition, the invention is based on the object of providing a method with which such a system can be operated appropriately.
Der anlagenbezogene Aspekt der vorstehenden Aufgabe wird durch eine Anlage zum Reinigen von bei einer Aufbereitung von elektro-chemischen Energiespeichern im Zusammenhang mit einer Zurückgewinnung von darin enthaltenen Wertstoffen entstehenden Prozessgasen unter Verwendung eines Einspritzkondensators, durch den die zu reinigenden Prozessabgase geleitet werden, gelöst, umfassend
- - zumindest einen mit einer Lauge als Kühlflüssigkeit betriebenen Einspritzkondensator, dessen Gaseingang an eine das zu reinigende Abgas führende Leitung angeschlossen oder anschließbar ist,
- - einen Sammeltank zum Auffangen des Kondensat-Kühlflüssigkeitsgemisches, der über eine Kondensatleitung an den zumindest einen Einspritzkondensator angeschlossen ist,
- - einen Laugenvorrat, der zum Einbringen von Lauge in den Sammeltank über eine Laugenleitung mit diesem verbunden ist,
- - eine Pumpe zum Fördern von Kühlflüssigkeit aus dem Sammeltank in den Einspritzkondensator,
- - einen im Strömungsverlauf der Abgase dem Einspritzkondensator nachgeschalteten Oberflächenkondensator mit einem daran angeschlossenen Kondensatsammeltank,
- - eine Saugpumpe zum Fördern des Abgases durch die Prozessabgasreinigungsanlage und
- - eine Steuerung zum Betreiben der Prozessabgasreinigungsanlage,
- - wobei mittels der Steuerung die Prozessabgase bis zu einer ersten Temperatur durch die Prozessabgasreinigungsanlage geleitet werden, ohne dass der zumindest eine Einspritzkondensator betrieben wird, jedoch der dem Einspritzkondensator nachgeschaltete Oberflächenkondensator in Betrieb ist, um von im Prozessabgas mitgeführte Elektrolyte zu kondensieren, und dass bei Prozessabgastemperaturen, die oberhalb dieser ersten Temperatur liegen, der Oberflächenkondensator deaktiviert und der zumindest eine Einspritzkondensator aktiviert ist.
- - At least one injection condenser operated with a lye as cooling liquid, the gas inlet of which is connected or can be connected to a line carrying the exhaust gas to be cleaned,
- - A collection tank for collecting the condensate-cooling liquid mixture, which is connected to the at least one injection condenser via a condensate line,
- - a caustic supply that is connected to the collecting tank via a caustic line for introducing caustic into the collecting tank,
- - a pump for pumping coolant from the collection tank into the injection condenser,
- - a surface condenser connected downstream of the injection condenser in the flow path of the exhaust gases with a condensate collection tank connected to it,
- - A suction pump for conveying the exhaust gas through the process exhaust gas cleaning system and
- - a control for operating the process exhaust gas cleaning system,
- - whereby by means of the controller, the process exhaust gases are passed through the process exhaust gas cleaning system up to a first temperature without the at least one injection condenser being operated, but the surface condenser downstream of the injection condenser is in operation in order to condense electrolytes carried along in the process exhaust gas, and that at process exhaust gas temperatures that are above this first temperature, the surface capacitor is deactivated and the at least one injection capacitor is activated.
Der verfahrensbezogene Aspekt dieser Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Reinigen von bei einer Aufbereitung von elektro-chemischen Energiespeichern im Zusammenhang mit einer Zurückgewinnung von darin enthaltenen Wertstoffen entstehenden Prozessgasen unter Verwendung einer solchen Anlage, bei dem die Prozessabgase bis zu einer ersten Temperatur durch die Prozessabgasreinigungsanlage geleitet werden, ohne dass der zumindest eine Einspritzkondensator betrieben wird, jedoch der dem Einspritzkondensator nachgeschaltete Oberflächenkondensator in Betrieb ist, um von im Prozessabgas mitgeführte Elektrolyte zu kondensieren, und bei dem bei Prozessabgastemperaturen, die oberhalb dieser Temperatur liegen, der Oberflächenkondensator deaktiviert und der zumindest eine Einspritzkondensator aktiviert ist.The process-related aspect of this object is achieved by a method for cleaning process gases that arise during the treatment of electrochemical energy storage devices in connection with the recovery of valuable substances contained therein, using such a system in which the process exhaust gases up to a first temperature through the process exhaust gas cleaning system be conducted without the at least one injection condenser being operated, but the surface condenser connected downstream of the injection condenser is in operation in order to condense electrolytes carried along in the process exhaust gas, and in which at process exhaust gas temperatures above this temperature, the surface condenser is deactivated and the at least one Injection capacitor is activated.
Diese Anlage zum Reinigen der Prozessabgase von bei einer Aufbereitung von elektro-chemischen Energiespeichern entstehenden Prozessabgasen zeichnet sich zum einen dadurch aus, dass der Einspritzkondensator als Kühlmittel mit einer Lauge, beispielsweise Natronlauge, betrieben wird. Dieses führt überraschenderweise zu einer deutlichen Vereinfachung des Reinigungsprozesses. Die als Kühlflüssigkeit in den zumindest einen Einspritzkondensator eingespritzte Lauge bzw. die Laugentröpfchen, bringen aufgrund ihrer kühleren Temperatur gegenüber den Prozessabgasen darin in Dampfform mitgeführte Stoffe zum Kondensieren. Problematisch in den Prozessabgasen von pyrolytisch aufgeschlossenen elektro-chemischen Energiespeichern sind die darin enthaltenen Flusssäuredämpfe. Diese kondensieren an den kühleren Laugentröpfchen, wodurch diese zugleich neutralisiert und somit bezüglich ihrer Säureaggressivität reduziert werden. Zugleich wird die Flusssäure in der Lauge gebunden bzw. vermischt sich mit dieser. Somit ist eine Kontrolle der Flusssäure, die als Dampfform in derartigen Prozessabgasen enthalten ist, ohne weitere Zusatzmaßnahmen möglich. Vorteilhaft ist bei einer solchen Prozessabgasreinigungsanlage zudem, dass das Kondensat-Kühlflüssigkeitsgemisch als solches, und zwar grundsätzlich ohne eine vorherige Aufbereitung, bei der diese Stoffe voneinander getrennt werden müssten, wieder als Kühlflüssigkeit zum Betreiben des zumindest einen Einspritzkondensators verwendet werden kann. Zum Einstellen des pH-Wertes der durch das Flusssäurekondensat verdünnten Säure dient ein Laugenvorrat, der über eine Laugenleitung mit dem Sammeltank verbunden ist. In Abhängigkeit von der kondensierten Flusssäuremenge wird der pH-Wert des Kondensat-Kühlflüssigkeitsgemisches erhöht. Jedoch ist die Kondensatmenge, insbesondere der darin enthaltene Flusssäureanteil verglichen mit der Menge des in den zumindest einen Einspritzkondensator eingeleiteten Kühlmittels - der Lauge - relativ gering, so dass, wenn das Kühlmittel mit gleichmäßigem pH-Wert in den zumindest einen Einspritzkondensator eingespritzt werden soll, dieses durch Einbringen einer bestimmten, geringen Laugenmenge aus dem Laugenvorrat in den Sammeltank gewährleistet ist. Zweckmäßigerweise verfügt diese Anlage über einen pH-Meter zum Messen des pH-Wertes im Sammeltank und/oder in der Kondensatleitung, mit der der zumindest eine Einspritzkondensator mit dem Sammeltank verbunden ist.This system for cleaning the process exhaust gases from the processing of electrochemical energy storage devices is characterized on the one hand by the fact that the injection condenser is operated as a coolant with a lye, for example sodium hydroxide solution. Surprisingly, this leads to a significant simplification of the cleaning process. The lye or the lye droplets injected into the at least one injection condenser as cooling liquid cause substances entrained therein in vapor form to condense due to their cooler temperature compared to the process exhaust gases. The hydrofluoric acid vapors contained therein are problematic in the process exhaust gases from pyrolytically digested electro-chemical energy storage devices. These condense on the cooler alkali droplets, which at the same time neutralize them and thus reduce their acidic aggressiveness. At the same time, the hydrofluoric acid is bound in the lye or mixes with it. It is thus possible to control the hydrofluoric acid, which is contained in the form of vapor in such process exhaust gases, without any additional measures. In such a process exhaust gas cleaning system, it is also advantageous that the condensate / coolant mixture as such, basically without prior processing in which these substances would have to be separated from one another, can be used again as coolant for operating the at least one injection condenser. To adjust the pH value of the acid diluted by the hydrofluoric acid condensate, an alkali supply is used, which is connected to the collecting tank via an alkali line. Depending on the amount of condensed hydrofluoric acid, the pH value of the condensate Coolant mixture increased. However, the amount of condensate, in particular the proportion of hydrofluoric acid contained therein, is relatively small compared to the amount of coolant introduced into the at least one injection condenser - the lye - so that if the coolant is to be injected into the at least one injection condenser with a uniform pH value, this is guaranteed by introducing a certain, small amount of lye from the lye supply into the collecting tank. This system expediently has a pH meter for measuring the pH value in the collecting tank and / or in the condensate line with which the at least one injection condenser is connected to the collecting tank.
Von Besonderheit bei dieser Prozessabgasreinigungsanlage ist darüber hinaus, dass diese neben dem zumindest einen Einspritzkondensator über zumindest einen diesem in Strömungsverlauf der Abgase nachgeschalteten Oberflächenkondensator aufweist. Zurückzugewinnende Stoffe können ohne direkten Kontakt mit dem Kühlmittel über diesen Kondensator zurückgewonnen werden. Bei diesem Kondensator handelt es sich typischerweise um einen Vakuumkondensator. Das Vorsehen von zwei unterschiedlich arbeitenden Kondensatoren - zumindest einem Einspritzkondensator und zumindest einem diesem nachgeschalteten Oberflächenkondensator - erlaubt einen Betrieb der Prozessabgasreinigungsanlage, um darin in Dampfform mitgeführte Stoffe zurückzugewinnen, wie beispielsweise Elektrolyte. Hierbei macht man sich den Umstand zunutze, dass die in den thermisch behandelten elektro-chemischen Energiespeichern enthaltenen Elektrolyte bereits bei geringen Temperaturen verdampfen, so dass diese beim Betrieb des Oberflächenkondensators aus den Prozessabgasen zurückgewonnen werden können. Wenn der Oberflächenkondensator in Betrieb ist, ist der vorgeschaltete Einspritzkondensator nicht in Betrieb, da ansonsten die an dem Oberflächenkondensator zurückzugewinnenden Stoffe diesen nicht erreichen würden. Die geringe Verdampfungstemperatur der Elektrolyte ausnutzend kann eine solche Prozessabgasreinigungsanlage betrieben werden, dass in einem ersten Abgasreinigungsschritt, bei dem das Prozessabgas noch keine übermäßig hohe Temperatur aufweist, mithin eine Temperatur aufweist, bei der vornehmlich Elektrolyte darin enthalten sind, der Einspritzkondensator ausgeschaltet ist, um diese Stoffe an dem Oberflächenkondensator zurückzugewinnen, der zu diesem Zweck in Betrieb ist. Bei der weiteren Zersetzung der Inhaltsstoffe der elektro-chemischen Energiespeicher bei höheren Temperaturen wird dann der Oberflächenkondensator deaktiviert und der zumindest eine Einspritzkondensator aktiviert, um die dann mitgeführten Schadstoffe, insbesondere auch die in Dampfform darin enthaltene Flusssäure aus den Prozessabgasen durch den Betrieb des Einspritzkondensators zu entfernen.Another special feature of this process exhaust gas cleaning system is that, in addition to the at least one injection condenser, it has at least one surface condenser connected downstream of it in the flow path of the exhaust gases. Substances to be recovered can be recovered via this condenser without direct contact with the coolant. This capacitor is typically a vacuum capacitor. The provision of two differently working capacitors - at least one injection capacitor and at least one downstream surface capacitor - allows the process exhaust gas cleaning system to be operated in order to recover substances carried along in vapor form, such as electrolytes. This makes use of the fact that the electrolytes contained in the thermally treated electrochemical energy storage devices evaporate at low temperatures so that they can be recovered from the process exhaust gases when the surface capacitor is in operation. When the surface condenser is in operation, the upstream injection condenser is not in operation, since otherwise the substances to be recovered at the surface condenser would not reach it. Using the low evaporation temperature of the electrolytes, such a process exhaust gas cleaning system can be operated that in a first exhaust gas cleaning step, in which the process exhaust gas does not yet have an excessively high temperature, therefore has a temperature at which it primarily contains electrolytes, the injection condenser is switched off in order to prevent this To recover substances on the surface condenser that is in operation for this purpose. When the constituents of the electrochemical energy storage device are further decomposed at higher temperatures, the surface capacitor is deactivated and the at least one injection capacitor is activated in order to remove the pollutants then carried along, in particular the hydrofluoric acid contained therein in vapor form, from the process exhaust gases by operating the injection capacitor .
Als Saugpumpe zum Betreiben einer solchen Anlage kann letztendlich jedwede Saugpumpe genutzt werden, die geeignet ist, die Prozessabgase durch die Prozessabgasreinigungsanlage zu leiten. Ist die Prozessabgasreinigungsanlage an einen Vakuumofen angeschlossen, in dem die elektro-chemischen Energiespeicher pyrolytisch aufgeschlossen werden, wird für die Erzeugung des Vakuums in dem Vakuumofen die Prozessabgasreinigungsanlage in die Saugleitung der Vakuumpumpe eingeschaltet. Dann dient ein und dieselbe Pumpe für die Erzeugung des in dem Vakuumofen gewünschten Unterdruckes sowie zum Betrieb der Prozessabgasreinigungsanlage.Ultimately, any suction pump that is suitable for guiding the process exhaust gases through the process exhaust gas cleaning system can be used as a suction pump for operating such a system. If the process exhaust gas cleaning system is connected to a vacuum furnace in which the electrochemical energy storage is pyrolytically unlocked, the process exhaust gas cleaning system is switched on in the suction line of the vacuum pump to generate the vacuum in the vacuum oven. One and the same pump is then used to generate the negative pressure desired in the vacuum furnace and to operate the process exhaust gas cleaning system.
In aller Regel ist es ausreichend, in einer solchen Prozessabgasreinigungsanlage einen einzigen Einspritzkondensator zu verwenden. Vorzuweise wird man hierfür einen im Gegenstrom arbeitenden Einspritzkondensator einsetzen.As a rule, it is sufficient to use a single injection condenser in such a process exhaust gas cleaning system. An injection condenser working in countercurrent will preferably be used for this purpose.
Eine solche Prozessabgasreinigungsanlage eignet sich nicht nur dazu, die Prozessabgabe von in einem Vakuumofen bei dem pyrolytischen Aufschluss von elektro-chemischen Energiespeichern, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren, entstehende Prozessabgase zu reinigen, sondern auch, wenn derartige Prozessabgase anderweitig anfallen. So kann eine solche Prozessabgasreinigungsanlage ebenfalls an einen unter atmosphärischen Bedingungen betriebenen Ofen zum thermischen Behandeln bzw. Aufschließen von elektro-chemischen Energiespeichern angeschlossen werden oder auch an eine mechanische Aufbereitung, bei der Prozessabgase, vor allem auch Stäube, entstehen. Auch bei derartigen Behandlungen können Elektrolyte verdampfen, die sodann über die Prozessabgasreinigungsanlage zurückgewonnen werden können.Such a process exhaust gas cleaning system is not only suitable for cleaning the process output of process exhaust gases that arise in a vacuum furnace during the pyrolytic decomposition of electrochemical energy stores, in particular lithium-ion accumulators, but also when such process exhaust gases are generated elsewhere. Such a process exhaust gas cleaning system can also be connected to a furnace operated under atmospheric conditions for the thermal treatment or unlocking of electro-chemical energy storage devices or to a mechanical treatment system in which process exhaust gases, especially dusts, are generated. Even with such treatments, electrolytes can evaporate, which can then be recovered via the process exhaust gas cleaning system.
Die Variabilität im Betrieb einer solchen Prozessabgasreinigungsanlage und die Möglichkeit, in den Prozessabgasen mitgeführte Stoffe zurückzugewinnen, machen die Prozessführung einfach und ökonomisch. Hierzu trägt auch bei, dass der Kühlmittelkreislauf zum Betreiben des Einspritzkondensators, der herkömmlich mit Öl als Kühlmittel betrieben wird, sehr viel weniger häufig gewartet bzw. gereinigt werden muss.The variability in the operation of such a process exhaust gas cleaning system and the possibility of recovering substances entrained in the process exhaust gases make process management simple and economical. This also contributes to the fact that the coolant circuit for operating the injection condenser, which is conventionally operated with oil as the coolant, has to be serviced or cleaned much less frequently.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende
Die thermische Behandlungsanlage
Die in dem Gebinde
Zum thermischen Aufschließen einer Charge an elektro-chemischen Energiespeichern
Anschließend wird die Prozesskammer
Der zweite Prozessschritt beginnt mit einer Temperaturerhöhung zur weiteren thermischen Behandlung der elektro-chemischen Energiespeicher
Die Inertgaszuführleitung
Neben diesem Vorteil begünstigt die sich in der Prozesskammer
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Druckanstieg kontrolliert, und zwar, dass dieser bei etwa 600 mbar endet. Um diesen Restunterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck aufrechtzuerhalten, wird die Vakuumpumpe
Der Temperaturanstieg wird kontrolliert, dass dieser eine Temperatur von etwa 600°C nicht überschreitet, und zwar vor dem Hintergrund, dass eine Aufschmelzung von Aluminium als das niedrigst schmelzendste Metall aus der Gruppe der zu recycelnden Sekundärrohstoffe nicht schmilzt. Bei der Beendigung des Prozessschrittes oder zu Beginn des Prozessschrittes wird der Vakuumkondensator
Der im zweiten Prozessschritt in Betrieb befindliche Einspritzkondensator
Der Pumpe nachgeschaltet ist ein Wärmetauscher
Die durch den Einspritzkondensator
Wenn gewünscht, können auch in dem Prozessschritt Kohlenwasserstoffe aus dem Prozessabgasstrom entfernt werden.If desired, hydrocarbons can also be removed from the process exhaust gas stream in the process step.
Die einzelnen Sensoren und Aktoren der Prozessabgasreinigungsanlage
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Thermische BehandlungsanlageThermal treatment plant
- 22
- VakuumofenVacuum furnace
- 33
- ProzesskammerProcess chamber
- 44th
- VakuumpumpeVacuum pump
- 55
- SaugleitungSuction line
- 66th
- ProzessabgasaufbereitungProcess exhaust treatment
- 77th
- InertgaszuführleitungInert gas supply line
- 88th
- VentilValve
- 99
- LüfterFan
- 1010
- GebindeContainer
- 1111
- EnergiespeicherEnergy storage
- 1212th
- DruckregelventilPressure control valve
- 1313th
- VakuumkondensatorVacuum capacitor
- 1414th
- ElektrolytsammeltankElectrolyte collection tank
- 1515th
- EinspritzkondensatorInjection condenser
- 1616
- DruckmesssensorPressure measuring sensor
- 1717th
- LaugentankLye tank
- 1818th
- Leitungmanagement
- 1919th
- VentilValve
- 2020th
- SammeltankCollection tank
- 2121
- KondensatleitungCondensate line
- 2222nd
- FüllstandserfassungLevel detection
- 2323
- EinspritzleitungInjection line
- 2424
- Pumpepump
- 2525th
- pH-MeterpH meter
- 2626th
- WärmetauscherHeat exchanger
Claims (11)
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DE102019133916A1 DE102019133916A1 (en) | 2021-06-17 |
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Citations (2)
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DE2509692B2 (en) * | 1973-05-14 | 1978-02-02 | DravQ Corp. Pittsburgh, Pa. (V.St.A.) | METHOD OF REMOVING SULFUR DIOXIDE FROM EXHAUST GASES |
CN106362571A (en) * | 2016-09-30 | 2017-02-01 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | Device and method for treating organic waste gas generated in recycling process of power lithium battery |
-
2019
- 2019-12-11 DE DE102019133916.2A patent/DE102019133916B4/en active Active
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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WEYHE, Reiner Thomas ; FRIEDRICH, Bernd; ACCUREC Recycling GmbH: Abschlussbericht zum Verbundvorhaben EcoBatRec: Demonstrationsanlage für ein kostenneutrales, ressourceneffizientes Processing ausgedienter Li-Ionen Batterien aus der Elektromobilität. Mülheim a.d. R., 2016. S. 1-113. URL: https://www.erneuerbar-mobil.de/sites/default/files/2017-01/EcoBatRec_16EM1002.pdf [abgerufen am 2020-01-15]. - Firmenschrift * |
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---|---|
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