一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置的制作方法

本实用新型涉及废气回收技术领域，尤其涉及一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置。

背景技术：

N-甲基吡咯烷酮(NMP)为无色透明液体，沸点202℃，闪点95℃，能与水混溶，溶于乙醚，丙酮及各种有机溶剂，稍有氨味，化学性能稳定，对碳钢、铝不腐蚀，对铜稍有腐蚀性。具有粘度低，化学稳定性和热稳定性好，极性高，挥发性低，能与水及许多有机溶剂无限混溶等优点。

在锂电池生产领域，正极浆料一般采用NMP液体溶剂，其利用率的大小是每个电池生产制造商所关心的头等大事，当一批正极浆料设计完成并生产涂布时，传统的方法是采用高温加热的方法去除NMP溶剂(温度120℃，时间4min)。NMP以气体的形式散失掉，整个过程中消耗了大量的NMP溶剂，以气体蒸发的NMP溶剂也被白白浪费了。同时，极不利于节能环保。

目前，在NMP溶剂精蒸提纯的过程中，一般是用升温管同需回收的液体混在一起，升温后NMP气体与水蒸汽一起挥发，这样NMP损耗大，浓度低，蒸汽量损耗大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置，用于吸附锂离子电池涂敷生产过程中排出的NMP废气，并且利用加热室对NMP废液进行加热，加热后NMP废液进入蒸发室进行蒸发，然后进入冷凝器进行冷凝，达到浓缩的目的，提高NMP回收效率，使得NMP浓度高，提纯率高；密封的仓体结构保证了加液时无异味散出，稳定的自动加液又保证了溶液的不洒滴，使作业环境得到改善，产品质量得以提高；装置自动化程度高，工作效率高，液体回收循环利用率高。

本实用新型的技术方案是：一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置，包括涂布机、热交换器、转轮、蒸发提纯设备、废液罐、自动加液设备、NMP溶液储罐，其特征在于：所述热交换器包括热交换器高温入口、热交换器低温出口、热交换器干空气入口、热交换器干空气出口，所述涂布机左右二侧设有涂布机头、涂布机尾，所述涂布机上方设有排风管道，排风管道连接排风机，排风机通过排风管道连接热交换器高温入口，涂布机下方设有送风管道，送风管道连接送风风机，送风风机通过送风管道连接热交换器干空气出口，所述转轮设置有吸附区、脱附区和余热回收区，所述吸附区左右两边分别设置有有机溶剂进吸附区管道、洁净空气管道，通过有机溶剂进吸附区管道顺序连接过滤器、二级表面冷却器、一级表面冷却器、热交换器低温出口，通过洁净空气管道顺序连接循环风机、热交换器干空气入口，所述脱附区左右两边分别设置有浓缩风机和电加热器，浓缩风机通过再生空气出脱附区管道一端连接脱附区，另一端连接热交换器低温出口，所述余热回收区左右两边分别设置有再生空气进余热回收区管道和再生空气出余热回收区管道，再生空气出余热回收区管道连接电加热器，电加热器通过再生空气进脱附区管道连接脱附区，过滤器与吸附区之间连接有再生空气进余热回收区管道，过滤器、二级表面冷却器、一级表面冷却器通过通液管道与废液罐连接，所述蒸发提纯设备包括循环泵、加热室、上循环管、下循环管、蒸发室、冷凝器，循环泵出口与加热室底部连接，加热室顶部与上循环管连接，上循环管设有上循环管出口，上循环管出口伸入蒸发室内，蒸发室底部连接下循环管，下循环管下方设有蒸发室入口，下循环管连接循环泵，蒸发室下方设有蒸发室出口，蒸发室出口通过管道连接冷凝器，废液罐与一号供液泵连接，一号供液泵与蒸发室入口连接，冷凝器通过管道与二号供液泵连接，二号供液泵与NMP溶液储罐连接，NMP溶液储罐与三号供液泵连接，所述自动加液设备包括搅拌仓与加液仓，搅拌仓与加液仓由一个密闭容器通过分仓隔板分隔而成，所述搅拌仓上设置有进液管道、测温传感器、气动加压进气阀、气动排气阀，进液管道上设置有气动进液阀、流量计，所述搅拌仓内设置有搅拌装置及U形加热棒，所述搅拌装置包括设置在所述搅拌仓内的搅拌浆连接轴以及搅拌浆连接轴上安装的搅拌浆叶，搅拌浆连接轴与搅拌电机相连接，所述搅拌仓通过输液管道与加液仓相连通，输液管道上设置有单向阀，所述加液仓上设置有液位传感器，所述加液仓底部设置有加液出口，加液出口通过加液管连接四号供液泵，四号供液泵与涂布机头连接，气动进液阀、流量计、测温传感器、单向阀、搅拌电机及U形加热棒分别与PLC控制箱电连接，三号供液泵与进液管道连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置，用于吸附锂离子电池涂敷生产过程中排出的NMP废气，并且利用加热室对NMP废液进行加热，加热后NMP废液进入蒸发室进行蒸发，然后进入冷凝器进行冷凝，达到浓缩的目的，提高NMP回收效率，使得NMP浓度高，提纯率高；密封的仓体结构保证了加液时无异味散出，稳定的自动加液又保证了溶液的不洒滴，使作业环境得到改善，产品质量得以提高；装置自动化程度高，工作效率高，液体回收循环利用率高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图(图中省略件615PLC控制箱与部分设备的连接)。

图2为图1中件5蒸发提纯设备的放大结构示意图。

图3为图1中件6自动加液设备的放大结构示意图。

图1、图2、图3中：1.涂布机，2.送风风机，3.排风机，4.热交换器，5.蒸发提纯设备，6.自动加液设备，7.转轮，8.余热回收区，9.吸附区，10.一级表面冷却器，11.二级表面冷却器，12.过滤器，13.再生空气进余热回收区管道，14.有机溶剂进吸附区管道，15.洁净空气管道，16.电加热器，17.循环风机，18.废液罐，19.再生空气出余热回收区管道，20.排风管道，21.送风管道，22.再生空气进脱附区管道，23.再生空气出脱附区管道，24.涂布机头，25.涂布机尾，26.浓缩风机，27.一号供液泵，28.二号供液泵，29.三号供液泵，30.四号供液泵，31.NMP溶液储罐，32.脱附区，41.热交换器高温入口，42.热交换器低温出口，43.热交换器干空气入口，44.热交换器干空气出口，51.蒸发室入口，52.下循环管，53.冷凝器，54.蒸发室出口，55.上循环管出口，56.蒸发室，57.上循环管，58.蒸汽储罐，59.蒸汽入口，510.加热室，511.循环泵，601.流量计，602.气动进液阀，603.搅拌电机，604.测温传感器，605.U形加热棒，606.液位传感器，607.分仓隔板，608.加液仓，609.输液管道，610.搅拌仓，611.搅拌浆连接轴，612.搅拌浆叶，613.进液管道，614.单向阀，615.PLC控制箱，616.加液出口，617.加液管，618.气动加压进气阀，619.气动排气阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，本实用新型是一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置，包括涂布机1、热交换器4、转轮7、蒸发提纯设备5、废液罐18、自动加液设备6、NMP溶液储罐31，其特征在于：所述热交换器4包括热交换器高温入口41、热交换器低温出口42、热交换器干空气入口43、热交换器干空气出口44，所述涂布机1左右二侧设有涂布机头24、涂布机尾25，所述涂布机1上方设有排风管道20，排风管道20连接排风机3，排风机3通过排风管道20连接热交换器高温入口41，涂布机1下方设有送风管道21，送风管道21连接送风风机2，送风风机2通过送风管道21连接热交换器干空气出口44，所述转轮7设置有吸附区9、脱附区32和余热回收区8，所述吸附区9左右两边分别设置有有机溶剂进吸附区管道14、洁净空气管道15，通过有机溶剂进吸附区管道14顺序连接过滤器12、二级表面冷却器11、一级表面冷却器10、热交换器低温出口42，通过洁净空气管道15顺序连接循环风机17、热交换器干空气入口43，所述脱附区32左右两边分别设置有浓缩风机26和电加热器16，浓缩风机26通过再生空气出脱附区管道23一端连接脱附区32，另一端连接热交换器低温出口42，所述余热回收区8左右两边分别设置有再生空气进余热回收区管道13和再生空气出余热回收区管道19，再生空气出余热回收区管道19连接电加热器16，电加热器16通过再生空气进脱附区管道22连接脱附区32，过滤器12与吸附区9之间连接有再生空气进余热回收区管道13，过滤器12、二级表面冷却器11、一级表面冷却器10通过通液管道与废液罐18连接，所述蒸发提纯设备5包括循环泵511、加热室510、上循环管57、下循环管52、蒸发室56、冷凝器53，循环泵511出口与加热室510底部连接，加热室510顶部与上循环管57连接，上循环管57设有上循环管出口55，上循环管出口55伸入蒸发室56内，蒸发室56底部连接下循环管52，下循环管52下方设有蒸发室入口51，下循环管52连接循环泵511，蒸发室56下方设有蒸发室出口54，蒸发室出口54通过管道连接冷凝器53，废液罐18与一号供液泵27连接，一号供液泵27与蒸发室入口51连接，冷凝器53通过管道与二号供液泵28连接，二号供液泵28与NMP溶液储罐31连接，NMP溶液储罐31与三号供液泵29连接，所述自动加液设备6包括搅拌仓610与加液仓608，搅拌仓610与加液仓608由一个密闭容器通过分仓隔板607分隔而成，所述搅拌仓610上设置有进液管道613、测温传感器604、气动加压进气阀618、气动排气阀619，进液管道613上设置有气动进液阀602、流量计601，所述搅拌仓610内设置有搅拌装置及U形加热棒605，所述搅拌装置包括设置在所述搅拌仓610内的搅拌浆连接轴611以及搅拌浆连接轴611上安装的搅拌浆叶612，搅拌浆连接轴611与搅拌电机603相连接，所述搅拌仓610通过输液管道609与加液仓608相连通，输液管道609上设置有单向阀614，所述加液仓608上设置有液位传感器606，所述加液仓608底部设置有加液出口616，加液出口616通过加液管617连接四号供液泵30，四号供液泵30与涂布机头24连接，气动进液阀602、流量计601、测温传感器604、单向阀614、搅拌电机603及U形加热棒605分别与PLC控制箱615电连接，三号供液泵29与进液管道613连接。

过滤器12的出口处形成两路风路，吸附风路由有机溶剂进吸附区管道14将混合空气吹向吸附区9，通过吸附区9的干燥空气再由洁净空气管道15通过循环风机17送到热交换器干空气入口43；

脱附风路由再生空气进余热回收区管道13送至余热回收区8，再通过再生空气出余热回收区管道19送至电加热器16进行加热，而后吹送至脱附区32，通过再生空气出脱附区管道23吹送至热交换器低温出口42；

在转轮7的转动方向，从上游到下游依次设置吸附区9、脱附区32和余热回收区8，通过上述设置，在脱附区32经过电加热器16加热的转轮7部分转到余热回收区8后，脱附风路吹来的风先经过余热回收区8再经过电加热器16，从而使得余热回收区8部分的残余热量能够被再利用，提高了能量利用效率；

自动加液工作原理是：搅拌仓内的U形加热棒605与测温传感器604保证了仓内溶液在一个可控温度范围内，仓内的搅拌装置可为其提供长时间的溶液搅动；通过温度和时间条件控制液体原料的加入时间，流量计601控制着加入的量；最后再次通过温度和时间与前面工序的判断确定溶液的配制完成；再由向搅拌仓610内通入压缩空气将溶液压入加液仓608内，而加液仓608内的液位传感器606的信号确定从搅拌仓610到加液仓608的工作时机及工作时间；

当加液仓608内液位传感器606下降到设定液位便会发出声光信号，便可再次由搅拌仓610内通入压缩空气将溶液压入加液仓608内，如此完成依次自动加液作业，而在此过程中可以完全做到无人作业状态。而密封的仓体结构又保证了加液时无异味散出，稳定的自动加液又保证了溶液的不洒滴，使作业环境得到改善，产品质量得以提高。

本实用新型的工作过程：

当涂布机1的排风机3启动并送出含NMP的废气热风时(风量10000m³/h，温度100℃，含NMP的浓度1000mg/m³)，启动回收装置循环风机17，循环风机17的冷风(风量18000m³/h，温度25℃，含NMP的浓度50mg/m³)，进入热交换器4；含NMP的废气热风首先进入热交换器4与循环风机17的冷风进行热交换，使含NMP的废气热风温度降低(风量10000m³/h，温度76℃，含NMP的浓度1000mg/m³)，与来自浓缩风机26的含NMP的废气(风量2600m³/h，温度55℃，含NMP的浓度3000mg/m³)混合，混合后含NMP的废气(风量12600m³/h，温度68℃，含NMP的浓度1350mg/m³)，然后进入一级表面冷却器10、二级表面冷却器11与循环水进行热交换，在一级表面冷却器10、二级表面冷却器11这两个部分有大量的NMP凝结析出，凝结成液体后，排入废液罐18，使含NMP的废气热风温度降低(风量12600m³/h，温度20℃，含NMP的浓度500mg/m³)；再经过滤器12过滤，去除杂质；

之后剩下的含NMP的尾气一部分(风量10000m³/h，温度20℃，含NMP的浓度500mg/m³)进入吸附区9，含有有机溶剂需要处理的气体从吸附区9流过后变成相对干净的气体，处理后的气体中有机溶剂的含量降低(风量18000m³/h，温度25℃，含NMP的浓度50mg/m³)通过循环风机17进入热交换器干空气入口43；

另一部分(风量2600m³/h，温度20℃，含NMP的浓度500mg/m³)进入余热回收区8，吸收余热，再经电加热器16加热(风量2600m³/h，温度140℃)进入脱附区32，从转轮7的脱附区32流过，由于转轮7的脱附区32被再生空气加热，在脱附区32的有机溶剂蒸发出来随再生空气带走(风量2600m³/h，温度55℃，含NMP的浓度3000mg/m³)与来自热交换器4的含NMP的废气(风量10000m³/h，温度76℃，含NMP的浓度1000mg/m³)混合进入一级表面冷却器10、二级表面冷却器11，有大量的NMP凝结析出，如此往复循环；

回收的NMP废液自下循环管52下部蒸发室入口51加入，由循环泵511送往加热室510加热，从蒸汽储罐58来的0.7MPa，170℃的饱和蒸汽，进入加热室510，对NMP废液进行加热；加热后NMP废液(温度98℃，压力0.07MPa)，进入蒸发室56进行蒸发，然后进入冷凝器53进行冷凝，达到浓缩的目的，提高NMP回收效率，使得NMP浓度高，提纯率高；

自动加液的工作过程：启动PLC控制箱615上的自动运行程序，此时程序给出信号将气动排气阀619打开，用于搅拌仓610内与大气平衡，气动排气阀619到位后将给信号气动进液阀602打开，此时流量计601计量流经其液态的流量并与程序中设定值比较，当达到设定值后，给出信号关闭气动进液阀602，此时程序给出信号启动搅拌电机603、U形加热棒605；

当气动排气阀619关闭后，程序检测液位传感器606的反馈值，当其确定加液仓608内溶液在足够低值后，程序将给出指令打开气动加压进气阀618，此时搅拌仓610被加压，其所加压力迫使溶液经过输液管道609流入加液仓608中，此时液位传感器606继续反馈检测值，而程序会不断计算打开气动加压进气阀618瞬间液位传感器606的测量值与现在的测量值，当程序计算得出其值等于搅拌仓610中溶液的总量后，则程序给出指令关闭气动加压进气阀618；此时程序将会在PLC控制箱615画面板上发出搅拌仓610内已空的信号以方便再次进行，此时加液仓608内的液面高度必然高于搅拌仓610内的液面，但是由于有单向阀614的存在，溶液不会回流到搅拌仓610内。

由此可见，本实用新型提供一种锂离子电池涂敷工序NMP回收利用装置，用于吸附锂离子电池涂敷生产过程中排出的NMP废气，并且利用加热室对NMP废液进行加热，加热后NMP废液进入蒸发室进行蒸发，然后进入冷凝器进行冷凝，达到浓缩的目的，提高NMP回收效率，使得NMP浓度高，提纯率高；密封的仓体结构保证了加液时无异味散出，稳定的自动加液又保证了溶液的不洒滴，使作业环境得到改善，产品质量得以提高；装置自动化程度高，工作效率高，液体回收循环利用率高。