一种回风循环式NMP回收系统及其运行方法与流程

本发明涉及锂离子电池生产领域中的nmp回收技术领域，具体涉及一种回风循环式nmp回收系统及其运行方法。

背景技术：

在锂离子电池生产过程中，nmp（n-甲基吡咯烷酮）常被用作正极合浆时的溶剂，在随后的涂布工序中，nmp需要被烘烤去除。nmp回收是锂离子电池企业必须解决的问题。现行的nmp回收系统，大多是采取“换热+冷凝+冷水喷淋吸收”或“冷却+冷凝+转轮吸收”的技术方案。前者技术路线是：工艺气体（从涂布烘箱出来的热出风，其中含有大量的nmp蒸汽）首先与进风、回风进行换热，换热降温后的工艺气体再进行冷凝，以实现大部分nmp回收，冷凝后的工艺气体再进入喷淋塔进行冷水喷淋，最终实现nmp几乎完全回收。这种nmp回收系统可满足之前的涂布技术要求，但回风湿度较大；后者技术路线是：工艺气体（从涂布烘箱出来的热出风，其中含有大量的nmp蒸汽）首先与进风、回风进行换热，换热降温后的工艺气体再进行冷凝，以实现大部分nmp回收，冷凝后的工艺气体再进入转轮进行吸附，最终实现nmp几乎完全回收。这种nmp回收系统能耗太大、并且使用寿命短。

随着市场对锂离子电池生产对湿度和能耗的要求越来越高，现有的nmp回收工艺已不再完全满足；在此背景下，有必要开发新的nmp回收系统，以满足工艺气低湿度、生产低能耗的严格要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种回风循环式nmp回收系统及其运行方法。在该系统的处理下，涂布烘箱热出风中的nmp可以得到高效回收、且工艺气体是水分含量较小的低露点干燥空气，可满足高比容量正极活性材料对水分的严苛要求，同时运行能耗相对较低。

为实现上述目的，本发明的回风循环式nmp回收系统采用如下的技术方案：一种回风循环式nmp回收系统，包括预冷热回收系统、冷凝溶剂回收系统、冷却系统、回收储液系统和涂布系统；所述涂布系统的涂布烘箱通过工艺气体管路与所述预冷热回收系统连接，所述冷凝溶剂回收系统一端与所述预冷热回收系统连接，所述冷凝溶剂回收系统的另一端与所述冷却系统连接，所述冷凝溶剂回收系统还连接设置有回收储液系统；涂布烘箱的热出风中的nmp可以得到高效回收、且工艺气体是水分含量较小的低露点干燥空气，可满足高比容量正极活性材料对水分的严苛要求，同时运行能耗相对低。

作为上述方案的进一步改进，所述预冷热回收系统和冷凝溶剂回收系统均设置涂布烘箱排放气入口以及涂布烘箱排放气出口；所述工艺气体管路上设置有涂布烘箱排风风机和涂布烘箱进风风机；使工艺气体能在涂布系统、预冷热回收系统和冷凝溶剂回收系统中实现循环。

作为上述方案的进一步改进，所述预冷热回收系统和/或冷凝溶剂回收系统上连接设置有尾气处理系统，通过尾气处理系统的水吸收塔进行处理后达标排放，从而实现在高效回收nmp的同时满足环保排放标准。

作为上述方案的进一步改进，所述冷凝溶剂回收系统包括多级冷却器，多级冷却器与所述冷却系统组成冷却水循环管道和/或冷冻水循环管路，为冷凝溶剂回收系统提供冷量；其中，所述冷却系统包括凉水塔和凉冻水塔；所述凉水塔与多级冷却器的一级冷却器连接；所述冷冻水塔与多级冷却器的二级冷却器连接，可以实现最大程度的节能。

作为上述方案的进一步改进，所述涂布烘箱两端连接涂布烘箱头/尾车间。根据工艺要求可以对涂布烘箱进行湿度和洁净度控制，从而保持涂布系统的低湿度和洁净状态下运行。

作为上述方案的进一步改进，所述回风循环式nmp回收系统还设置有控制系统；控制系统用于整套回风循环式nmp回收系统的操作运行。

作为上述方案的进一步改进，所述回风循环式nmp回收系统还设置有nmp浓度检测仪、温湿度传感器和液位感应器；所述nmp浓度检测仪、温湿度传感器和液位感应器均与控制系统连接，通过nmp浓度检测仪、温湿度传感器和液位感应器与控制系统的连接可以实现不同的运行模式达到最佳的节能效果。

为实现上述目的，本发明的回风循环式nmp回收系统的运行方法采用如下的技术方案：回风循环式nmp回收系统运行方法，工艺气体首先通过涂布系统的涂布烘箱，涂布烘箱排放高温气体通过工艺气体管路进入预冷热回收系统，涂布烘箱排放高温气体与冷凝回收后的低温干净工艺气体进行换热，实现预冷；换热预冷后的工艺气体再进入冷凝剂回收系统，工艺气体中的nmp和h2o被冷凝溶剂回收系统冷凝下来，实现nmp回收，经过处理后的工艺气体通过冷凝溶剂回收系统排出，并作为涂布烘箱的回风重新进入预冷热回收系统在热回收提温后返回涂布烘箱，形成工艺气体循环；冷凝下来的nmp和h2o后形成混合溶液，混合溶液排入回收储液系统；工艺气体中的水分不受外界环境影响，从而实现在回收nmp的同时在涂布过程中保持工艺气体低露点运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：涂布烘箱热出风中的nmp可以得到高效回收、可满足高比容量正极活性材料对水分的严苛要求，同时运行能耗相对较低；

工艺气体中的水分不受外界环境影响，从而实现在回收nmp的同时在涂布过程中保持工艺气体低露点运行；

少量排放出涂布系统系统的废气经尾气处理系统处理后可以满足环保要求达标排放。

预冷热回收系统采用余热回收的方式进行，即利用nmp冷凝回收后的低温回风气体与涂布系统高温排放气体进行换热从而使系统的热能得到了回收利用。

附图说明

图1所示为本发明回风循环式nmp回收系统的整体示意图

图2所示为本发明涂布系统的结构示意图；

图3所示为本发明冷凝溶剂回收系统的结构示意图

图4所示为本发明涂布烘箱头/尾车间与涂布烘箱连接结构示意图；

图5所示为本发明控制系统的结构示意图。

附图中：1是预冷热回收系统、2是冷凝溶剂回收系统、3是冷却系统、4是尾气处理系统、5是回收储液系统、6是涂布系统、7是涂布烘箱排放气入口、8是涂布烘箱排放气出口、9是涂布烘箱头/尾车间、10是控制系统、11是nmp浓度检测仪、12是温湿度传感器、13是液位感应器；31是冷却水循环管道、32是冷冻水循环管路、21是一级冷却器、22是二级冷却器、33是凉水塔、34是凉冻水塔、61是工艺气体管路、62是涂布烘箱、63是涂布烘箱排风风机、64是涂布烘箱进风风机。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-5所示，一种回风循环式nmp回收系统，包括预冷热回收系统1、冷凝溶剂回收系统2、冷却系统3、回收储液系统5和涂布系统6；所述涂布系统6的涂布烘箱62通过工艺气体管路61与所述预冷热回收系统1连接，所述冷凝溶剂回收系统2一端与所述预冷热回收系统1连接，所述冷凝溶剂回收系统2的另一端与所述冷却系统3连接，所述冷凝溶剂回收系统2还连接设置有回收储液系统5。

在使用时，工艺气体首先通过涂布系统6，涂布烘箱62排放高温气体通过工艺气体管路61进入所述预冷热回收系统1，涂布烘箱62排放高温气体与冷凝回收后的低温干净工艺气体进行换热，实现预冷；换热预冷后的工艺气体再进入所述冷凝剂回收系统2，工艺气体中的nmp和h2o被所述冷凝溶剂回收系统2冷凝下来，实现nmp回收，经过处理后的工艺气体通过冷凝溶剂回收系统2排出，并作为涂布烘箱62的回风重新进入预冷热回收系统1在热回收提温后返回涂布烘箱62，形成工艺气体循环；冷凝下来的nmp和h20后形成混合溶液，混合溶液排入回收储液系统5；涂布烘箱62的热出风中的nmp可以得到高效回收、且工艺气体是水分含量较小的低露点干燥空气，可满足高比容量正极活性材料对水分的严苛要求，同时运行能耗相对低；预冷热回收系统采用余热回收的方式进行，即利用nmp冷凝回收后的低温回风气体与涂布系统高温排放气体进行换热从而使系统的热能得到了回收利用。

在上述实施例中，所述预冷热回收系统1和冷凝溶剂回收系统2均设置涂布烘箱排放气入口7以及涂布烘箱排放气出口8；所述工艺气体管路61上设置有涂布烘箱排风风机63和涂布烘箱进风风机64；使工艺气体能在涂布系统6、预冷热回收系统1和冷凝溶剂回收系统2中实现循环。

所述预冷热回收系统1和/或冷凝溶剂回收系统2上连接设置有尾气处理系统4，所述涂布烘箱62正常运行时，少量排放气体进入尾气处理系统4，通过尾气处理系统4的水吸收塔进行处理后达标排放，从而实现在高效回收nmp，同时满足环保排放标准，在使用时，由于尾气处理系统4通过水溶剂对少量排放气体进行nmp吸收处理，得到的nmp溶剂回收液间歇排放至回收储液系统5内。

如图2-3所示，所述冷凝溶剂回收系统2包括多级冷却器，多级冷却器与所述冷却系统3组成冷却水循环管道31和/或冷冻水循环管路32，进而为冷凝溶剂回收系统2提供冷量；其中，所述冷却系统3包括凉水塔33和凉冻水塔34；所述凉水塔33与多级冷却器的一级冷却器21连接；所述冷冻水塔34与多级冷却器的二级冷却器22连接；在使用时，凉水塔33采用循环冷却水（32℃-37℃），通过表冷器进行一级冷却，所述冷冻水塔采用循环冷冻水（7℃-14℃）通过表冷器进行二级冷却，实现涂布烘箱62排出的nmp冷凝回收，在使用时，所述冷却系统3采用冷却水和/或冷冻水，根据现场情况和工艺需求进行选择，更优选的冷却系统介质是冷却水，可以实现最大程度的节能。

如图4所示，在上述实施例中，工艺气体来源于涂布烘箱62两端的涂布烘箱头/尾车间9。根据工艺要求可以对涂布烘箱62进行湿度和洁净度控制，其中涂布烘箱头/尾车间9的一侧为闭式结构，两端所述涂布烘箱头/尾车间的另一侧与涂布烘箱62相通且形成过卷通道，且过卷通道为间隙风道、缝隙风道或狭缝通道；由于涂布烘箱62的风道为闭式，空间环境受控，所以涂布烘箱62用于烘干的工艺气体会保持非常稳定的状态从而保持涂布系统的低湿度和洁净状态下运行。

如图5所示，所述回风循环式nmp回收系统还设置有控制系统10；控制系统10用于整套回风循环式nmp回收系统的操作运行，所述控制系统10可以为plc控制系统。

在上述实施例中，所述回风循环式nmp回收系统还设置有nmp浓度检测仪11、温湿度传感器12和液位感应器13；其中，nmp浓度检测仪11、温湿度传感器12和液位感应器13与控制系统10连接，在使用中，nmp浓度检测仪11、温湿度传感器12可以设置于预冷热回收系统1、冷凝溶剂回收系统2、冷却系统3、尾气处理系统4、回收储液系统5和涂布系统6上；所述液位感应器设置于尾气处理系统4、回收储液系统5上；本系统通过nmp浓度检测仪11、温湿度传感器12和液位感应器13与控制系统10的连接可以实现不同的运行模式达到最佳的节能效果。

本发明的回风循环式nmp回收系统运行方法，工艺气体首先通过涂布系统的涂布烘箱，涂布烘箱排放高温气体通过工艺气体管路进入预冷热回收系统，涂布烘箱排放高温气体与冷凝回收后的低温干净工艺气体进行换热，实现预冷；换热预冷后的工艺气体再进入冷凝剂回收系统，工艺气体中的nmp和h2o被冷凝溶剂回收系统冷凝下来，实现nmp回收，经过处理后的工艺气体通过冷凝溶剂回收系统排出，并作为涂布烘箱的回风重新进入预冷热回收系统在热回收提温后返回涂布烘箱，形成工艺气体循环；冷凝下来的nmp和h2o后形成混合溶液，混合溶液排入回收储液系统；本发明的工艺气体中的水分不受外界环境影响，从而实现在回收nmp的同时在涂布过程中保持工艺气体低露点运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。