一种NMP气体回收装置的制作方法

文档序号:26141605发布日期:2021-08-03 14:26阅读:128来源:国知局
一种NMP气体回收装置的制作方法

本发明涉及nmp气体处理技术领域,特别涉及一种nmp气体回收装置。



背景技术:

nmp(n-甲基吡咯烷酮)是一种性能优良的强极性非质子溶剂,具有化学性能稳定、耐高温、溶解能力强、挥发度低、安全性高、毒性小等一系列优点,被广泛应用于锂离子电池生产中,作为粘结剂pvdf的溶剂使用。

在锂离子电池生产涂敷工序中,nmp以废气的形式从涂布设备中排出,如果该废气不经回收处理直接排入环境,一方面会造成环境污染,另一方面会造成极大的资源浪费。因而十分有必要对该废气进行回收处理。

现有的nmp废气回收处理装置主要有转轮吸附及冷冻回收两种形式。转轮吸附式回收装置运行能耗高,设备维修保养费用昂贵,装置运行经济性不高;冷冻回收装置的回收效率低,排放浓度高,难以适应环保要求。因而有必要对现有的nmp废气回收处理装置的结构加以改进。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供了一种nmp气体回收装置,用于对锂离子电池生产中涂布设备产生的高温nmp废气进行回收处理,包括热回收系统、nmp回收塔、循环水系统和nmp回收罐:

所述热回收系统包括至少一个热交换器,涂布设备包括若干nmp高温气体出口和若干新鲜空气进口,所述热交换器包括nmp废气通道和空气通道,若干所述nmp高温气体出口经至少一所述nmp废气通道与所述nmp回收塔的进气口相连;外界新鲜空气经至少一所述空气通道与若干所述新鲜空气进口相通;

所述nmp回收塔内从下到上依次设有储水区域、第一过滤区域、第二过滤区域和除雾区域,所述nmp回收塔的进气口位于所述储水区域和第一过滤区域之间;所述nmp回收塔的顶部设有排放口;所述第一过滤区域设有至少一层填充过滤层,所述第二过滤区域设有至少一层泡罩过滤层,所述除雾区域内设有除雾器;

所述循环水系统包括一级水箱、喷淋装置和二级水箱,所述二级水箱通过水源供水;所述一级水箱和所述二级水箱通过供水管相连,所述供水管上设有供水阀;所述一级水箱通过一级循环泵与至少一喷淋装置连接,所述填充过滤层的上方设有所述喷淋装置,所述一级水箱、一级循环泵、喷淋装置和储水区域之间循环连接形成一级水循环系统,所述二级水箱和所述第二过滤区域之间设有二级循环泵,所述二级水箱、泡罩过滤层和二级循环泵循环连接形成二级水循环系统;

所述一级水箱与所述nmp回收罐通过回收水管连接,所述回收水管上设有回收泵和回收阀;

所述一级水箱设有用于检测所述一级水箱内nmp浓度的nmp浓度检测仪,当所述一级水箱内的nmp浓度达到目标浓度时,首先将所述一级水箱内的液体排放至所述nmp回收罐,排放完毕后便停止排放;然后将所述二级水箱内的液体向所述一级水箱注水,当所述一级水箱内注好水后便停止注水;最后,水源向所述二级水箱注水,当所述二级水箱内注好水后,便停止向所述二级水箱注水。

较佳地,所述热回收系统包括若干所述热交换器,一所述热交换器的nmp废气通道的进口通过进气管与一所述nmp高温气体出口相连,一所述热交换器的空气通道的出口通过排气管与一所述新鲜空气进口相连;

若干所述热交换器的nmp废气通道的出口均与一主气管连通,所述主气管与所述nmp回收塔的进气口相通,并且,所述主气管上设有主风机。

较佳地,所述空气通道的进口通过一新鲜空气进风管与外界空气连通,所述新鲜空气进风管的进风口端设有过滤装置,所述新鲜空气进风管上设有送风机。

较佳地,所述第一过滤区域内从上到下依次间隔设置若干层所述填充过滤层,每一所述填充过滤层的上方分别设置一所述喷淋装置。

较佳地,所述填充过滤层由填料填充,所述填料为耐腐蚀性材质。

较佳地,所述泡罩过滤层包括水槽,所述水槽上设置若干条形通孔,所述条形通孔上固设有条形泡罩,所述条形泡罩上设有与所述条形通孔相通的s型通气孔,在nmp气体回收运行时,所述s型通气孔的出口的位置低于所述水槽内的液位高度;

所述水槽上还设有溢流口,所述二级水箱的进水口通过进水管路与一所述溢流口相连;所述二级水箱的出水口通过出水管路与一所述水槽相通,所述出水管路上设有出水阀和所述二级循环泵。

较佳地,所述条形泡罩包括s型长条板和直板,所述s型长条板的截面为s形,所述s型长条板的一端与所述条形通孔的一侧固定连接,所述直板的一端与所述条形通孔的另一侧固定连接,所述s型长条板罩在所述直板上,并与所述直板之间形成s型通气孔。

较佳地,所述水源经所述第二过滤区域向所述二级水箱供水,所述水源通过一供水管路与一所述水槽相通,所述供水管路上设有供水阀。

较佳地,所述第二过滤区域包括若干层所述泡罩过滤层,所述水源通过所述供水管路与最上层的所述泡罩过滤层的水槽相通;

相邻两层的所述泡罩过滤层的溢流口错开;

所述二级水箱的进水口通过所述进水管路与最下层的所述泡罩过滤层的溢流口相连,所述二级水箱的出水口通过出水管路与任意层的所述泡罩过滤层的水槽相通。

较佳地,所述储水区域与所述一级水箱之间的连接管路上还依次设有过滤装置和热交换冷凝器,所述热交换冷凝器与外界的冷却水相连。

与现有技术相比,本发明存在以下技术效果:

1、可有效起到热能源再利用的技术效果;

2、利用湿式冷却回收利用,运行中只使用水源(工程水或纯水),无任何危险性和二次污染;

3、设备规模降低,减少占地面积(单体设备能保证高浓度回收且达标排放);

4、能保证高浓度nmp回收(85wt%以上);

5、nmp回收率极高(回收率99%以上);

6、不管nmp气体排放源的温度升高及浓度高,始终能保证大气排放达标效果;

7、完全实现自动化控制(nmp气体冷却、收集、废液回收及大气排放等全部工艺)。

当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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。附图中:

图1为本发明的优选实施例提供的一种nmp气体回收装置的结构示意图(二级水箱设置在nmp回收塔的外侧);

图2为本发明的优选实施例提供的一种nmp气体回收装置的结构示意图(二级水箱设置在储水区域内);

图3为本发明的优选实施例提供的泡罩过滤层的俯视图;

图4为本发明的优选实施例提供的泡罩过滤层的立体图;

图5为本发明的优选实施例提供的泡罩过滤层的主视图;

图6为本发明的优选实施例提供的泡罩过滤层的剖视图a-a。

具体实施方式

以下将结合图1至图6对本发明提供的一种nmp气体回收装置进行详细的描述,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内,能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图6,一种nmp气体回收装置,用于对锂离子电池生产中涂布设备1产生的高温nmp废气进行回收处理,包括热回收系统2、nmp回收塔6、循环水系统和nmp回收罐8:

所述热回收系统2包括至少一个热交换器21,涂布设备1包括若干nmp高温气体出口和若干新鲜空气进口,所述热交换器21包括nmp废气通道和空气通道,若干所述nmp高温气体出口经至少一所述nmp废气通道与所述nmp回收塔6的进气口相连;外界新鲜空气经至少一所述空气通道与若干所述新鲜空气进口相通。涂布设备1在排出nmp高温气体的同时,需要将新鲜空气加热后供应至涂布设备1,新鲜空气供应时与排出的nmp高温气体进行热量交换,即新鲜空气所需的部分热量是从排出的nmp高温气体中吸收的,达到了热能有效回收利用的技术效果。nmp高温气体放热后再被输送至nmp回收塔6。

本发明对热回收系统2中包括几个热交换器21不做限制,即一个nmp高温气体出口可以分别通过一个热交换器21与所述nmp回收塔6的进气口相连,一个热交换器21对应一个新鲜空气进口;还可以是若干个nmp高温气体出口共用一个热交换器21与所述nmp回收塔6的进气口相连,一个热交换器21对应若干个新鲜空气进口。为了回收更多的热量,本实施例优选一个nmp高温气体出口分别通过一个热交换器21与所述nmp回收塔6的进气口62相连,具体的,所述热回收系统2包括若干所述热交换器21,一所述热交换器21的nmp废气通道的进口通过进气管与一所述nmp高温气体出口相连,一所述热交换器21的空气通道的出口通过排气管与一所述新鲜空气进口相连;若干所述热交换器21的nmp废气通道的出口均通过一支气管24与一主气管4连通,所述支气管24上设有分风机25。所述主气管4与所述nmp回收塔6的进气口62相通,并且,所述主气管4上设有主风机5,主风机5可根据nmp废气排放源的风量变化、温度变化、气体浓度变化等自动调整风量,稳定气流,保持设备稳定运行。

热交换器21的空气通道的进口通过一新鲜空气进风管与外界空气连通,所述新鲜空气进风管的进风口端设有第一过滤装置22(过滤装置属于本领域的常规技术,本实施例对第一过滤装置22的具体结构不做限制,可以是除尘过滤网等),所述新鲜空气进风管上设有送风机23。

所述nmp回收塔6内从下到上依次设有储水区域61、第一过滤区域、第二过滤区域和除雾区域,所述nmp回收塔6的进气口62位于所述储水区域61和第一过滤区域之间;所述nmp回收塔6的顶部设有排放口67;所述第一过滤区域设有至少一层填充过滤层63,所述第二过滤区域设有至少一层泡罩过滤层65,所述除雾区域内设有除雾器66,进入nmp回收塔6内的nmp气体依次经第一过滤区域、第二过滤区域过滤后,再通过除雾器66去除水分后从排放口67排放。

所述循环水系统包括一级水箱7、喷淋装置64和二级水箱9,所述二级水箱9通过工程水源3供水,在本发明中,工程水源3可以直接向二级水箱9供水,还可以通过第二过滤区域向二级水箱9供水,对此本发明不做具体限制。为了增加nmp回收效率和回收浓度,本实施例以工程水源3通过第二过滤区域向二级水箱9供水为例。

所述一级水箱7和二级水箱9相连;所述一级水箱7通过一级循环泵74与至少一喷淋装置64连接,所述填充过滤层63的上方设有所述喷淋装置64,所述一级水箱7、一级循环泵74、喷淋装置64和储水区域61之间循环连接形成一级水循环系统,所述二级水箱9和所述第二过滤区域之间设有二级循环泵94,所述二级水箱9、泡罩过滤层65和二级循环泵94循环连接形成二级水循环系统。

本发明对填充过滤层63的层数不做限制,每层的填充过滤层63的上方都设置一个喷淋装置64,喷淋装置64用于对填充过滤层63进行喷水。在第一过滤区中,高温nmp气体与水接触,水能起到冷却并吸收高温nmp气体的作用,为了便于充分吸收冷却nmp气体,本实施例的第一过滤区域内从上到下依次间隔设置若干层所述填充过滤层63。

在本实施例中,填充过滤层63由填料填充,所述填料为耐腐蚀性材质,如pp球、鲍尔环或其他材质。

一级水箱7位于在nmp回收塔6的外侧,所述储水区域61与所述一级水箱7之间的连接管路76上还依次设有第二过滤装置77和热交换冷凝器75,过滤装置属于本领域的常规技术,本实施例对第二过滤装置77的具体结构不做限制,可以是过滤网等。所述热交换冷凝器75与外界的冷却水相连,即在热交换冷凝器75中,外界的冷却水和连接管路76中的含有nmp的温水进行热交换,含有nmp的温水向冷却水放热。

一级循环泵74设置在所述一级水箱7内,用于将一级水箱7内的水送至若干喷淋装置64。在本实施例中,喷淋装置64包括位于nmp回收塔6内的水管支路和若干喷头,若干喷头间隔设置在水管支路上。每一水管支路的一端穿出nmp回收塔6并与一水管总路71相连,水管总路71与一级循环泵74的出口相连。

所述一级水箱7设有用于检测所述一级水箱7内nmp浓度的nmp浓度检测仪72和用于检测一级水箱7内液位高度的第一液位传感器73,所述储水区域61设有第二液位传感器611,在本实施例中,储水区域61和一级水箱7的底部齐平,两者的液位是相同的。

nmp回收罐8位于nmp回收塔6的外侧,所述一级水箱7与所述nmp回收罐8相连,一级水箱7和nmp回收罐8之间的回收水管82上设有回收泵83和回收阀81。

在本实施例中,所述泡罩过滤层65包括水槽651,水槽651固定在nmp回收塔6内,所述水槽651上设置若干条形通孔,所述条形通孔上固设有条形泡罩652,所述条形泡罩652上设有与所述条形通孔相通的条形的s型通气孔6523,在nmp气体回收运行时,所述s型通气孔6523的出口的位置低于所述水槽内的液位高度,目的是进入第二过滤区域的nmp气体,从水槽651的条形通孔进入s型通气孔6523,从s型通气孔6523的出口出来的nmp气体再进入水槽651的水中,目的是加大气体通过面积,减少通风压差效果,有效增加与水接触,从而增加nmp气体吸收效果。

具体的,所述条形泡罩652包括s型长条板6521和直板6522,所述s型长条板6521的截面为s形,所述s型长条板6521的一端与所述条形通孔的一侧固定连接,所述直板6522的一端与所述条形通孔的另一侧固定连接,所述s型长条板6521罩在所述直板6522上,并与所述直板6522之间形成s型通气孔6523。

所述水槽651上还设有溢流口653,所述二级水箱9的进水口通过进水管路93与一所述溢流口653相连;所述二级水箱9的出水口通过出水管路91与一所述水槽651相通,所述出水管路91上设有出水阀92和二级循环泵94。

本发明对一层水槽651上设置多少个条形泡罩652不做具体限制,可根据具体使用需求设定。

本发明对泡罩过滤层65的层数不做限制,为了提高为了增加nmp回收效率和回收浓度,优选第二过滤区域包括若干层所述泡罩过滤层65,所述工程水源3通过所述供水管路31与最上层的所述泡罩过滤层65的水槽651相通,此供水管路31上设有第一供水阀32;

相邻两层的所述泡罩过滤层65的溢流口653错开;

所述二级水箱9的进水口通过所述进水管路93与最下层的所述泡罩过滤层65的溢流口653相连,所述二级水箱9的出水口通过出水管路91与任意层的所述泡罩过滤层65的水槽651相通,所述出水管路91上设有出水阀92和所述二级循环泵94。在本实施例中,一级水箱7和二级水箱9通过供水管96连接,二级循环泵94还位于此供水管96上,即供水管96和出水管路91有一部分管段共用。供水管96上还设有第二供水阀95,所述第二供水阀95不在出水管路91上,即不在供水管96和出水管路91共用的那段管段上。

在本实施例中,二级水箱9可以在nmp回收塔6的外侧,请参考图1;二级水箱9也可以设置nmp回收塔6内的储水区域61,请参考图2。本实施例以三层泡罩过滤层65为例,所述工程水源3通过所述供水管路31与最上层的所述泡罩过滤层65'的水槽相通,二级水箱9的进水口通过所述进水管路93与最下层的所述泡罩过滤层65”'的溢流口653”'相连,所述二级水箱9的出水口通过出水管路91与中间层的泡罩过滤层65”的水槽相通。在本实施例中,最上层的所述泡罩过滤层65'的水槽上设有液位传感器,用于测量最上层的所述泡罩过滤层65'的水槽的液位,保证其不能过低,如果过低的话,则通过工程水源3向最上层的所述泡罩过滤层65'的水槽内供水,目的是保证最上层的所述泡罩过滤层65'的水槽内的水不会因为过少而被蒸发掉,进而防止nmp气体通过时不能与水接触。

在本实施例中,一级水箱7、二级水箱9、储水区域61和nmp回收罐8也都设有液位传感器。

水循环系统在初运行时,首先,打开第一供水阀32、第二供水阀95,关闭出水阀92、回收阀81,打开二级循环泵94,关闭一级循环泵74和回收泵83,工程水源3先向第二区域的最上层的泡罩过滤层65的水槽中注水,等最上层的泡罩过滤层65'的水槽中水满后,继续向最上层的泡罩过滤层65'的水槽中注水,水会通过溢流口向中间层的泡罩过滤层65”的水槽中溢水,等中间层的泡罩过滤层65”的水槽中水满后,会从从中间层的泡罩过滤层65”的溢流口向最下层的泡罩过滤层65”'的水槽中注水,等最下层的泡罩过滤层65”'的水槽中水满后通过其溢流口653”'向二级水箱9中注水,二级水箱9中的水再向一级水箱7中注入;当一级水箱7和二级水箱9中的水达到要求后(如注满水箱,或达到水箱的液位要求),将第一供水阀32和第二供水阀95关闭,打开出水阀92,一级水循环和二级水循环开始运行,进行nmp气体回收。

一级水循环运行过程:一级水箱7中的水通过一级循环泵74供喷淋装置64喷淋,喷淋后的水吸收部分nmp气体后再回到储水区域61,回到储水区域61的水再回到一级水箱7。

二级水循环运行过程:二级水箱7中的水通过二级循环泵94流向第二区域的中间层的泡罩过滤层65”的水槽中,并从中间层的泡罩过滤层65”的溢流口流向最下层的泡罩过滤层65”'的水槽中,然后从最下层的泡罩过滤层65”'的溢流口流向二级水箱9。

在进行nmp气体回收时,从涂布设备1排出的高温nmp气体先经过热回收系统2进行热回收,再排入nmp回收塔6中,nmp气体先经过第一过滤区域进行冷区并吸收,再进入第二过滤区域进行回收(nmp气体是溶于水的,因此,在经过第一过滤区域和第二过滤区域时,部分nmp气体会被第一过滤区域和第二过滤区域中的水进行吸收),最后经过除雾器66去除水分后从排放口67排放。

当所述一级水箱7内的nmp浓度达到目标浓度时,打开回收阀81和回收泵83,首先将所述一级水箱7内的液体排放至所述nmp回收罐8,排放完毕后,将回收阀81和回收泵83关闭,便停止排放;然后,打开第二供水阀95,将所述二级水箱9内的液体向所述一级水箱7注水,当所述一级水箱7内注好水后,将第二供水阀95关闭,便停止注水;最后,打开第一供水阀32,关闭出水阀92,工程水源3向所述二级水箱9注水,当所述二级水箱9内注好水后,关闭第一供水阀32,便停止向所述二级水箱9注水。

为了实现自动化,上述的泵和阀可通过控制系统控制。

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