一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法与流程

本发明涉及冷冻工艺领域，具体为一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料，化学式为lifepo4，主要用于各种锂离子电池。但在使用磷酸铁锂生产电池的工艺中，由于磷酸铁锂在常温下为液体，不方便后期过滤，压实工艺处理，因此需要在低温环境(-70℃以下)使得磷酸铁锂析出结晶，以便在低温下进行压实等工艺处理。

2、磷酸铁锂的生产企业通常使用冷冻系统提供冷量来维持磷酸铁锂析出结晶所需的低温环境，冷冻系统分成制冷系统与载冷系统，制冷系统由若干台直膨式冷冻机组成，冷冻机组由蒸发器和冷凝器组成，蒸发器和冷凝器之间使用r22作为制冷剂，制冷剂在冷冻机的蒸发室通过换热壁将冷量传递给载冷系统中的载冷剂，载冷剂通过循环管道对磷酸铁锂析出结晶环境维持低温，将磷酸铁锂析出结晶的环境温度控制在-70℃以下。

3、在实际的使用中，制冷系统中的冷冻机会时常出现报警问题，只能启动备用冷冻机进行工作，对报警冷冻机进行检修，检修并未发现冷冻机故障问题，再次启动报警冷冻机时，冷冻机正常，但使用一段时间后，冷冻机再次报警，使得冷冻机频繁启停，不能保证生产线的稳定生产。

4、通过多次对冷冻机报警，进行故障排除，数据分析，发现冷冻机报警是因为载冷系统中的载冷剂二氯甲烷中存在水分，而二氯甲烷与水不相容，当载冷系统将含水的载冷剂二氯甲烷循环至冷冻机组蒸发器时，水分子遇到低温的换热壁，会结冰附着在蒸发器内壁上，随着生产周期的加长，蒸发器的换热壁上会形成一层冰膜，冰膜增加了换热壁的厚度，使得换热壁冷量传递效率下降。换热壁冷量传递效率下降，制冷系统无法将全部的冷量传递给载冷系统，导致制冷系统中冷冻机的蒸发器和冷凝器之间供回温差小于20℃时，制冷系统认为环境温度并不需要进一步降温，制冷系统将会停机，而磷酸铁锂析出结晶的环境温度并没有维持在-70℃以下，载冷系统会传输信号给制冷系统开机，从而导致冷冻机报警。

5、为找出载冷剂中二氯甲烷水分来源，通过对整个冷冻系统观察分析，实验总结，发现载冷系统中的循环管道中载冷剂温度在(-70℃)-(-75℃)之间，且在管道内流动，由于载冷剂管道内载冷剂为二氯甲烷，二氯甲烷具有一定毒性，二氯甲烷的蒸汽有麻醉作用，二氯甲烷与水不相容。有一定中毒风险，为避免二氯甲烷发生泄露，设计时将循环管道内产生的负压，但循环管道上设有阀门、法兰等连接部件，负压使得管道在连接部件位置吸入少量的空气，空气中含有一定量的水蒸气，在低温状态下，水蒸气降温变成液态的水与载冷剂混合，随着时间的积累，水分越来越多，最终在换热壁上形成冰膜，降低换热效率，从而引发冷冻机报警，进而使得冷冻机频繁启停。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，用以解决上述提到的载冷系统的载冷剂中进入水分，水分在换热壁上附着结冰，形成冰膜降低换热壁传热效率，导致冷冻机报警，进而导致冷冻机频繁启停的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，包括以下步骤：

3、s1、当换热壁冷量传递效率下降，制冷系统中的冷冻机报警时，启动备用冷冻机；

4、s2、当s1中的备用冷冻机完全启动后，将报警的冷冻机停机；

5、s3、待停机的冷冻机温度上升到常温，换热壁上的冰膜液化成水后，将倒料罐内未含水的载冷剂泵入载冷系统的循环管道内，与管道内的含水的载冷剂进行置换。

6、本实施方案的有益效果在于：

7、1、冷冻机停止后，等待换热壁上冰膜液化成水与载冷剂混合，将含水的载冷剂置换为干燥的载冷剂，减少了换热壁上的冰膜存在，使得换热效率提高，减少换热过程中的能量浪费，进而节约能源。

8、2、当换热壁上产生冰膜时，换热壁冷量传递效率下降，制冷系统无法将全部的冷量传递给载冷系统，导致制冷系统中冷冻机的制冷剂进入蒸发器与从蒸发器泵回的压缩机的温差小于20℃时，制冷系统认为环境温度并不需要进一步降温，制冷系统将回停机，而磷酸铁锂析出结晶的环境温度并没有维持在70℃以下，载冷系统会传输信号给制冷系统开机，从而导致制冷系统频繁启停，减少制冷系统中的冷冻机使用寿命，而本申请在冷冻机报警时，对含水载冷剂进行置换为干燥的载冷剂处理后，避免了冷冻机频繁启停，延长了冷冻机的使用寿命。

9、3、冰膜使得冷冻机频繁报警，使得技术人员认为冷冻机故障，多次停机检修，影响车间的连续生产，而本方案解决了冰膜问题，保证工艺生产连续安全、稳定。

10、进一步，将所述s3中被置换出来含水的载冷剂泵送入干燥器中进行干燥，干燥后进行水分检测，未达到标准10ppm以下，重复干燥，直到载冷剂中水分含量达到10ppm以下后停止循环，干燥的载冷剂泵送至s3中提到的倒料罐中储存。将置换下来的二氯甲烷进行干燥储存，使得载冷剂可以循环使用，更加节能环保，也节约企业成本。

11、进一步，所述干燥器为滤篮中存放干燥剂的提篮式过滤器。提篮式过滤器结构简单，体积小，利用法兰在和管道连接即可将提篮式过滤器安装在载冷系统中，不需要对场地进行重新规划，在提篮式过滤器中放置干燥剂，将过滤器变成干燥器，便可完成对制冷系统的改造，且提篮式过滤器可通过顶端法兰将滤篮更换，方便后期定期更换干燥剂。

12、进一步，所述滤篮中的干燥剂为4a分子筛。4a分子筛的孔径大小为0.4nm，其孔径大小大于水分子大小，而小于二氯甲烷，因此当含水的载冷剂(二氯甲烷)通过提篮式过滤器时，4a分子筛的孔径小产生虹吸现象，将水分子吸附在4a分子筛中，而二氯甲烷由于分子过大，无法进入4a分子筛，其利用过滤原理过滤掉水分子，从而达到干燥的目的，其干燥效果稳定，且滤篮中4a分子筛可通过滤篮定期更换，更换下来的4a分子筛可通过烘干处理，进而重复利用，其不仅节约企业后期维护成本，且节约环保。

13、进一步，所述制冷系统中的冷冻机为直膨式冷冻机。

技术特征：

1.一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，其特征在于：将所述s3中被置换出来含水的载冷剂泵送入干燥器中进行干燥，干燥后进行水分检测，未达到标准10ppm以下，重复干燥，直到载冷剂中水分含量达到10ppm以下后停止循环，干燥的载冷剂泵送至s3中提到的倒料罐中储存。

3.根据权利要求2所述的低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，其特征在于：所述干燥器为滤篮中存放干燥剂的提篮式过滤器。

4.根据权利要求3所述的低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，其特征在于：所述滤篮中的干燥剂为4a分子筛。

5.根据权利要求1所述的低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法，其特征在于：所述制冷系统中的冷冻机为直膨式冷冻机。

技术总结
本申请涉及冷冻工艺领域，具体公开了一种低温冷冻工艺系统载冷剂脱水的方法。在磷酸铁锂生产车间，当冷冻机因冰膜而报警时，利用启动备用机、停机、干燥、置换、存储、循环检测这六个步骤解决了载冷系统的载冷剂中进入水分，水分在换热壁上附着结冰，形成冰膜降低换热壁传热效率的技术问题，保证了车间的稳定生产。

技术研发人员：唐正文
受保护的技术使用者：贵州东华工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13