锂离子电池生产NMP回收装置的制作方法

锂离子电池生产nmp回收装置
技术领域
1.本发明属于锂离子电池生产技术领域，更具体而言，涉及一种锂离子电池生产nmp回收装置。


背景技术：

2.锂电池生产正极制片采用涂布工艺，n-甲基吡咯烷酮(以下简称nmp)与粘结剂、导电剂以及正极材料混个制成浆料后，涂敷在铝箔上，进烘道烘烤。烘烤时nmp随热空气排到烘箱外，涂布过程产生排气温度110℃左右，nmp含量5g/m3左右的废气。
3.根据nmp的物性特征表明，在排气温度降低的时候，nmp会出现冷凝，表1是不同温度下空气中nmp的浓度。
4.表1 nmp饱和蒸汽表
5.nmp温度(℃)40353025201510nmp饱和浓度(g/m3)4.983.612.571.821.260.8640.583
6.从表1可以看出，冷却涂布机排气可以回收涂布机排气中的nmp，从表1还可以看出即使将涂布机排出的空气冷却到10℃，排气中nmp浓度高达0.583g/m3,不能满足电池工业污染排放标准》gb30484-2013,单纯利用冷却方法回收nmp不能满足环保要求。
7.另外冷却含nmp空气需要带走空气中的热量，带走的热量越多，从空气中可以回收利用到涂布机上的热量就越少。在实现涂布排气冷却时，尽量减少排气热量被冷却介质，利用循环冷却水或者冷冻水，是实现热量回收最大化的关键。
8.最后，锂电池生产涂布机头部空间与涂布机尾部空间都是处于干燥环境，例如温度控制在23
±
2℃，相对湿度10％左右。为了防止涂布机中含nmp的气体外溢到涂布机头部空间与涂布机尾部空间，涂布机烘箱头部与尾部都处于负压状态，即目前的nmp回收系统都存在排气，即目前的nmp回收装置都存在牺牲干燥空气的行为。


技术实现要素：

9.本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池生产nmp回收装置，减少了冷冻水的消耗，提高了送回涂布机空气的温度，降低了涂布机的能源消耗。
10.根据本发明的第一方面，提供了锂离子电池生产nmp回收装置，包括回风箱、冷凝单元和净化单元；
11.所述回风箱设置在涂布机烘箱；
12.所述冷凝单元包括依次设置的余热回收器、循环水换热器和冷冻水换热器，所述余热回收器的进口端与涂布机烘箱的出口端连通；所述循环水换热器和冷冻水换热器之间设有热管换热器，所述冷冻水换热器的出口通过第一管路依次连接热管换热器、余热回收器和涂布机烘箱；
13.净化单元的输入端通过第二管路与冷冻水换热器的出口，所述净化单元的输出端通过第三管路连通至回风箱。
14.本发明的一个特定的实施例中，所述热管换热器包括至少两组水平放置的热管。
15.本发明的一个特定的实施例中，所述循环水换热器组成第一级冷凝组，所述冷冻水换热器组成第二级冷凝组，所述冷凝单元内的第一级冷凝组的数量大于1,冷凝单元内的第二级冷凝组的数量大于1，所述第一级冷凝组和第二级冷凝组串联，且相邻的第一级冷凝组和第二级冷凝组之间设有热管换热器。
16.本发明的一个特定的实施例中，所述第一级冷凝组和第二级冷凝组交替串联设置。
17.本发明的一个特定的实施例中，所述净化单元包括空气冷却器、分子筛浓缩转轮、转轮再生加热器和转轮再生风机，所述分子筛浓缩转轮具有净化区、冷却区和再生区，所述空气冷却器的出口并联有第一支路和第二支路，所述第一支路通过净化区后连通至回风箱，所述第二支路经过冷却区、转轮再生加热器、再生区和转轮再生风机连通至空气冷却器的入口。
18.本发明的一个特定的实施例中，所述回风箱包括头部回风箱和尾部回风箱，所述头部回风箱和尾部回风箱分别设置在涂布机烘箱的头部和尾部，所述净化区的出口连通至头部回风箱或/和尾部回风箱。
19.本发明的一个特定的实施例中，所述余热回收器采用热管换热器。
20.本发明的一个特定的实施例中，所述冷冻水换热器的出口中80％～90％的气体流经热管换热器、余热回收器回流至涂布机烘箱，所述冷冻水换热器的出口中10％-～20％的气体进入净化单元。
21.本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：和传统的冷凝回收比较，本发明在循环水冷却换热器与冷冻水冷却换热器之间增加了热管换热器，减少了冷冻水的消耗，提高了送回涂布机空气的温度，降低了涂布机的能源消耗。在涂布机头部与尾部各增加了一个回风箱，所有经过净化单元处理后的废气送回回风箱，实现了涂布过程的零排放，同时也减少了涂布机头部空间与涂布机尾部空间干燥空气的消耗。本发明还通过利用热管换热器作为回收余热利用，便于nmp冷凝液的收集。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
23.图1是本发明一个实施例的结构示意图；
24.图2是本发明一个实施例的热管换热器的工作原理图。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。
30.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
31.参照图1至图2所示，锂离子电池生产nmp回收装置，包括回风箱、冷凝单元100和净化单元200；所述回风箱设置在涂布机烘箱10；所述冷凝单元100包括依次设置的余热回收器11、循环水换热器12和冷冻水换热器14，所述余热回收器11的进口端与涂布机烘箱10的出口端连通；所述循环水换热器12和冷冻水换热器14之间设有热管换热器13，所述冷冻水换热器14的出口通过第一管路依次连接热管换热器13、余热回收器11和涂布机烘箱10；净化单元200的输入端通过第二管路与冷冻水换热器14的出口，所述净化单元200的输出端通过第三管路连通至回风箱。
32.具体的，涂布机烘箱10排出的废气经过余热回收器11后，再经过循环冷却水换热器冷却、经过热管换热器13冷却、最后经过冷冻水换热器14冷却，经过冷冻水冷却的废气90％左右送回涂布机烘箱10，而10％左右的废气经过净化单元200净化后，再送回风箱，该部分气体替代从干燥间补充的干燥空气，减少了涂布机附近空间干燥空气的消耗。
33.其中，循环水换热器12，利用凉水塔产生的冷却水使空气中的nmp冷却；热管换热器13利用低于常温水冷却后的冷空气冷却涂布机的排气，一方面使冷空气温度升高，另外一方面使需要低于常温冷却水冷却的空气降温，减少低于常温的冷却水的消耗；冷冻水换热器14利用低于常温的冷冻水使空气中的nmp冷却；涂布机排放的废气与送回涂布机的含少nmp的空气在余热回收器11中进行热量交换，使回涂布机的空气温度升高，降低涂布机的能源消耗，
34.本发明的一个实施例中，所述热管换热器包括至少两组水平放置的热管。当热管换热器13进行换热时，含nmp的高温废气被冷却时存在nmp冷凝现象，水平放置的热管便于nmp在重力作用下往下流动并积聚，便于nmp的收集。
35.本发明的一个实施例中，所述热管换热器13包括从内往外依次设置的吸液芯132和热管壳131，所述吸液芯132内部具有换热工质蒸汽133，所述吸液芯132和热管壳131之间具有液态工质134。
36.如图2所示，热管内蒸发段工质受热后将沸腾或蒸发，吸收外部热源热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流到冷凝段，蒸汽遇冷壁面及外部冷源，凝结成液体，同时放出汽化潜热，并通过管壁传给外部冷源，冷凝液在吸液芯132作用下回流到蒸发段再次蒸发。如此往复，实现对外部冷热两种介质的热量传递与交
换。
37.本发明的一个实施例中，所述循环水换热器12组成第一级冷凝组，所述冷冻水换热器14组成第二级冷凝组，所述冷凝单元内的第一级冷凝组的数量大于1,冷凝单元内的第二级冷凝组的数量大于1，所述第一级冷凝组和第二级冷凝组串联，且相邻的第一级冷凝组和第二级冷凝组之间设有热管换热器13至一个净化单元200，通过一个净化单元200对至少两个冷凝单元100的废气进行净化，提高nmp冷凝液的收集量，用以提高回流至回风箱的气体量，减少涂布机附近干燥气体的损耗。优先的，所述第一级冷凝组和第二级冷凝组交替串联设置。
38.本发明的一个实施例中，所述净化单元200包括空气冷却器20、分子筛浓缩转轮21、转轮再生加热器22和转轮再生风机23，所述分子筛浓缩转轮21具有净化区211、冷却区212和再生区213，所述空气冷却器20的出口并联有第一支路和第二支路，所述第一支路通过净化区211后连通至回风箱，经过废气净化单元200处理后的废气中nmp含量小于20mg/m3，以减少涂布机附近空间的用量，部分气体在第二支路经过冷却区212、转轮再生加热器22、再生区213和转轮再生风机23连通至空气冷却器20的入口，经过加热、再生后返回空气冷却器20。
39.本发明的一个实施例中，所述回风箱包括头部回风箱16和尾部回风箱15，所述头部回风箱16和尾部回风箱15分别设置在涂布机烘箱的头部和尾部，所述净化区211的出口连通至头部回风箱16或/和尾部回风箱15，减少了涂布机头部空间与涂布机尾部空间干燥空气的消耗。
40.本发明的一个实施例中，所述余热回收器11采用热管换热器。热管换热器包括至少两组水平放置的热管。当热管换热器进行换热时，含nmp的高温废气被冷却时存在nmp冷凝现象，水平放置的热管便于nmp在重力作用下往下流动并积聚，便于nmp的收集。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。