NMP废液回收装置

808 编辑：中冶有色技术网来源：聚创(广东)智能装备有限公司

2023-11-27 15:14:37

权利要求书： 1.一种NMP废液回收装置，所述回收装置具备对涂布机和碳纳米研磨设备排出的NMP废液进行蒸发的反应釜，其特征在于，还具有：分离机构，从气态NMP剥离碳纳米管粒，分离机构包括一个密封的腔体，腔体内有电离气态NMP的放电单元以及捕抓碳纳米管粒的集尘单元，将放电单元和集尘单元以气态NMP单向流动的姿势依序设置；

收集机构，用于收集过滤后的气态NMP，其内部配置有冷却回路，将冷却回路以冷却流体流动方向朝向下方的姿势设置，而收集机构上与分离机构实现气体NMP单向流通的连接部位于冷却回路的流入部更上方的位置。

2.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，腔体的底部具有多个斜面，该斜面沿腔体的中轴线方向延伸。

3.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，集尘单元的厚度为放电单元厚度的倍数乘积。

4.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，还包括有过滤器，分离机构通过过滤器与收集机构连接，将过滤器以其气体流动方向朝向上方的姿势设置。

5.根据权利要求4所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，过滤器内有纤维材质制作的过滤网。

6.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，冷却回路以螺旋的方式分布在收集装机构内。

7.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，反应釜内配置有加热板，加热板上覆盖有耐高温纤维材料制作的导热层。

8.根据权利要求1所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，还包括有真空抽气组件，其所配置有的抽真空口与收集机构连通。

9.根据权利要求4所述的一种NMP废液回收装置，其特征在于，还包括有干燥器，过滤器通过干燥器与收集机构连接。

说明书：一种NMP废液回收装置技术领域[0001] 本实用新型涉及锂电池制备领域，尤指一种NMP废液回收装置。背景技术[0002] N?甲基吡咯烷酮(NMP)是一种无色透明液体，有氨味，能与水、醇、酮、卤代烃、芳烃等互溶，具有沸点高、溶解力强、不易燃、可回收利用等特点。NMP是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂，在锂电池、医药、农药、绝缘材料等多种行业中广泛应用。但是NMP也具有一定的生殖毒性，不能随意排放到环境中。[0003] 碳纳米管具有比表面积大、长径比高，容易团聚，粘度大，实际导电效率低，不易分散等特点，一般通过分散剂、NMP等去分散碳纳米管从而制备成碳纳米管导电浆料，提升其提升导电性。碳纳米管主要分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两类。碳纳米管在电学和热学方面具有优异的特性，在电子器件，传感器，储能和催化等方面有广阔的应用前景。[0004] NMP是生产碳纳米管导电浆料的重要原料，近年来随着锂电池产业的迅速发展，NMP使用量大大增加，而随着环境保护要求的提高，NMP产量没有明显的变化，因此NMP价格持续升高，涂布机是锂电池生产过程中的关键设备之一，在使用过程中，会把电池浆料中的大量NMP蒸发，为了避免环境污染以及降低生产成本，往往需要使用NMP蒸汽凝液回收装置对NMP蒸汽进行冷凝回收，目前的NMP回收装置也主要是围绕电池生产过程中产生的NMP蒸汽进行的，如，经过检索发现的专利号CN202210438228.3专利名称为应用于电池浆料的NMP回收再利用系统，以及专利号CN202122493331.1专利名称为一种用于NMP回收的过滤装置，这两种用于NMP回收的设备仅适用于未研磨的碳纳米管；[0005] 对于研磨后的碳纳米管粒径较小，粘度大，难以通过上述两种设备实现过滤分离，蒸馏时碳纳米管也会随着蒸汽逸出，难以完全分离。发明内容[0006] 为解决上述问题，本实用新型提供一种NMP废液回收装置，旨在解决现有技术中NMP回收设备难以清理从蒸汽逸出碳纳米管的问题。[0007] 本实用新型提供一种NMP废液回收装置，可快速改变气体NMP的物体形态，缩减了转变成液体所需的耗费时长。[0008] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种NMP废液回收装置，所述回收装置具备对涂布机和碳纳米管研磨设备排出的NMP废液进行蒸发的反应釜，其特征在于，还具有：[0009] 分离机构，从气态NMP剥离碳纳米管粒，分离机构包括一个密封的腔体，腔体内有电离气态NMP的放电单元以及捕抓碳纳米管粒的集尘单元，将放电单元和集尘单元以气态NMP单向流动的姿势依序设置；[0010] 收集机构，用于收集过滤后的气态NMP，其内部配置有冷却回路，将冷却回路以冷却流体流动方向朝向下方的姿势设置，而收集机构上与分离机构实现气体NMP单向流通的连接部位于冷却回路的流入部更上方的位置。[0011] 进一步地，腔体的底部具有多个斜面，该斜面沿腔体的中轴线方向延伸。[0012] 进一步地，集尘单元的厚度为放电单元厚度的倍数乘积。[0013] 进一步地，还包括有过滤器，分离机构通过过滤器与收集机构连接，将过滤器以其气体流动方向朝向上方的姿势设置。[0014] 进一步地，过滤器内有纤维材质制作的过滤网。[0015] 进一步地，冷却回路以螺旋的方式分布在收集装机构内。[0016] 进一步地，反应釜内配置有加热板，加热板上覆盖有耐高温纤维材料制作的导热层。[0017] 进一步地，还包括有真空抽气组件，其所配置有的抽真空口与收集机构连通。[0018] 进一步地，还包括有干燥器，过滤器通过干燥器与收集机构连接。[0019] 根据本实用新型技术特征中的分离机构，以电离的形式从气态NMP中剥离碳纳米管粒，具体为放电单元释放的负高压在气态NMP中产生电晕，迫使碳纳米管粒与气体NMP分离，并且发生了电子转移，使碳纳米管粒获得自由电子，通电场力的作用下，往集尘级上的正电荷相吸，并沉积在集尘级上，从而解决从蒸汽逸出的碳纳米管难以得到清理的问题。[0020] 本实用新型中所涉及的收集机构，具备了用于对NMP气态降温的冷却回路，该冷却回路中的冷却流体以从上为下的方式实现流转，并且将连接部配置在冷却回路的流入部的上方，如此一来，在收集机构内最容易堆积气态NMP区域降温效率是最快的，从而使气态NMP能否快速到达冷凝点，制备出液态的NMP。附图说明[0021] 图1是本具体实施的结构图。[0022] 图2是收集器的剖视图。[0023] 图3是分离机构的剖视图。[0024] 附图标号说明：1?反应釜；2?进料泵；3?第一排空泵；4?物料收集箱；[0025] 5?分离机构；6?过滤器；7?负压泵；8?真空泵；9?冷凝器；10?收集器；[0026] 11?放电级；12?集尘级；13?斜面。具体实施方式[0027] 对于现有技术所提及的两份专利文献，申请号为CN202210438228.3的应用于电池浆料的NMP回收再利用系统和专利号为CN202122493331.1的一种用于NMP回收的过滤装置；[0028] 前一技术方案，是为提升NMP的捕集效率，实现NMP的高回收率，主要是由余热回收单元、冷凝单元、喷淋单元、吸附单元以及排烟囱组成，根据其说明书的解释，冷凝单元采用罗茨风机配合文丘里管，采用冷气与进入到文丘里管中的废气进行混合，从而实现冷却作用，同时冷风经过文丘里管加速后能够大大提高冷却效果，并且文丘里管的外壁在轴流风扇的作用下快速降温，进一步提高冷却效果，从而能够将大量NMP从废气中析出，显著提高NMP的冷凝回收率；[0029] 而且，该冷凝单元析出的气态NMP直接进入到喷淋单元内，通过旋流板组件和排风扇的快速旋转，打散了气态NMP堆积成团的现象，并在第一填料组件和第二填料组件之间来回接触，对空气中NMP充分接触，提高捕集效率。[0030] 由于目前的NMP废液中，涵盖了研磨后的碳纳米管粒，该碳纳米管粒的直径可能少于2nm直径，当采用上述NMP设备系统，大量碳纳米管粒会直接覆盖到了第一填料组件和第二填料组件内，如此一来，其提高捕集效率的目的则无法达到，同时，该碳纳米管粒也会影响后续的工序，导致NMP的制备无法完成。[0031] 另一个所检索的专利文献，包括罐体和设置在罐体内的分隔板，所述分隔板将罐体内部分隔成进液腔和出液腔，所述分隔板上端设有滤网，所述进液腔和出液腔通过滤网的网孔连通，所述进液腔的一侧设有与进液腔连通的进液口，所述出液腔的一侧设有与出液腔连通的出液口，所述出液口位于进液口的上方；其能过滤NMP废液中含有的固体杂质，提高NMP回收液的品质；[0032] 该专利文献虽然推出了NMP废液存在固态杂质的问题，但是，这种方案对固态杂质的清除效果是不明显的，滤网只能滤除较少的一部分碳纳米管粒，其他的碳纳米管粒依然无法得到有效的过滤。[0033] 参阅图1所示，本具体实施例为一个回收装置的立体图。[0034] 这种回收装置是利用电离的方式，将涵盖在气态NMP中的碳纳米管粒分离出来，并且对其赋予了自由电子，仅需要在指定的区域内输出正电压，在电场力的作用下，碳纳米管粒受到相吸的引力，从气态NMP中被剥离而出。[0035] 这种回收装置包括有：[0036] 反应釜1，对涂布机排出的NMP废液进行蒸发的反应釜1，[0037] 如图3所示，分离机构5，从气态NMP剥离碳纳米管粒，分离机构5包括一个密封的腔体，腔体内有电离气态NMP的放电单元以及捕抓碳纳米管粒的集尘单元，将放电单元和集尘单元以气态NMP单向流动的姿势依序设置，该放电单元为放电级，集尘单元为集尘级；[0038] NMP废液注入到反应釜1内后，经过加热操作，形成气态的NMP，在物体形体得到转变后的NMP会进入到分离机构5内，并且以依序穿过放电级和集尘级，同时，也能确保后续的负压泵7不会有碳纳米管粒进入，防止负压泵7损坏。[0039] 基于本具体实施例中采用的电离剥离的方式，这个密封的腔体的底部可以设置成锥形，如此一来，该底部所获得的斜面可作为后续引导碳纳米管粒的排出，具体地，斜面沿腔体的中轴线方向延伸。[0040] 为了提高集尘级的过滤效果，可以通过增加厚度的形式，以增大了与碳纳米管粒的接触面积，如集尘单元的厚度为放电单元厚度的倍数乘积。[0041] 分离机构5的种类可以有很多种，如图1所示的分离机构5是另一种结构，尤其是现有技术，因此，其结构内容不再对其赘述。[0042] 回收装置内还设有过滤器6，从分离机构5排出的气态NMP进入到过滤器6内，经过过滤器6处理后的气体NMP，进入到收集机构内，所述过滤器6内设有过滤网，过滤网由纤维材料制作，进一步拦截气体NMP中含有的碳纳米管粒。[0043] 如图2所示，收集机构，为一个密封结构形成的收集器10，用于收集过滤后的气态NMP，其内部配置有冷却回路，将冷却回路以冷却流体流动方向朝向下方的姿势设置，而收集器10上与过滤器6实现气体NMP单向流通的连接部位于冷却回路的流入部更上方的位置；这种收集器10具有更快的冷却效果，对于需要改变NMP物体形态而言，具有结构简易、制作成本低以及实用性强的特点，由于气体NMP的密度少于空气，因此，可以确认收集器10的上部分为气体NMP主要堆积的区域，通过控制冷却回路内的冷却流体的流入方向，以从上往下的流动方式，可以使最热的区域得到最优先的降温。

[0044] 该方案中，冷却回路以螺旋的方式分布在收集器10内，这种设计下，可以充分利用收集器10纵向的占用空间，获得了更大的与气态NMP接触的面积，提高散热效率。[0045] 另外，收集器10下方有第二排空口和第二排空阀，用于回收液态NMP的储存。冷却回路采用水冷的方式，通过进水泵进水或者与自来水管相连接，出水外排，冷却回路用于冷却NMP蒸汽，使其液化为NMP溶液。[0046] 应釜内配置有加热板，使NMP废液蒸发时所需的热量由加热板提供，对于加热板的加热效率，可以通过在加热板上覆盖有耐高温纤维材料制作的导热层，从而减少了NMP废液在反应釜1的加热时间，进一步加快NMP的蒸发效率。[0047] 另外，反应釜1上底部设置有排空口和排空阀，反应釜1盖设置有第一进料口和第一抽气口，用于溶剂挥发逸出；排空泵采用污泥泵或气动隔膜泵，排空泵与排空阀相连，其作用是将反应完后的碳纳米管物料从加热反应釜1内排出[0048] 在本具体实施中，还可以设置有负压泵7，负压泵7进口与干燥器出口相连，出口与收集器10相连，负压泵7为管道泵，可以维持反应釜1内较低的压力，加快NMP的蒸发速度。[0049] 同样地，还可以设置真空抽气组件，该抽真空组件所含有的抽真空泵8与收集器10相连，通过维持收集器10内部具有较低的压力，以致加快NMP的制备效率。[0050] 在本具体实施中，还包括有干燥器，过滤器6通过干燥器与负压泵7连接，干燥器内有吸附剂，可去除NMP中的少量水分，提高回收的NMP品质，同时，去除蒸汽中的水后到达冷凝器9回路内。[0051] 需要说明的是，该冷却回路为盘管式冷凝器9。[0052] 还需要说明的是，回收装置内还设有进料机构，该进料机构由进料泵2和物料收集箱4组成，废液NMP储存在物料收集箱4内，通过进料泵2将废液NMP送入反应釜1中；这种进料泵2为污泥泵或气动隔膜泵中的一种。[0053] 本具体实施例的使用方式为：[0054] (1)将废弃的碳纳米管和NMP废液储存到物料收集箱4中；启动进料泵2，将物料转移到反应釜1内；(进料泵2流量为2m3/h,加热时反应釜1内温度为150?200℃)NMP会变为气态。[0055] (2)关闭进料泵2和回收装置的相关阀门，使回收装置处于密闭状态，负压泵7开始工作，使反应釜1内压力维持在1?5kPa(反应釜1内压力减小，可加快NMP的蒸发速度，减少能耗)。[0056] (3)反应釜1开始加热，同时负压泵7开始工作，将加热反应釜1内的气体往收集器10输送。

[0057] (4)冷凝器9进水泵启动，冷凝器9开始工作，冷凝器9温度为20?50℃；[0058] (5)反应釜1内蒸汽依次经过静电除尘器和过滤器6，去除随着NMP一起漂浮的少量碳纳米管[0059] (6)NMP蒸汽在冷凝器9表面重新液化为液体，然后流到收集器10内储存，即为最终回收到的NMP[0060] (7)NMP回收完成后关闭真空泵8和管道泵，恢复回收装置内部压力为正常气压；[0061] (8)启动第一排空泵3将反应釜1内的物料从排空口排出，NMP回收完成；[0062] (9)重复步骤1到步骤8可进行下一批次的NMP回收。[0063] 以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。