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一种锂电池生产过程中含醇废液综合 回收利用组合设备

阅读：1018发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，该设备包括连接在一起的含醇废液预处理系统、循环式电渗析 - 反渗透系统和离子交换系统。本发明将电渗析技术、离子吸附技术应用于锂电池生产过程中含醇废液的综合回收利用，在充分回收醇类溶液的基础上，可对含醇废液中的锂、镍、钴等离子的回收利用，具有分离效率高、连续操作、能耗低的优点。，下面是一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，其特征在于：该设备包括连接在一起的含醇废液预处理系统（1）、循环式电渗析-反渗透系统（2）和离子交换系统（3）。
2.如权利要求1所述的一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，其特征在于：所述含醇废液预处理系统（1）包括含醇废液储罐（11）、精密过滤器（12）、含醇废液缓冲罐（13）；所述精密过滤器（12）的上端通过管道Ⅰ与所述含醇废液储罐（11）相连，其下端与所述含醇废液缓冲罐（13）相连，该含醇废液缓冲罐（13）与所述循环式电渗析-反渗透系统（2）相连。
3.如权利要求1所述的一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，其特征在于：所述循环式电渗析-反渗透系统（2）包括混合罐（21）、电渗析器（22）、电渗析浓液缓冲罐（23）、醇液储罐（24）、反渗透器（26）和反渗透浓液缓冲罐（27）；所述电渗析器（22）的上端依次与所述混合罐（21）、所述含醇废液预处理系统（1）中的含醇废液缓冲罐（13）相连，其下端分别通过管道Ⅱ与所述醇液储罐（24）和所述电渗析浓液缓冲罐（23）相连；所述电渗析浓液缓冲罐（23）的一端通过流量控制泵（25）与所述混合罐（21）相连，其另一端依次与所述反渗透器（26）、所述反渗透浓液缓冲罐（27）相连；所述反渗透浓液缓冲罐（27）与所述离子交换系统（3）相连。
4.如权利要求1所述的一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，其特征在于：所述离子交换系统（3）包括锂离子交换装置Ⅰ（32）、钴离子交换装置Ⅰ（33）、镍离子交换装置Ⅰ（34）、锂离子交换装置Ⅱ（36）、钴离子交换装置Ⅱ（37）、镍离子交换装置Ⅱ（38）、解吸液储罐（39）、锂液储罐（312）、钴液储罐（313）和镍液储罐（314）；所述锂离子交换装置Ⅰ（32）的上端通过浓液智能泵Ⅰ（31）与所述循环式电渗析-反渗透系统（2）中的反渗透浓液缓冲罐（27）相连，其下端依次与所述钴离子交换装置Ⅰ（33）、所述镍离子交换装置Ⅰ（34）相连；
所述镍离子交换装置Ⅰ（34）的下端与所述循环式电渗析-反渗透系统（2）中的醇液储罐（24）相连；所述锂离子交换装置Ⅱ（36）的上端通过浓液智能泵Ⅱ（35）与所述反渗透浓液缓冲罐（27）相连，其下端依次与所述钴离子交换装置Ⅱ（37）、所述镍离子交换装置Ⅱ（38）依次相连；所述镍离子交换装置Ⅱ（38）的下端与所述醇液储罐（24）相连；所述解吸液储罐（39）通过解吸液智能泵Ⅰ（310）与所述锂离子交换装置Ⅰ（32）、所述钴离子交换装置Ⅰ（33）、所述镍离子交换装置Ⅰ（34）并联连接；所述解吸液储罐（39）通过解吸液智能泵Ⅱ（311）与所述锂离子交换装置Ⅱ（36）、所述钴离子交换装置Ⅱ（37）、所述镍离子交换装置Ⅱ（38）并联连接；所述锂离子交换装置Ⅰ（32）、锂离子交换装置Ⅱ（36）分别通过管道Ⅲ与所述锂液储罐（312）相连；所述钴离子交换装置Ⅰ（33）、所述钴离子交换装置Ⅱ（37）分别通过管道Ⅳ与所述钴液储罐（313）相连；所述镍离子交换装置Ⅰ（34）、镍离子交换装置Ⅱ（38）分别通过管道Ⅴ与所述镍液储罐（314）相连。

说明书全文

一种锂电池生产过程中含醇废液综合 回收利用组合设备

技术领域

[0001] 本发明涉及有机废液综合回收领域，尤其涉及一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备。

背景技术

[0002] 醇类溶液是非常重要的有机化工原料，在工业生产中得到广泛的应用。以乙醇为例，在锂离子电池生产过程中，乙醇被大量用作分散剂，将电池正极材料、三元素进行分散后再进行涂层等。在锂离子电池生产过程中会产生大量的乙醇废液。随着新能源汽车、绿色能源的开发利用，锂离子电池产能增加迅速，随之产生的含醇废液对环境造成的压力与日俱增。

[0003] 甲醇、乙醇为《危险化学品名录》中的危险化学品，属于易燃易爆液体，在使用和存储过程中存在易燃易爆的潜在危险。锂电池行业的含醇废液中主要成份为醇溶液，同时还含有少量的锂、钴、镍等离子。大量的含醇废液若直接排放会对环境造成影响，但若大量存放，则会存在易燃易爆的危险。因此含醇废液的综合回收利用成为锂电池行业所面临的一个难题。现有的含醇废液的处理方法为传统的蒸馏、精馏方法，该方法需要专门的设备且所需的厂房面积大、投资大、工艺复杂，处理过程中所需的温度较高。该方法虽然能对废液中的醇类进行分离回收，但未能实现对废液中的有价离子进行回收，该方法不能实现含醇废液的连续分离。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、易于控制、过程稳定、分离效率高、连续性操作的锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备。

[0005] 为解决上述问题，本发明所述的一种锂电池生产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，其特征在于：该设备包括连接在一起的含醇废液预处理系统、循环式电渗析-反渗透系统和离子交换系统。

[0006] 所述含醇废液预处理系统包括含醇废液储罐、精密过滤器、含醇废液缓冲罐；所述精密过滤器的上端通过管道Ⅰ与所述含醇废液储罐相连，其下端与所述含醇废液缓冲罐相连，该含醇废液缓冲罐与所述循环式电渗析-反渗透系统相连。

[0007] 所述循环式电渗析-反渗透系统包括混合罐、电渗析器、电渗析浓液缓冲罐、醇液储罐、反渗透器和反渗透浓液缓冲罐；所述电渗析器的上端依次与所述混合罐、所述含醇废液预处理系统中的含醇废液缓冲罐相连，其下端分别通过管道Ⅱ与所述醇液储罐和所述电渗析浓液缓冲罐相连；所述电渗析浓液缓冲罐的一端通过流量控制泵与所述混合罐相连，其另一端依次与所述反渗透器、所述反渗透浓液缓冲罐相连；所述反渗透浓液缓冲罐与所述离子交换系统相连。

[0008] 所述离子交换系统包括锂离子交换装置Ⅰ、钴离子交换装置Ⅰ、镍离子交换装置Ⅰ、锂离子交换装置Ⅱ、钴离子交换装置Ⅱ、镍离子交换装置Ⅱ、解吸液储罐、锂液储罐、钴液储罐和镍液储罐；所述锂离子交换装置Ⅰ的上端通过浓液智能泵Ⅰ与所述循环式电渗析-反渗透系统中的反渗透浓液缓冲罐相连，其下端依次与所述钴离子交换装置Ⅰ、所述镍离子交换装置Ⅰ相连；所述镍离子交换装置Ⅰ的下端与所述循环式电渗析-反渗透系统中的醇液储罐相连；所述锂离子交换装置Ⅱ的上端通过浓液智能泵Ⅱ与所述反渗透浓液缓冲罐相连，其下端依次与所述钴离子交换装置Ⅱ、所述镍离子交换装置Ⅱ依次相连；所述镍离子交换装置Ⅱ的下端与所述醇液储罐相连；所述解吸液储罐通过解吸液智能泵Ⅰ与所述锂离子交换装置Ⅰ、所述钴离子交换装置Ⅰ、所述镍离子交换装置Ⅰ并联连接；所述解吸液储罐通过解吸液智能泵Ⅱ与所述锂离子交换装置Ⅱ、所述钴离子交换装置Ⅱ、所述镍离子交换装置Ⅱ并联连接；所述锂离子交换装置Ⅰ、锂离子交换装置Ⅱ分别通过管道Ⅲ与所述锂液储罐相连；所述钴离子交换装置Ⅰ、所述钴离子交换装置Ⅱ分别通过管道Ⅳ与所述钴液储罐相连；所述镍离子交换装置Ⅰ、镍离子交换装置Ⅱ分别通过管道Ⅴ与所述镍液储罐相连。

[0009] 本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明将电渗析技术、离子交换技术应用于含醇废液的综合回收过程中，可实现室温条件下含醇废液中各种物质的回收利用，可解决含醇废液存储过程中存在的易燃易爆的安全隐患，又可实现对废液的综合利用。与含醇废液传统的精馏方式相比，本发明设备具有节能、环保、高效的特点。

[0010] 2、本发明采用部分回流的循环式电渗析-反渗透系统，设备运转过程中可通过调节循环比控制进入电渗析器的含醇废液各成分的浓度，可实现对不同批次、废液成分波动情况含醇废液的连续、稳定分离回收。与现有的电渗析器相比，本发明设备可以实现含醇废液的连续电渗析处理，且处理过程稳定、处理结果精确。

[0011] 3、本发明采用离子交换系统中离子交换吸附、离子交换解吸并联方式，通过浓液智能泵、解吸液智能泵的智能控制，可实现一套管路进行离子交换吸附的同时，另一套管路进行离子交换解吸。与传统的离子交换设备相比，本发明可实现电渗析浓缩液中各种有价离子的连续分离回收。

[0012] 4、本发明与传统的蒸馏、精馏设备相比，具有操作简单、易于控制、过程稳定、分离效率高、连续性操作的优点。附图说明

[0013] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0014] 图1为本发明的结构示意图。

[0015] 图中：1-含醇废液预处理系统；11-含醇废液储罐；12-精密过滤器；13-含醇废液缓冲罐；2-循环式电渗析-反渗透系统；21-混合罐；22-电渗析器；23-电渗析浓液缓冲罐；24-醇液储罐；25-流量控制泵；26—反渗透器；27—反渗透浓液缓冲罐；3-离子交换系统；31-浓液智能泵Ⅰ；32-锂离子交换装置Ⅰ；33-钴离子交换装置Ⅰ；34-镍离子交换装置Ⅰ；35-浓液智能泵Ⅱ；36-锂离子交换装置Ⅱ；37-钴离子交换装置Ⅱ；38-镍离子交换装置Ⅱ；39-解吸液储罐；310-解吸液智能泵Ⅰ；311-解吸液智能泵Ⅱ；312-锂液储罐；313-钴液储罐；314-镍液储罐。

具体实施方式

[0016] 如图1所示，产过程中含醇废液综合回收利用组合设备，该设备包括连接在一起的含醇废液预处理系统1、循环式电渗析-反渗透系统2和离子交换系统3。

[0017] 含醇废液预处理系统1包括含醇废液储罐11、精密过滤器12、含醇废液缓冲罐13；精密过滤器12的上端通过管道Ⅰ与含醇废液储罐11相连，其下端与含醇废液缓冲罐13相连，该含醇废液缓冲罐13与循环式电渗析-反渗透系统2相连。

[0018] 循环式电渗析-反渗透系统2包括混合罐21、电渗析器22、电渗析浓液缓冲罐23、醇液储罐24、反渗透器26和反渗透浓液缓冲罐27；电渗析器22的上端依次与混合罐21、含醇废液预处理系统1中的含醇废液缓冲罐13相连，其下端分别通过管道Ⅱ与醇液储罐24和电渗析浓液缓冲罐23相连；电渗析浓液缓冲罐23的一端通过流量控制泵25与混合罐21相连，其另一端依次与反渗透器26、反渗透浓液缓冲罐27相连；反渗透浓液缓冲罐27与离子交换系统3相连。

[0019] 离子交换系统3包括锂离子交换装置Ⅰ32、钴离子交换装置Ⅰ33、镍离子交换装置Ⅰ34、锂离子交换装置Ⅱ36、钴离子交换装置Ⅱ37、镍离子交换装置Ⅱ38、解吸液储罐39、锂液储罐312、钴液储罐313和镍液储罐314；锂离子交换装置Ⅰ32的上端通过浓液智能泵Ⅰ31与循环式电渗析-反渗透系统2中的反渗透浓液缓冲罐27相连，其下端依次与钴离子交换装置Ⅰ
33、镍离子交换装置Ⅰ34相连；镍离子交换装置Ⅰ34的下端与循环式电渗析-反渗透系统2中的醇液储罐24相连；锂离子交换装置Ⅱ36的上端通过浓液智能泵Ⅱ35与反渗透浓液缓冲罐
27相连，其下端依次与钴离子交换装置Ⅱ37、镍离子交换装置Ⅱ38依次相连；镍离子交换装置Ⅱ38的下端与醇液储罐24相连；解吸液储罐39通过解吸液智能泵Ⅰ310与锂离子交换装置Ⅰ32、钴离子交换装置Ⅰ33、镍离子交换装置Ⅰ34并联连接；解吸液储罐39通过解吸液智能泵Ⅱ311与锂离子交换装置Ⅱ36、钴离子交换装置Ⅱ37、镍离子交换装置Ⅱ38并联连接；锂离子交换装置Ⅰ32、锂离子交换装置Ⅱ36分别通过管道Ⅲ与锂液储罐312相连；钴离子交换装置Ⅰ33、钴离子交换装置Ⅱ37分别通过管道Ⅳ与钴液储罐313相连；镍离子交换装置Ⅰ34、镍离子交换装置Ⅱ38分别通过管道Ⅴ与镍液储罐314相连。

[0020] 来自锂离子电池生产过程中的含有锂离子、钴离子、镍离子的含醇废液，由含醇废液预处理系统1中的含醇废液储罐11，经过输液泵输送至精密过滤器12，过滤后符合要求的含醇废液通过输液泵输送至含醇废液缓冲罐13中，在通过输液泵输送至循环式电渗析-反渗透系统2中。

[0021] 含醇废液经过循环式电渗析-反渗透系统2可实现废液中醇的回收以及各种金属离子的浓缩。具体过程如下：含醇废液缓冲罐13中的含醇废液经过输液泵输送至混合罐21中，与回流液回合后，经输液泵输送至电渗析器22中。经电渗析器22后，含醇废液中的锂、钴、镍等离子浓缩液由输液泵输送至电渗析浓液缓冲罐23中，在经由流量控制泵调节循环比，部分浓缩液回流至混合罐21中，与来自含醇废液预处理系统1中的含醇废液进行混合。另一部分浓缩液通过输液泵输送至反渗透器26中进行反渗透，实现锂、钴、镍等离子的进一步浓缩，获得的反渗透浓缩液输送至反渗透浓液缓冲罐27中，再经管道输送至离子交换系统3中进行锂、钴、镍等离子的逐级分离。经电渗析器22后，另一部分液体为纯度高的醇溶液，经输液泵输送至醇液储罐24。

[0022] 离子交换系统3可实现对电渗析后浓缩液中锂、钴、镍等离子的选择性回收。离子交换系统3中锂、钴、镍等离子的离子交换吸附和离子交换解吸采用并联管路的方式。两组并联的管路，其中一组进行离子交换吸附时，另一组进行离子交换解吸，具体操作方式如下：来自反渗透浓液缓冲罐27中的电渗析后的浓缩液，经过浓液智能泵Ⅰ31（此时浓液智能泵Ⅱ35关闭）输送至锂离子交换装置Ⅰ32中，实现锂离子的离子交换吸附，吸附后的液体经过输液泵输送至钴离子交换装置Ⅰ33中，实现钴离子的离子交换吸附，吸附后的液体经输液泵输送至镍离子交换装置Ⅰ34中，实现镍离子的离子交换吸附，吸附后剩余的纯度高的醇溶液经过输液泵输送至醇液储罐24中。与此同时，并联的另一组管路进行离子吸附解吸，具体过程如下：解吸液储罐39中的解吸液通过解吸液智能泵Ⅱ311（此时解吸液智能泵Ⅰ310关闭）分别输送至锂离子交换装置Ⅱ36、钴离子交换装置Ⅱ37、镍离子交换装置Ⅱ38中分别实现锂、钴、镍离子的解吸。解析后的解吸液分别通过输液泵输送至锂液储罐312、钴液储罐313、镍液储罐314中。

[0023] 或者：来自浓液缓冲罐23中的电渗析后的浓缩液，经过浓液智能泵Ⅱ35（此时浓液智能泵Ⅰ31关闭）输送至锂离子交换装置Ⅱ36中，实现锂离子的离子交换吸附，吸附后的液体经过输液泵输送至钴离子交换装置Ⅱ37中，实现钴离子的离子交换吸附，吸附后的液体经输液泵输送至镍离子交换装置Ⅱ38中，实现镍离子的离子交换吸附，吸附后剩余的纯度高的醇溶液经过输液泵输送至醇液储罐24中。与此同时，并联的另一组管路进行离子吸附解吸，具体过程如下：解吸液储罐39中的解吸液通过解吸液智能泵Ⅰ310（此时解吸液智能泵Ⅱ311关闭）分别输送至锂离子交换装置Ⅰ32、钴离子交换装置Ⅰ33、镍离子交换装置Ⅰ34中分别实现锂、钴、镍离子的解吸。解析后的解吸液分别通过输液泵输送至锂液储罐312、钴液储罐313、镍液储罐314中。

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