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磷酸铁锂干燥乙醇新工艺——闭路循环喷雾干燥机优势分析

信息来源:本站 | 发布日期: 2018-10-07 | 浏览量:
关键词:闭路循环喷雾干燥机,磷酸铁锂干燥机,正极材料干燥机,电池材料干燥机,有机溶剂干燥机
      磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。其特点是放电容量大,价格低廉,无毒性,不造成环境污染。

      锂离子电池的性能主要取决于正负极材料,作为锂离子电池正极材料的磷酸铁锂,安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的,这些也正是动力电池最重要的技术指标。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜,寿命长等优点,是新一代锂离子电池的理想正极材料。


      目前国内绝大多数磷酸铁锂生产厂家采用传统的双锥回转真空干燥机干燥乙醇。双锥回转真空干燥机,它为双锥形的回转罐体,罐内在真空状态下,向夹套内通入蒸汽或热水进行加热,热量通过罐体内壁与湿物料接触,湿物料吸热后蒸发的乙醇,通过真空泵经真空排气管被抽走。由于罐体内处于真空状态,且罐体的回转使物料不断的上下内外翻动,故加快了物料的干燥速度,提高干燥效率,达到均匀干燥的目的。但应用于磷酸铁锂的双锥回转真空干燥机的具有如下问题:磷酸铁锂得不到分散,干燥时间长;当物料量大时,所需的设备容积较大;工人劳动强度大,需定时将物料装卸或翻动,粉尘飞扬,环境污染严重;热效率低,一般在60%左右;产品质量不稳定等。

      针对锂电池正极材料磷酸铁锂在常规干燥工艺中存在的问题,百得干燥开发的闭路循环喷雾干燥机作为含有机溶剂料液干燥生产中较为理想的新选择。新工艺可以明显降低了生产成本,提高了产品质量,降低了工人的劳动强度,保护了环境。
    1、采用高速离心喷雾雾化技术,在满足连续干燥生产的同时,还能达到一定的粒度要求。
    2、采用高速离心雾化技术,能有效改善或提高正极材料磷酸铁锂的堆积密度,使其单体颗粒可达3~5um和成品含湿量为0.5%的质量要求,应用磁性过滤技术,能有效阻止铁离子杂质的掺入,提高材料的纯净度和正极材料的导电性能,是较为理想的新能源干燥设备。
    3、磷酸铁锂闭路循环喷雾干燥机适用于磷酸铁锂材料中含有机溶剂回收的使用。

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机   设计条件
    1、物料名称:磷酸铁锂,乙醇溶剂悬浮液
    2、溶剂成分:乙醇
    3、乙醇蒸发量:50kg/h
    4、产品含湿量:3%
    5、干燥塔进风温度:140℃
    6、干燥塔出风温度:70℃
    7、加热方式:电加热
    8、雾化方式:离心式雾化
    9、尾气处理:冷水机组、冷凝器冷凝、溶剂回收
    10、控制柜:防爆
    11、材质要求:304不锈钢

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机  设计参数的确定
    1、悬浮液含固量:20%
    2、产品含湿量:3%
    3、乙醇蒸发量:50kg/h
    4、干品产量:15kg/h
    5、进料量:65kg/h
    6、干燥塔进风温度:140℃
    7、干燥塔出风温度:70℃
    8、加热方式:电加热
    9、进料温度:常温

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机   工作原理
    在密闭的环境下工作,采用惰性气体(或氮气)作为循环气体,对干燥的物料具有保护作用,循环气体经历载湿、去湿的过程,介质可重复使用;惰性气体(或氮气)经加热器加热后进入干燥塔,液体物料经螺杆泵输送至离心喷头处,液体被高速循环的雾化器雾化成的粉状物料从塔底排出,被蒸发的有机溶剂气体在风机负压的压力下,把夹在气体中的粉尘经旋风分离器、喷淋塔除尘后饱和的有机溶剂气体经冷凝器冷凝成液体排出冷凝器,不凝性气体介质连续加热后作为干燥载体在系统内重新循环使用。而常规的离心喷雾干燥机是通过不断的送、排风达到排湿的目的,这也是防爆型闭路循环喷雾干燥设备与普通离心喷雾干燥设备的一个明显区别;干燥系统内部为正压操作,保持一定的正压值,如果内部压力下降,由压力变送器来自动控制进量,保证系统压力平衡。设备采用防爆设计,干燥过程安全环保。

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机  工艺流程图


磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机  工艺流程设计
    1、干燥系统形式:闭式循环系统
    2、干燥介质:氮气
    3、雾化方式:离心式雾化
    4、雾滴与热空气接触方式:并流式
    5、料液供给方式:蠕动泵无级调速,稳定供料
    6、加热方式:防爆电加热
    7、除尘方式:旋风分离器+脉冲袋滤器
    8、溶剂回收:冷凝器回收

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机 主要技术参数表
    1、设备型号:BLPG-50型闭路循环离心喷雾干燥机
    2、干燥室:Φ2300×H2440mm
    3、干燥主塔:Φ2500×H5450mm
    4、溶剂蒸发量:50kg/h
    5、进风温度:140~180℃温度可调
    6、出风温度:70~90℃温度可调
    7、尾气氧含量:<0.3%
    8、溶剂回收率:≥95%
    9、装机功率:~150kw
    10、氮气耗量:压力0.3~0.5MPa、流量0.8Nm3/h

磷酸铁锂闭路循环离心喷雾干燥机 系统说明
  (一)干燥塔
    1、干燥室选用304不锈钢δ4mm冷板满焊抛光。焊缝抛光精度Ra≤0.8μm,干燥塔外封304不锈钢δ2mm,塔顶铺304不锈钢δ3mm防滑花纹板,塔体带骨架保温100mm。
    2、热风进塔由进风蜗壳、热风分配器、导风锥、导风叶片等组成。热风蜗壳采用螺旋线加速式的结构,大大增强了热风与物料液滴的热置换,并有序的旋流下降。热风分配器也结合了该技术的特点及要求,做到分配器的两边均有导风机构,并可任意调节角度,以控制热风入塔时的切向角度,内侧导风机构增加热风的旋转,强化该股热风对雾化料膜的剪切力,使得热风与料液充分接触,强化两者之间的换热换质过程。
    3、特殊设计的热风蜗壳将雾化器底座降低,加大雾化器的雾化盘与塔顶的距离,使得雾化液滴在风的旋压下无法返顶,以保证系统的正常运行。热风蜗壳同时采用了加速式的结构,使得热风在入塔时有效的压住物料,有序的旋流下降。
    4、气动敲击锤采用了日本清新技术的新产品,既能确保振击效果,降低了敲击时产品的噪音,而且做到了分布合理。干燥室直段安装SK-40型气锤4件,锥段安装SK-40型气锤3件.
    5、干燥室设计负载+20000Pa/-5000Pa,运行负载+1000~+3000Pa。本设备干燥室设置有泄爆扣,泄爆压力+10000Pa,干燥室内一旦发生燃烧、爆炸,泄爆口随即打开,以保护设备和人员安全。
  (二)供料系统
    1、进料系统采用模糊控制,实现进料速度与排风温度自动匹配,避免温度波动对物料干湿度的影响,使成品水分含量保持在需要的水平,从而保证成品品质。
    2、蠕动泵:BT600Y 液晶显示,4~20mA或0~5V外控接口,流量>70kg/h,扬程>8m,防爆电机功率0.15KW.
  (三)雾化器
    1、雾化器采用了变频器调节雾化器的转速以达到最佳雾化效果。采用高转速电机驱动,主轴经齿轮箱增速至13500rpm,使得雾化盘线速度高达127.2m/s,确保雾化效果。带油压数字自动检测安全保护装置,主轴配有水冷系统,风冷装置,保证主轴不受高温而变形。并配有空气密封装置,确保无漏油现象。
    2、根据成品颗粒要求,雾化盘的孔形可选用圆形孔、方形孔或菱形孔。
    3、雾化器型号为LPG-50型,防爆电机功率1.5KW,雾化盘直径120mm,转速15000~22000rpm,润滑油脂润滑带水冷装置,配氮气密封。
    4、离心雾化盘采用钛合金制造,喷孔嵌耐磨材料,正常使用寿命≥4000h。
  (四)电加热器:防爆型,热效率高,输出热量稳定,温度控制精确,维护简单方便。
  (五)旋风分离器
    1、采用仿丹麦Niro的高效旋风结构,可保证物料的收的率达95%以上;
    2、 出料采用双层气动蝶阀+缓冲料仓卸料。
  (六)密闭式布袋除尘器
    1、考虑到干燥产品粒径较小,因此布袋除尘器里的滤袋采用PPS覆膜材料制作而成,能高效过滤微粉体,同时该覆膜材料本身就具有疏水性与耐酸碱,在使用时,可以极大限度的减少水及其他油性物质黏附在滤袋表面,进而较少粉尘在滤袋表面的黏附,布袋清灰效果好,整个除尘器的运行工况好,阻力低,除尘效率高;
    2、布袋除尘器过滤面积:36平方;
    3、滤袋材质:聚苯硫醚覆膜PTFE,过滤精度:1μm;
  (七)风机
    1、本系统风量、风压、风速的匹配是关键,根据多年经验,现已成熟。
    2、采用本公司特制的密封形式,可保证系统对外泄露率为零。
    3、风机型号:8-09-22kw,防爆型,变频控制;
  (八)溶剂回收
    1、冷凝器采用高效内翅结构,可有效的将尾气中的溶媒回收,溶媒回收率最高可达95%以上。
    2、设置洗涤塔,除去尾气中的粉尘,防止堵塞冷凝器和加热器。
  (九)自动化控制系统
    1、工作氧含量<0.3%,进行多点测试,包括干燥塔体、进风口、出风口位置,设备在5000Pa压力下30分钟内泄漏小于1%;
    2、密封接口垫圈耐温、耐腐蚀、无泄漏;
    3、循环风机、雾化器通氮气密封;
    4、物料接触304不锈钢满焊抛光。焊缝抛光精度Ra≤0.8μm,主机内无死角;
    5、出料阀采用气密性与寿命更好的气动球阀,不易积料。
    6、为了调整系统内压力平衡,我们专门设计了特有的压力平衡罐,在经过多次改良与现场试验之后,可以保证现有的压力平衡罐能很好的调整系统内的压力平衡,而且对环境不造成任何影响,是一种非常有效的调压手段。
  (十)安全保证
    1、系统内氧气浓度、压力、温度发生异常时,通过互锁装置,可自动锁定电加热器及进料泵开关,使其不能误动作;
    2、系统内压力上升时,自动排气阀打开。万一系统内压力异常升高时,不仅有自动排气阀,还可以采取其他大流量的机械排气方式泄压(包括人工排气);
    3、为了调整系统内压力平衡,我们专门设计了特有的压力平衡系统,在经过多次改良与现场试验之后,可以保证现有的压力平衡罐能很好的调整系统内的压力平衡,而且对环境不造成任何影响,是一种非常有效的调压手段。
    4、当氧气浓度超过1.5%时,则报警器鸣响(声光),大于3%时设备所有操作自动安全停止。
    5、考虑车间安全,在设备安装空间单独设置环境酒精浓度检测,当系统内可燃气体泄漏、有机溶剂泄出、车间室内可燃气体浓度增高至设定值(乙醇爆炸极限下限浓度的20%),则电加热器、进料泵立即自动停止。设备其他操作也相继自动安全停止;
    6、设备管道安装空气流量计用于保护电加热器过加热,循环气体流量低于一定值时,则报警器鸣响(声光),电加热器、进料泵自动停止;
    7、热风温度过热保护系统,当热风温度超过高温设定值时,则报警器鸣响(声光),电加热器、进料泵自动停止;
    8、设备增设有补氮管道、常开阀和热风管常闭阀,当设备异常停电时,热风管常闭阀关闭,切断热源与主塔连接;打开补氮管常开阀进行冷却置换;
  (十一)仪表监控
    1、氧气浓度、温度、压力均采用电子接触式和机械式仪表监控,进行双保险检测;
    2、干燥塔体、旋风分离器和脉冲袋滤器均设置压差检测;
    3、氮气流量采用电子式流量计;
    4、设备安装空间设置可燃气体浓度检测装置;
    5、溶剂回收罐液位监控,达到上限控制柜面板指示灯亮;
    6、料液管路压力检测,当雾化器喷孔堵塞,管路压力上升到一定值时,电加热器、进料泵自动停止,以防止进料管爆裂浆料喷出;
    7、当出风温度上限报警时,电加热器、进料泵自动停止,防止温度上升,损坏除尘布袋;

    创新思路的发展是企业前进的方向,百得干燥愿意为客户排忧解难,提供新思路新想法,实现我们的双赢!




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