NMP溶液浓度检测在锂电池生产中的重要性
日本新宇宙 cosmos 可燃气体检测仪 KD-12HT （NMP成分使用）
KD-12HT隔爆点型可燃/有毒气体探测器(多线型)是一款智能型多功能气体探测仪器，仪表采用高性能检测元器件和电脑微控制技术的探测器，结合先进的全自动贴装工艺制造而成，它能将空气中气体浓度信号转化为电信号显示并远传，采用三线制4～20mA输出方式，具有传输距离远、抗干扰性好等特点。
KD-12HT隔爆点型可燃/有毒气体探测器可使用于化工厂区、冶炼造纸、制冷消防、燃气餐饮、橡胶、污水处理、制药铸造、石油炼化、采矿电力、消防市政、通讯等需要防爆、防中毒、防窒息的工业环境中。
二、性能特点：
1）检测精度高，量程可调
2）长寿命、高灵敏度、低漂移、工作稳定可靠
3）传感器故障自检，两级浓度报警，具有继电器输出功能
4）具有温度补偿、自动零点校正功能
5）采用4～20mA标准信号输出，可上传DCS、PLC系统
6）采用隔爆式设计适用于危险条件1、2区
三、技术参数：
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产品名称 |
隔爆点型可燃/有毒气体探测器 |
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产品型号 |
KD-12HT |
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探测原理 |
接触燃烧式 |
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检测气体 |
NMP |
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采样方式 |
扩散式、炉内直插 |
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测试范围 |
0～100%LEL/0～1000PPM/0～25%V |
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分 辨 率 |
1%LEL；1PPM/0.1PPM |
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测量误差 |
满量程±1%LEL/±3%FS |
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状态指示 |
LED指示 |
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输出信号 |
三线制4～20mA+继电器+声光报警 |
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报警功能 |
声光报警、二级报警，报警值现场可调，配置报警继电器 |
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响应时间 |
T90＜25s |
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恢复时间 |
＜30s |
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环境温度 |
－20℃～50℃(室内)；－40℃～70℃（室外） |
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相对湿度 |
10～95%RH（无凝露） |
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防爆等级 |
ExdⅡC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ |
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防护等级 |
IP66 |
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电 源 |
DC24V±10% |
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安装锣纹 |
3/4NPT |
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外壳材料 |
压铸铝合金成型外壳 |
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外形尺寸 |
541mm x 193mm x 68mm |
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产品重量 |
约4.0kg |
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执行标准 |
GB15322.1-2019、CCF-CPRZ-14:2018、GB3836.1-2010、GB3836.2-2010、 GB3836.4-2010、GB12476.1-2013、GB12476.4-2010, |
NMP的物理特性
NMP具有高沸点、强极性、低粘度、强溶解能力、无腐蚀、毒性小、挥发度低，不易燃，化学及热稳定性好，可降解，可回收利用的特点，易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、氯仿和苯，能溶解大多数有机与无机化合物、极性气体、天然及合成高分子化合物。
NMP的技术参数
目前主要应用于涂料、锂电池、塑胶、化学生产药剂、农用化学制品、颜料、清洗剂、绝缘材料等行业。这里我们主要讲述NMP在锂电池行业中的应用。
NMP在锂电池领域的应用
锂离子电池目前广泛应用于诸多领域，除日常生活中的笔记本电脑、手机、电动自行车、电动汽车之外，锂离子电池在能源储存领域也有重要应用。
根据行业调研数据，从整体上看，NMP占锂离子电池制造成本的比重约为3%-6%，跟正极、负极、电解液和隔膜比起来，成本占比较小，但作用不可忽视。NMP的市场规模和需求也随锂离子电池，特别是储能电池、动力电池的增长而增长。
NMP在锂电池生产中的重要作用
NMP在锂电池生产中的用途，是溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料，浓度要求一般在99.9%以上。NMP作为锂离子电池制造过程中主要辅助材料之一，直接影响锂离子电池拉浆涂布质量和环保要求。
NMP是锂电池正极粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）的配套溶剂，也是PVDF（聚偏氟乙烯）必需的配套溶剂。NMP能与水、PVDF、正、负极材料等物质互溶，因此被广泛运用于锂电池制备中，制作电极片时，NMP作为溶剂，可以将粘结剂、正极活性物质、导电剂等各种电极所需物质融合在一起，使粘结剂与其他物质充分接触，均匀分布。
NMP的经济效益和环境效益分析
2021年受益于新能源汽车行业的迅猛发展，NMP价格不断走高，已经从2021年初的1.5万元/吨涨至目前的4万元/吨以上。
在锂电池生产过程中，NMP作为昂贵的溶剂，在涂布环节会产生高温NMP废气。若不进行有效回收，不仅造成原辅料的浪费，还会对环境产造成严重污染。我国对NMP的排放也有相关的控制要求，《电池行业清洁生产评价指标体系（试行）中废气污染物指标NMP的基准值1.5mg/m3》。《电池工业污染物排放标准》规定了NMP废气有组织排放浓度的限值要求为50mg/ m3。因此，加强锂电池生产过程中的NMP排放控制及回收再生，具有较大的经济效益和环境效益。
锂电池生产过程中NMP的产生及回收控制
锂电池生产过程分析：
锂离子电池生产工艺流程及污染物产生示意图
从以上图中可以看出，NMP主要使用及排放均在正极制备工序，其中使用NMP的主要工序如下：
涂布：采用涂布机将正极浆料（镍钴锰酸锂、导电炭黑、溶剂NMP、粘结剂PVDF的混合物）均匀涂敷在铝箔的两侧；
烘干机采用密闭的负压抽风烘干机(烘干通道)。在涂布过程中，仅在涂布机进出口处有少量NMP挥发，烘干机内的废气通过引风机引至废气处理设施处理后高空排放；NMP废气有极少量由于烘干不充分等原因在车间内无组织挥发。
烘烤：涂布完成后，在真空干燥机内对正极片进行烘烤干燥，烘烤温度为120±5℃;去除电极上的NMP成分。烘干的气体进入NMP回收装置进行回收。
综上，NMP在锂电池生产过程中，主要在涂布的环节中使用，之后就是NMP的回收控制。
NMP回收控制措施
NMP回收工艺的原理：将涂布车间涂布机内浑发的NMP气体用抽风机抽走，通过管道进入NMP回收设备内，利用冷却水和冷冻水盘管使得NMP从空气中冷凝出来(冷却温度约5℃),然后通过收集提纯达到回收目的。
NMP回收处理工艺流程见下图：
锂离子电池生产过程中涂布机排出废气中的NMP有较高温度，前段利用水气，气气换热等对废气进行降温冷凝回收绝大部分NMP，残余尾气进入后段处理系统，处理后达标排放。
工艺流程：废气降温后，采用工艺水将塔内填料润湿，304不锈钢填料有较大的比表面积，废气与工艺水在填料上充分接触融合降到底部完成一次回收，废气不断送入随着融合循环次数的增加，NMP废液浓度不断升高，最终达到设定浓度(≥80%)排入储液罐中；部分尾气送入二级吸收塔中用低浓度工艺水再次将低浓度尾气洗气最终达标排放。
在目前常用的NMP回收工艺中，我们的NMP液体浓度传感器MSDR-SH70-DP产品安装在喷淋塔内循环管道上，用于在线实时监测NMP溶液的浓度。
NMP浓度传感器
NMP溶液浓度检测在锂电池涂布机工艺中的重要作用
NMP在锂电池电极制造过程中，涂布机浆料中的溶剂NMP经加热后会形成气态，NMP气体有毒。而且NMP还是一种易燃易爆的液体，NMP与空气混合时有爆炸的可能。因此，这个环节特别需要一种设备来实现NMP浓度的自动检测，以保证作业工人的人身安全。
领航力嘉NMP溶液在线浓度仪MSDR-SH70-DP利用折光的原理测得NMP溶液的折光率，折光率与NMP溶液的浓度有极好的对应关系，通过换算从而得到准确的溶液浓度数值。
NMP溶液浓度检测现场
当前最新的工艺回收原理是用冷却水经水一气换热器将含有NMP的高温空气冷却，使废气中的NMP以液态的形式从空气中分离后回收，用在线浓度传感器实时控制NMP实时浓度值，大幅度提高了回收效率和自动化科技生产率。已分离NMP的空气经过气-气换热器进行热能交换再循环利用，达到节省能源、零排放环保标准。
生产装置废气经过吸收单元吸附，根据废气中的NMP基本上都溶于水或者水蒸汽，经过气液分离、漂洗使废气中的NMP彻底被吸附。
基于回收装置都有组装循环泵，NMP在线浓度传感器安装在循环泵的管道中实时检测NMP液体浓度，可有效减少水资源的浪费及监测成品NMP回收液排放。
NMP溶液在线浓度传感器通常安装在第一段循环（内循环）回路上，这一段的吸收溶剂（如水）来自于第二段回路，溶剂已经在第二段循环回路吸收过废气中的目标组分，经过在第一段循环回路进一步吸收，溶剂的吸收能力将降低，浓度仪即时监测溶剂中目标组分的浓度、判断溶剂对目标组分的吸收能力、决定是否排出内循环溶液以及是否增加新鲜的吸收溶剂来提高回收效率。
NMP溶液浓度检测数据
应用优势：
1.提高测量精度，减少测量误差（±0.5%）：NMP溶液在线浓度仪带有精确的自动温度补偿功能，确保在不同的测量环境下，都能精准测量出NMP溶液的浓度。
2.提高控制精度：通过输出标准控制信号来控制排液液阀门开关，不断地闭环检测与控制，确保NMP溶液浓度值的稳定和准确性。
3.提高回收效率：避免高浓度的内循环废水在回收过程中，与废气交换与稀释的能力降低，使废气中的NMP回收不充分而排出塔外，降低回收效率，造成NMP的浪费。
4.可实现 24 小时连续监测，提高自动化程度，降低劳动强度，减少人工成本。
