Uvod

Odabir ventila u transportu gnojiva litijumskih baterija je složeniji od odabira ventila na osnovu veličine cijevi, nazivnog tlaka ili tipa priključka. U proizvodnji elektroda, i katodne i anodne suspenzije mogu sadržavati aktivne materijale, provodljive aditive, veziva i rastvarače. Za katodnu suspenziju, NMP (N-metil-2-pirolidon) se obično koristi sa sistemima veziva na bazi PVDF-a.

Ova kombinacija stvara nekoliko izazova za procesne ventile. Tečnost može biti viskozna, sadržavati visok postotak čvrstih čestica i ostati u kontaktu sa zaptivnim materijalima duži vremenski period. U isto vrijeme, proizvodna linija zahtijeva dobru čistoću jer neželjene čestice, ostaci ili rasipanje materijala mogu postati problem-zabrinutosti za kvalitet.

Ventil koji dobro radi s vodom ili relativno čistim hemijskim rastvorom može se stoga ponašati drugačije u radu sa suspenzijom akumulatora. Ključna pitanja su praktična: Hoće li materijal za brtvljenje ostati stabilan u NMP? Može li ventil podnijeti abrazivne čestice? Hoće li kaša ostati zarobljena unutar ventila nakon gašenja? Da li je ventil pogodan za česti rad?

Odgovor u velikoj mjeri zavisi odgde je ventil instaliran. Logika odabira za dio za miješanje je drugačija od one za liniju za prijenos suspenzije neposredno prije nanošenja premaza.

 

Industrijska proizvodnja ventila za litijumske baterije

 

1. Zašto suspenzija baterije zahtijeva posebnu pažnju na ventile

Suspenzija litijumskih baterija nije jednostavna tečnost. Njegova fizička svojstva zavise od formulacije, sadržaja čvrste supstance, veličine čestica, sistema vezivanja, rastvarača i uslova mešanja.

Katodna suspenzija može sadržavati materijale kao što su NMC, LCO ili LFP, zajedno sa provodljivim ugljenikom i vezivom. Anodna suspenzija obično koristi grafit ili silicijum-sadrže materijale sa različitim vezivom i sistemom rastvarača. Ove razlike mogu uticati na viskoznost, abrazivnost i način na koji suspenzija stupa u interakciju sa sjedištima ventila i brtvama.

NMP zaslužuje posebnu pažnju jer je organski rastvarač sa specifičnim zahtjevima kompatibilnosti. Činjenica da se pečat obično koristi u hemijskoj ili sanitarnoj opremi ne znači automatski da je prikladan za dugotrajno-izlaganje NMP-u.

Za odabir ventila, inženjeri bi trebali procijeniti kompletnu kombinaciju vlažnog materijala, uključujući:

• Materijal kućišta ventila
• Materijal sjedišta ili dijafragme
• O-prstenovi
• Zaptivke
• Zaptivke
• Ostale komponente izložene kaši

PTFE se često uzima u obzir tamo gdje je potrebna jaka hemijska otpornost, ali konačni odabir još uvijek mora uzeti u obzir temperaturu, pritisak, vrijeme izlaganja, mehaničko kretanje i stvarnu formulaciju suspenzije.

Zbog toga grafikon kompatibilnosti materijala treba tretirati kao početnu tačku, a ne kao jedinu osnovu za odabir. Za kritične proizvodne linije,-specifična testiranja pružaju pouzdaniju osnovu za potvrdu dugotrajnih-performansi brtvljenja.

 

2. Sekcija za miješanje ima različite zahtjeve

Prva glavna tačka izbora je prostor za miješanje i pripremu suspenzije.

Nakon što se sirovine unesu u mikser, kaša može sadržati relativno visoku koncentraciju čvrstih materija. Proces može uključivati ​​značajan viskozitet, ponavljanu cirkulaciju, fluktuacije tlaka i često otvaranje i zatvaranje izolacijskih ventila.

U ovoj fazi, inženjeri obično daju prioritet:

Visok kapacitet protoka + brza izolacija + automatizacija + mehanička izdržljivost

Kuglasti ventil se često razmatra u ovoj vrsti servisa jer njegov mehanizam za četvrtinu-okretanja omogućava brzo otvaranje i zatvaranje. Također se može kombinirati s pneumatskim ili električnim aktuatorima kada je potrebna automatska kontrola procesa.

Još jedna praktična prednost je relativno nesmetan put kada je potpuno otvoren. Ovo može pomoći u smanjenju gubitka tlaka u usporedbi s nekim restriktivnijim dizajnom ventila.

Međutim, kuglični ventil nije automatski prikladan za svaku suspenziju. Rotirajuća kugla i sjedište mogu biti izloženi čvrstim česticama tokom rada. Ako se abrazivne čestice zarobe oko sjedišta, mogu povećati trošenje ili utjecati na performanse zatvaranja tokom vremena.

Iz tog razloga, dobavljaču treba dati stvarni sadržaj čvrstih čestica, viskozitet, karakteristike čestica, radni pritisak i učestalost ciklusa, umjesto da dobije samo nominalnu veličinu cijevi.

 

3. Zašto je odjeljak prije premaza drugačiji

Zahtjevi postaju sve zahtjevniji kako se suspenzija približava procesu premazivanja.

U ovoj fazi, suspenzija je generalno prošla kroz procese miješanja i disperzije i kreće se prema opremi gdje konzistencija premaza direktno utječe na kvalitetu elektroda. Fokus se stoga pomiče sa jednostavne kontrole protoka na:

Čistoća + mala zadržana zapremina + stabilno zaptivanje + pouzdana izolacija

Svako područje u kojem se može nakupljati gnojnica može postati problem održavanja. Ako materijal ostane unutar ventila tokom dužeg isključenja, može se osušiti ili postati teško ukloniti tokom čišćenja.

Ovo je jedan od razloga zašto bi procesni inženjeri trebali obratiti veliku pažnju na unutrašnju geometriju, a ne da procjenjuju ventile samo vanjskom konstrukcijom.

A Membranski ventilmože se razmotriti za aplikacije u kojima je važno odvajanje procesnog fluida od pogonskog mehanizma ventila i minimiziranje izloženih mehaničkih komponenti. Fleksibilna dijafragma čini barijeru između procesnog medija i mehanizma ventila.

Za primjenu na kašu, ovaj dizajn može smanjiti neke brige povezane s rotirajućim elementom za zatvaranje. Međutim, materijal dijafragme ostaje kritično razmatranje. Odabrani materijal mora izdržati stvarno okruženje rastvarača, temperaturu, pritisak i ponovljene radne cikluse.

Kapacitet protoka ventila također treba provjeriti. Dizajn koji pruža odličnu izolaciju, ali stvara preveliki gubitak tlaka možda nije prikladan za vod za prijenos velike-mjesečne mase.

 

Leadtek Tri Clamp membranski ventil

 

4. Materijal zaptivke može odrediti dugoročnu pouzdanost

U praktičnoj proizvodnji baterija, sistem zaptivanja zaslužuje barem toliko pažnje kao i tijelo ventila od nehrđajućeg{0}}čelika.

Izlaganje NMP-u može drugačije uticati na polimerne materijale. Ovisno o formulaciji i radnim uvjetima, određeni materijali mogu doživjeti bubrenje, omekšavanje, stvrdnjavanje, gubitak elastičnosti ili druge promjene koje na kraju mogu utjecati na performanse zaptivanja.

Evaluacija bi stoga trebala uključivati ​​tri pitanja.

Hemijska kompatibilnost

Može li materijal za brtvljenje ostati stabilan kada je izložen stvarnoj suspenziji i koncentraciji NMP?

Mehanička kompatibilnost

Može li materijal izdržati ponavljanu kompresiju, pomicanje i promjene tlaka bez gubitka zaptivnih svojstava?

Kompatibilnost procesa

Može li sistem zaptivanja tolerirati stvarni postupak čišćenja, temperaturni raspon i radnu frekvenciju?

Ovo je posebno važno kada se porede različite dizajne ventila. Sam tip ventila ne određuje da li će proizvod raditi pouzdano. Dva ventila sa istim tijelom od nehrđajućeg-čelika mogu imati vrlo različite vijekove trajanja jer su njihova sjedišta, zaptivke i polimeri koji su vlažni različiti.

Za kritične primjene, korisno je zatražiti kompletnu listu vlažnih-materijala i dokumentaciju o hemijskoj kompatibilnosti od proizvođača prije finalizacije specifikacije.

 

5. Odabir kugličnog ventila u prijenosu gnojiva

Kuglasti ventili ostaju korisni jer nude relativno jednostavan princip rada. Sferni element za zatvaranje rotira za približno 90 stepeni između otvorene i zatvorene pozicije.

To ih čini atraktivnim kada proces zahtijeva:

• Brza izolacija
• Česti automatski rad
• Visok kapacitet protoka
• Kompaktna instalacija
• Pneumatski ili električni pogon
• Pouzdano isključivanje

A Sanitarni kuglasti ventilmože se razmotriti tamo gdje su potrebne glatke unutrašnje površine, konstrukcija koja se može čistiti i sanitarni{0}}priključci.

Međutim, sanitarna konstrukcija sama po sebi ne garantuje pogodnost za litijumsku bateriju. Sjedalo i zaptivni materijali i dalje moraju biti kompatibilni s procesnom tekućinom. Inženjeri takođe treba da razmotre da li unutrašnja šupljina može zadržati talog i da li proces čišćenja može efikasno ukloniti ostatke.

Za veće linije prijenosa, aKuglasti ventil s prirubnicommože se razmotriti kada je konvencionalni prirubnički spoj prikladniji za sistem cjevovoda postrojenja.

Važna razlika je da standard spajanja i tehnologija ventila rješavaju različite probleme. Prirubnica može pojednostaviti instalaciju i održavanje, ali ne određuje da li su vlažni materijali ventila prikladni za NMP-sadrže mulj.

 

6. Poređenje dva dizajna prema poziciji procesa

Umjesto odabira jednog tipa ventila za cijeli sustav suspenzije, praktičnije je procijeniti lokaciju svakog ventila.

 

Ovaj pristup također pomaže da se izbjegne uobičajena greška pri kupovini: navođenje jednog modela ventila u svakoj sekciji jednostavno zato što je već prošao osnovni test procesa.

Uzvodni i nizvodni dio mogu imati različite zahtjeve za tlak, protok, viskozitet i čistoću. Ispravan ventil za jednu lokaciju stoga možda nije najprikladnije rješenje za drugu.

 

7. Ne treba pretpostavljati da se katodna i anodna kaša ponašaju isto

Još jedna praktična stvar je da katodnu i anodnu suspenziju treba procjenjivati ​​odvojeno.

Formulacije katode mogu se značajno razlikovati ovisno o tome da li je aktivni materijal NMC, LFP, LCO ili neka druga kemija. Anodne formulacije mogu koristiti materijale na bazi grafita, silikona{1}} ili kombinacije različitih aktivnih materijala.

Zbog toga se njihove karakteristike čestica, sistemi veziva, opterećenje čvrstim materijama i viskozitet mogu razlikovati.

Ovo utiče na izbor ventila na nekoliko načina.

Mulj s većim opterećenjem abrazivnih čestica može postaviti veće mehaničke zahtjeve na sjedišta i pokretne komponente. Viskoznija formulacija može zahtijevati veći prolaz protoka ili različite veličine ventila. Formulacija sa zahtjevnijim izlaganjem rastvaraču može zahtijevati veću pažnju kompatibilnosti polimera.

Stoga se ista specifikacija ventila ne bi trebala automatski prenositi sa anodne linije na katodnu bez provjere uslova procesa.

 

8. Praktična procedura odabira

Za novu liniju suspenzije litijumskih baterija, sledeći redosled može učiniti izbor ventila pouzdanijim.

Korak 1: Definirajte stvarnu tekućinu

Zabilježite da li linija radi sa katodnom ili anodnom suspenzijom, zajedno sa glavnim rastvaračem, sadržajem čvrstih materija, viskozitetom i temperaturom.

Korak 2: Identificirajte lokaciju procesa

Odredite da li je ventil instaliran na pražnjenju miksera, međuprenosu, skladištenju, filtraciji ili neposredno pre nanošenja premaza.

Korak 3: Potvrdite mehaničke zahtjeve

Provjerite veličinu cijevi, normalni i maksimalni tlak, brzinu protoka, radnu frekvenciju i zahtjeve aktuatora.

Korak 4: Pregledajte svaki navlaženi materijal

Nemojte se zaustavljati na tijelu ventila. Potvrdite sjedište, dijafragmu, O-prstenove, brtve i materijale za brtvljenje vretena{2}}.

Korak 5: Procijenite čišćenje

Odredite kako se vod čisti i da li ventil sadrži područja koja bi mogla zadržati mulj.

Korak 6: Potvrdite kritične materijale

Za proizvodne linije visoke{0}}vrijednosti ili-propustljivosti, razmislite o testiranju stvarnog materijala za brtvljenje pod reprezentativnom koncentracijom NMP, temperaturom, pritiskom i vremenom izlaganja.

Ovaj postupak stvara sljedivu osnovu za konačni odabir i olakšava objašnjenje zašto je određeni dizajn ventila određen za određenu poziciju.

 

Zaključak

Najpraktičniji način za upoređivanje opcija ventila za transport litijumskih baterija nije da se pitate koja je tehnologija univerzalno bolja. Umjesto toga, odabir bi trebao slijediti zahtjeve svake sekcije procesa.

Udio za miješanje, brza izolacija, automatizacija, kapacitet protoka i otpornost na habanje -vezano za čestice su često glavna razmatranja. Dizajn kugličnih ventila stoga može biti praktičan kada su njihovi vlažni materijali i unutrašnja geometrija prikladni za suspenziju.

Bliže doproces premazivanja, čistoća, zadržana suspenzija, stabilnost brtvljenja i kompatibilnost materijala postaju sve važniji. Dizajn zasnovan na dijafragmi{1}}može se razmotriti tamo gdje su ove karakteristike usklađene sa zahtjevima procesa.

Prije svega, kompatibilnost NMP-a treba ocijeniti na nivou{0}}sistema zaptivanja. Tijelo ventila može ostati savršeno stabilno dok sjedište ili elastomerna brtva doživi kemijsku ili mehaničku degradaciju.

Za timove za nabavku i procesne inženjere, najkorisniji pristup je da se dobavljaču ventila daju potpuni uslovi procesa, umjesto da se jednostavno zahtijeva ventil od nehrđajućeg{0}}čelika po nominalnoj veličini. Pravilno dokumentovani sastav kaše, radni uslovi, način čišćenja i specifikacija vlažnog-materijala pružaju mnogo jaču osnovu za dugoročnu-pouzdanost ventila.

 

FAQ

1. Zašto je NMP bitan pri odabiru ventila za suspenziju akumulatora?

NMP može različito interagovati sa polimerima i elastomerima u zavisnosti od materijala i radnih uslova. Kompatibilnost zaptivanja stoga treba provjeriti zajedno s temperaturom, pritiskom, vremenom izlaganja i stvarnom formulacijom suspenzije.

2. Treba li koristiti isti ventil za cijeli cevovod za gnojnicu?

Nije nužno. Sekcije za miješanje, srednji prijenos i pred{1}}premazivanje mogu imati različite zahtjeve za protok, čistoću, pritisak i održavanje. Izbor ventila treba da se zasniva na specifičnoj poziciji u procesu.

3. Koje zaptivne materijale treba prvo provjeriti?

Dobavljač treba obezbijediti kompletnu specifikaciju vlažnog-materijala, uključujući sjedišta, dijafragme, O-prstene, brtve i zaptivke vretena. PTFE i drugi hemijski otporni materijali mogu se uzeti u obzir, ali prikladnost treba provjeriti u stvarnim radnim uvjetima.

4. Šta je glavna briga kada se koristi kuglasti ventil sa abrazivnom suspenzijom?

Čvrste čestice mogu doprinijeti habanju oko kugle i sjedišta, posebno kada je kaša visoko opterećena ili ventil često kruži. Zbog toga prilikom odabira treba uzeti u obzir sadržaj čvrstih tvari, karakteristike čestica, pritisak i učestalost ciklusa.

5. Koje informacije trebam poslati proizvođaču ventila?

Navedite tip suspenzije, hemiju katode ili anode, koncentraciju NMP, sadržaj čvrstih materija, viskozitet, temperaturu, pritisak, brzinu protoka, veličinu cijevi, tip priključka, metodu čišćenja, radnu frekvenciju i potrebne materijale za zaptivanje. Ovo omogućava proizvođaču da procijeni primjenu umjesto da odabire ventil samo na osnovu veličine i pritiska.