CN106378073B - 电解液管式反应器及反应方法 - Google Patents

电解液管式反应器及反应方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电解液管式反应器，包括内部设有反应空腔的反应管体，反应管体的管身呈一端高、一端低倾斜设置，所述反应管体在高的一端设有多个用于加入不同电解液制备原料的原料进料口，在低的一端设有用于排出电解液的出料口；采用本发明的反应器可以实现进料、搅拌、出料的连续生产，工艺时间短，批量少，加工电解液的质量范围广，从200千克到20吨重量的电解液均可以在同一个反应器中进行生产，并且生产残留少，极大地提升产品品质稳定性。本发明反应器内的混板能岁转动轴段实现变速和、或变向。内部物料混合均匀，而且EC加入时不易结冰。

Description

电解液管式反应器及反应方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及电解液管式反应器及反应方法。
背景技术
采用目前的反应釜生产电解液需要大量的生产时，往往需要多批量多反应釜进行生产，不能实现进料、搅拌、出料的连续生产，只能先进料，再搅拌，搅拌一段时间后再出料。使用特定的反应釜，一个反应釜只能生产具体质量份的电解液。而且使用现有的反应釜具有较为严重的残留问题。
目前市场上的锂离子电池电解液的溶剂有DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、EC(碳酸乙烯酯)等，EC是在每一个配方体系中都会含有的一个物质，然而EC的熔点为35-38℃，它在室温是结晶的固态，因此在整过存储和使用过程中都要对其进行保温，才能保证它不会结晶。对储罐、管道等进行保温能耗很高，然而电解液配制的过程中，需要控制溶剂的温度在10℃左右，因此EC在进入配制釜之后还要进行进一步的降温处理，这样不但增加能耗，同时增加工艺时间。
目前含有EC的锂离子电池电解液在配制时，先向反应釜中分别加入各种溶剂如EC、DMC、DEC等，各种溶剂进入釜中之后在反应釜的夹套中通入冷却液，使溶剂的温度降为10℃左右，待温度降至所需温度之后，再加入添加剂和锂盐，搅拌，放料。
使用目前的反应器及反应方法不仅能耗大，而且时间长，效率低。
发明内容
本发明提供一种电解液管式反应器及反应方法，使用该反应器可以实现进料、搅拌、出料的连续生产，工艺时间短，加工电解液的质量范围广，从200千克到20吨重量的电解液均可以在同一个反应器中进行生产，并且生产残留少，极大地提升产品品质稳定性。
本发明采用以下技术方案实现：
一种电解液管式反应器，其特征在于：包括内部设有反应空腔的反应管体，反应管体的管身呈一端高、一端低倾斜设置，所述反应管体在高的一端设有多个用于加入不同电解液制备原料的原料进料口，在低的一端设有用于排出电解液的出料口；
在反应管体空腔内沿反应管体轴向方向依次设有多个绕同一轴心线转动的转动轴段，相邻两个转动轴段的转速和/或转向互不相同，反应管体空腔内还设有位于相邻两个转动轴段之间的用来使相邻两个转动轴段的转速和/或转向互不相同的传动装置、和用于安装支撑各转动轴段的固定梁；反应管体空腔内还设有多组分别与各转动轴段同轴一体转动的用于使反应管体内的物料混合均匀的混合搅拌板；
所述的反应器还包括位于反应管体一端外的用于驱动各转动轴段转动的电机。
为了实现相邻两个转动轴段的转速不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段的转速不同的齿轮变速机构，所述的齿轮变速机构包括设置于上一转动轴段尾端且与之同轴同步转动的第一变速齿轮、与第一变速齿轮啮合传动的第二变速齿轮、与第二变速齿轮同轴同步转动的第三变速齿轮、及与第三齿轮啮合传动并且设置于下一转动轴段前端的与之同轴同步转动的第四变速齿轮。
为了实现相邻两个转动轴段的转向不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段的转向不同的齿轮变向机构，所述的齿轮变向机构包括设置于上一转动轴段尾端且与之同轴同步转动的第一变向齿轮、与第一变向齿轮啮合传动的第二变向齿轮、与第二变向齿轮同轴同步转动的第三变向齿轮、设置于下一转动轴段前端并且与之同轴同步转动的第四变向齿轮、以及啮合传动于第三变向齿轮和第四变向齿轮之间的第五变向齿轮。
为了使混合效果更好，其中一部分转动轴段上设置的混合搅拌板是由两个半椭圆形板小头端相互连接组成的第一混合搅拌板；其中另一部分转动轴段上设置的混合搅拌板是由一个椭圆形板组成的第二混合搅拌板；第一混合搅拌板和第二混合搅拌板沿反应管体轴向方向依次交错设置。
为了使EC不易结冰，其中至少一个原料进料口为用于与EC原料供料装置连接的EC进料口，其余的原料进料口为用于与其它电解液制备原料供料装置连接的其它原料进料口；所述的EC进料口与反应管体的连接位置位于其它原料进料口之后；且位于EC进料口之后的混合搅拌板上均设有穿透混合搅拌板的微孔。
为了使搅拌和流出电解液的效果更好，所述的反应管体与水平面的倾斜角度为20-30°。
所述的反应管体的长为15米-16米，直径为0.5-1米。
为了能便于生产，各原料进料口中均设有用于控制原料进料速度的流量计。
所述的出料口中设有过滤网。
一种电解液管式反应方法，其特征在于：包括以下步骤：
将存储各种电解液制备原料的原料罐与对应的原料进料口连接，按照需要的剂量将原料通过各原料进料口投入反应管体中，然后开动电机驱动各转动轴段转动，位于反应管体空腔内的混合搅拌板开始随着转动轴段的转动而转动，使反应管体里的原料形成旋流，使加入反应管体里各种原料一边搅拌混合均匀一边向出料口处流动，最后混合均匀的电解液从出料口中流出。
较之现有技术，本发明的有益效果为：
1.采用本发明的反应器可以实现进料、搅拌、出料的连续生产，工艺时间短，批量少，加工电解液的质量范围广，从200千克到20吨重量的电解液均可以在同一个反应器中进行生产，并且生产残留少，极大地提升产品品质稳定性。
2.本发明反应器内的混板能岁转动轴段实现变速和、或变向。
3.内部物料混合均匀，而且EC加入时不易结冰。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图3是本发明实施例3的相邻两个转动轴段连接示意图。
图4是本发明实施例4的相邻两个转动轴段连接示意图。
其中，附图标记说明如下：1-反应管体，2-原料进料口，2-1-EC进料口，2-2-其它原料进料口，3-出料口，4-转动轴段，5-混合搅拌板，5-1-第一混合搅拌板，5-2-第二混合搅拌板，6-固定梁，7-电机，8-微孔，9-1-第一变速齿轮，9-2-第二变速齿轮，9-3-第三变速齿轮，9-4-第四变速齿轮，10-1-第一变向齿轮，10-2-第二变向齿轮，10-3-第三变向齿轮，10-4-第四变向齿轮，10-5-第五变向齿轮，11-过滤网。
具体实施方式
(一)具体实施方式
一种电解液管式反应器，其特征在于：包括内部设有反应空腔的反应管体1，反应管体1的管身呈一端高、一端低倾斜设置，所述反应管体1在高的一端设有多个用于加入不同电解液制备原料的原料进料口2，在低的一端设有用于排出电解液的出料口3；
在反应管体1空腔内沿反应管体1轴向方向依次设有多个绕同一轴心线转动的转动轴段4，相邻两个转动轴段4的转速和/或转向互不相同，反应管体1空腔内还设有位于相邻两个转动轴段4之间的用来使相邻两个转动轴段4的转速和/或转向互不相同的传动装置、和用于安装支撑各转动轴段4的固定梁6；反应管体1空腔内还设有多组分别与各转动轴段4同轴一体转动的用于使反应管体1内的物料混合均匀的混合搅拌板5；
所述的反应器还包括位于反应管体1一端外的用于驱动各转动轴段4转动的电机7。
为了实现相邻两个转动轴段4的转速不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段4的转速不同的齿轮变速机构，所述的齿轮变速机构包括设置于上一转动轴段4尾端且与之同轴同步转动的第一变速齿轮9-1、与第一变速齿轮9-1啮合传动的第二变速齿轮9-2、与第二变速齿轮9-2同轴同步转动的第三变速齿轮9-3、及与第三齿轮9-2啮合传动并且设置于下一转动轴段4前端的与之同轴同步转动的第四变速齿轮9-4。
为了实现相邻两个转动轴段4的转向不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段4的转向不同的齿轮变向机构，所述的齿轮变向机构包括设置于上一转动轴段4尾端且与之同轴同步转动的第一变向齿轮10-1、与第一变向齿轮10-1啮合传动的第二变向齿轮10-2、与第二变向齿轮10-2同轴同步转动的第三变向齿轮10-3、设置于下一转动轴段4前端并且与之同轴同步转动的第四变向齿轮10-4、以及啮合传动于第三变向齿轮10-3和第四变向齿轮10-4之间的第五变向齿轮10-5。
为了使混合效果更好，其中一部分转动轴段4上设置的混合搅拌板是由两个半椭圆形板小头端相互连接组成的第一混合搅拌板5-1；其中另一部分转动轴段4上设置的混合搅拌板是由一个椭圆形板组成的第二混合搅拌板5-2；第一混合搅拌板5-1和第二混合搅拌板5-2沿反应管体1轴向方向依次交错设置。
为了使EC不易结冰，其中至少一个原料进料口2为用于与EC原料供料装置连接的EC进料口2-1，其余的原料进料口2为用于与其它电解液制备原料供料装置连接的其它原料进料口2-2；所述的EC进料口2-1与反应管体1的连接位置位于其它原料进料口2-2之后；且位于EC进料口2-1之后的混合搅拌板上均设有穿透混合搅拌板的微孔8。
为了使搅拌和流出电解液的效果更好，所述的反应管体1与水平面的倾斜角度为20-30°。
所述的反应管体1的长为15米-16米，直径为0.5-1米。
为了能便于生产，各原料进料口2中均设有用于控制原料进料速度的流量计。
所述的出料口3中设有过滤网11。
一种电解液管式反应方法，其特征在于：包括以下步骤：
将存储各种电解液制备原料的原料罐与对应的原料进料口2连接，按照需要的剂量将原料通过各原料进料口2投入反应管体1中，然后开动电机7驱动各转动轴段4转动，位于反应管体1空腔内的混合搅拌板开始随着转动轴段4的转动而转动，使反应管体1里的原料形成旋流，使加入反应管体1里各种原料一边搅拌混合均匀一边向出料口3处流动，最后混合均匀的电解液从出料口3中流出。
本发明只是优选采用以上设置，本发明也可以采用转速相同的设置；本发明也可以采用转向相同的设置；本发明的混板也可以是其它形状的混板；EC进料口2-1也可以位于其它原料进料口2-2之前或者之中；所述的反应管体1与水平面的角度为20-30°；也可以是其它的夹角。
(二)具体实施例
实施例1
如图1所示，一种电解液管式反应器，其特征在于：包括内部设有反应空腔的反应管体1，反应管体1的管身呈一端高、一端低倾斜设置，所述反应管体1在高的一端设有多个用于加入不同电解液制备原料的原料进料口2，在低的一端设有用于排出电解液的出料口3；
在反应管体1空腔内沿反应管体1轴向方向依次设有多个绕同一轴心线转动的转动轴段4，相邻两个转动轴段4的转速和/或转向互不相同，反应管体1空腔内还设有位于相邻两个转动轴段4之间的用来使相邻两个转动轴段4的转速和/或转向互不相同的传动装置、和用于安装支撑各转动轴段4的固定梁6；反应管体1空腔内还设有多组分别与各转动轴段4同轴一体转动的用于使反应管体1内的物料混合均匀的混合搅拌板5；
所述的反应器还包括位于反应管体1一端外的用于驱动各转动轴段4转动的电机7。
所述的反应管体1的长为15米-16米，直径为0.5-1米。
所述的原料进料口中均设有用于控制原料进料速度的流量计。
为了使混合效果更好，其中一部分转动轴段4上设置的混合搅拌板是由两个半椭圆形板小头端相互连接组成的第一混合搅拌板5-1；其中另一部分转动轴段4上设置的混合搅拌板是由一个椭圆形板组成的第二混合搅拌板5-2；第一混合搅拌板5-1和第二混合搅拌板5-2沿反应管体1轴向方向依次交错设置。
实施例2
如图2所示，与上述实施例不同的是，为了使EC不易结冰，其中至少一个原料进料口2为用于与EC原料供料装置连接的EC进料口2-1，其余的原料进料口2为用于与其它电解液制备原料供料装置连接的其它原料进料口2-2；所述的EC进料口2-1与反应管体1的连接位置位于其它原料进料口2-2之后；且位于EC进料口2-1之后的混合搅拌板上均设有穿透混合搅拌板的微孔8。
所述的出料口3中设有过滤网11。
实施例3
如图3所示，与上述实施例不同的是，为了使管道内的物料混合均匀，使内部的物料在混合时形成湍流，设置转动轴段的转动速度不同：
为了实现相邻两个转动轴段4的转速不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段4的转速不同的齿轮变速机构，所述的齿轮变速机构包括设置于上一转动轴段4尾端且与之同轴同步转动的第一变速齿轮9-1、与第一变速齿轮9-1啮合传动的第二变速齿轮9-2、与第二变速齿轮9-2同轴同步转动的第三变速齿轮9-3、及与第三齿轮9-2啮合传动并且设置于下一转动轴段4前端的与之同轴同步转动的第四变速齿轮9-4。
实施例4
如图4所示，与上述实施例不同的是，为了使管道内的物料混合均匀，使内部的物料在混合时形成湍流，设置相邻两个转动轴段的转动方向不同：
为了实现相邻两个转动轴段4的转向不同，所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段4的转向不同的齿轮变向机构，所述的齿轮变向机构包括设置于上一转动轴段4尾端且与之同轴同步转动的第一变向齿轮10-1、与第一变向齿轮10-1啮合传动的第二变向齿轮10-2、与第二变向齿轮10-2同轴同步转动的第三变向齿轮10-3、设置于下一转动轴段4前端并且与之同轴同步转动的第四变向齿轮9-4、以及啮合传动于第三变向齿轮10-3和第四变向齿轮10-4之间的第五变向齿轮10-5。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液管式反应器，其特征在于：包括内部设有反应空腔的反应管体(1)，反应管体(1)的管身呈一端高、一端低倾斜设置，所述反应管体(1)在高的一端设有多个用于加入不同电解液制备原料的原料进料口(2)，在低的一端设有用于排出电解液的出料口(3)；
在反应管体(1)空腔内沿反应管体(1)轴向方向依次设有多个绕同一轴心线转动的转动轴段(4)，相邻两个转动轴段(4)的转速和/或转向互不相同，反应管体(1)空腔内还设有位于相邻两个转动轴段(4)之间的用来使相邻两个转动轴段(4)的转速和/或转向互不相同的传动装置、和用于安装支撑各转动轴段(4)的固定梁(6)；反应管体(1)空腔内还设有多组分别与各转动轴段(4)同轴一体转动的用于使反应管体(1)内的物料混合均匀的混合搅拌板(5)；
所述的反应器还包括位于反应管体(1)一端外的用于驱动各转动轴段(4)转动的电机(7)。
2.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段(4)的转速不同的齿轮变速机构，所述的齿轮变速机构包括设置于上一转动轴段(4)尾端且与之同轴同步转动的第一变速齿轮(9-1)、与第一变速齿轮(9-1)啮合传动的第二变速齿轮(9-2)、与第二变速齿轮(9-2)同轴同步转动的第三变速齿轮(9-3)、及与第三齿轮(9-2)啮合传动并且设置于下一转动轴段(4)前端的与之同轴同步转动的第四变速齿轮(9-4)。
3.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：所述传动装置为用于使相邻两个转动轴段(4)的转向不同的齿轮变向机构，所述的齿轮变向机构包括设置于上一转动轴段(4)尾端且与之同轴同步转动的第一变向齿轮(10-1)、与第一变向齿轮(10-1)啮合传动的第二变向齿轮(10-2)、与第二变向齿轮(10-2)同轴同步转动的第三变向齿轮(10-3)、设置于下一转动轴段(4)前端并且与之同轴同步转动的第四变向齿轮(10-4)、以及啮合传动于第三变向齿轮(10-3)和第四变向齿轮(10-4)之间的第五变向齿轮(10-5)。
4.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：其中一部分转动轴段(4)上设置的混合搅拌板是由两个半椭圆形板小头端相互连接组成的第一混合搅拌板(5-1)；其中另一部分转动轴段(4)上设置的混合搅拌板是由一个椭圆形板组成的第二混合搅拌板(5-2)；第一混合搅拌板(5-1)和第二混合搅拌板(5-2)沿反应管体(1)轴向方向依次交错设置。
5.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：
其中至少一个原料进料口(2)为用于与碳酸乙烯酯原料供料装置连接的碳酸乙烯酯进料口(2-1)，其余的原料进料口(2)为用于与其它电解液制备原料供料装置连接的其它原料进料口(2-2)；所述的碳酸乙烯酯进料口(2-1)与反应管体(1)的连接位置位于其它原料进料口(2-2)之后；且位于碳酸乙烯酯进料口(2-1)之后的混合搅拌板上均设有穿透混合搅拌板的微孔(8)。
6.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：所述的反应管体(1)与水平面的倾斜角度为20-30°。
7.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：所述的反应管体(1)的长为15米-16米，直径为0.5-1米。
8.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：各原料进料口(2)中均设有用于控制原料进料速度的流量计。
9.根据权利要求1所述的一种电解液管式反应器，其特征在于：所述的出料口(3)中设有过滤网(11)。
10.使用权利要求1-9任意一项所述的一种电解液管式反应器的反应方法，其特征在于：包括以下步骤：
将存储各种电解液制备原料的原料罐与对应的原料进料口(2)连接，按照需要的剂量将原料通过各原料进料口(2)投入反应管体(1)中，然后开动电机(7)驱动各转动轴段(4)转动，位于反应管体(1)空腔内的混合搅拌板开始随着转动轴段(4)的转动而转动，使反应管体(1)里的原料形成旋流，使加入反应管体(1)里各种原料一边搅拌混合均匀一边向出料口(3)处流动，最后混合均匀的电解液从出料口(3)中流出。
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CN206027504U (zh) * 2016-08-29 2017-03-22 宁德市凯欣电池材料有限公司 电解液管式反应器

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