CN108283915A - 一种钒电解液反应装置及钒电解液生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钒电解液反应装置及钒电解液生产系统，涉及机械设备技术领域。该钒电解液反应装置包括反应釜、空气压缩机、输水管路和输气管路，反应釜上设置有固体加料口、搅拌装置、出料口和用于加入硫酸的液体加料口；固体加料口和液体加料口均位于反应釜的顶壁上，搅拌装置的搅拌叶片位于反应釜的腔体底部，输水管路的出水口位于反应釜的内腔中，输气管路的出气口位于反应釜内腔靠近底部的一端；液体加料口对应的加料管路的直径为DN40‑DN60。该钒电解液生产系统，包括上述钒电解液反应装置，二者都可以有效减少单位时间内硫酸的加入质量，有效控制反应釜内温度，降低对反应釜内衬的腐蚀，提升反应釜的使用寿命。

Description

一种钒电解液反应装置及钒电解液生产系统

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体而言，涉及一种钒电解液反应装置及钒电解液生产系统。

背景技术

在钒电池用电解液的生产过程中，高纯氧化钒(如五氧化二钒)浓硫酸和还原剂发生氧化还原反应。钒电解液四价钒母液一般都是通过沸腾的硫酸溶液来制备，反应控制也极不稳定。沸腾的硫酸溶液温度超过110℃，而通常反应釜使用中温耐酸材质的PPH内衬，该材质在超过110℃的环境下使用，老化速度明显加快，且硫酸在高温下有更强的氧化性，导致反应釜的使用寿命严重缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒电解液反应装置，旨在提升反应釜的使用寿命，降低反应过程对反应釜内衬的腐蚀。

本发明的另一目的在于提供一种钒电解液生产系统，其能够控制硫酸的加入速率，减少对反应釜内衬的腐蚀。

本发明是这样实现的：

一种钒电解液反应装置，包括反应釜、空气压缩机、输水管路和输气管路，反应釜上设置有固体加料口、搅拌装置、出料口和用于加入硫酸的液体加料口；

固体加料口和液体加料口均位于反应釜的顶壁上，且与反应釜的内腔连通，出料口位于反应釜的底部侧壁上，搅拌装置的搅拌叶片位于反应釜的腔体底部，输水管路的出水口位于反应釜的内腔中，输气管路的进气口与空气压缩机的出口连通，输气管路的出气口位于反应釜内腔靠近底部的一端；

液体加料口对应的加料管路的直径为DN40-DN60。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，反应釜包括釜体和位于釜体顶部的盖体，固体加料口、液体加料口均位于盖体上，出料口位于釜体的底部侧壁上；

搅拌装置穿过盖体后伸入至釜体的内腔中；输气管路从盖体的顶部穿过盖体后伸入至釜体的腔体底部，输水管路的一端与储水槽连通，输水管路的另一端从盖体的顶部穿过盖体，且输水管路的出水口位于釜体内腔的顶部；

盖体上还安装有液位检测装置、温度检测装置，盖体上还设置有排气口。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，输水管路的出水口安装有花洒机构，花洒机构的进水口与输水管路的出水口连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，花洒机构包括输入管路、中转帽和多个喷洒支管，输入管路的一端与输水管路的出水口连通，输入管路的另一端与中转帽相连，中转帽内形成用于输送水的输送空腔，每个喷洒支管的输入端均与输送空腔相连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，输入管路与中转帽转动连接，每个喷洒支管上均设置有多个出水孔，且出水孔的朝向一致。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，搅拌装置包括转轴、设置在转轴上的搅拌叶片和电机，电机的输出端与转轴相连，以驱动转轴转动；

转轴上还设置有多个布料板，多个布料板沿转轴的周向设置，且每个布料板均具有自由端和固定端，每个布料板均通过对应的固定端与转轴相连，每个布料板上均设置有多个布料孔；

以转轴为中心，以沿转轴的垂直方向延伸距离最短的一个布料板为半径，形成布料区域；

固体加料口和液体加料口均位于布料区域的上方。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，相邻的两个布料板之间形成用于漏料间隙，且相邻的两个布料板之间的夹角为10-30度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，釜体的内壁上还固定有多个导流板，每个导流板的一端均与釜体的内壁相连，且另一端朝釜体的底部倾斜设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每个导流板上均设置有多个导流凸起，多个导流凸起从导流板与釜体内壁相连的一端延伸至导流板的自由端。

一种钒电解液生产系统，包括上述钒电解液反应装置。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的钒电解液反应装置，其通过反应釜上的液体加料口和固体加料口加入反应原料，通过搅拌装置对反应釜腔体内的物料进行搅拌，以充分混合反应，通过输水管路输入降温用水，通过输气管路将空气压缩机输出的压缩空气通入反应釜中进行空气降温，得到的产品由反应釜的出料口输出。通过将用于加入硫酸的液体加料口对应的加料管路的直径由DN100变为DN40-DN60，可以有效减少单位时间内硫酸的加入质量，可以使反应釜内温度控制在一定范围内，降低对反应釜内衬的腐蚀，提升反应釜的使用寿命，也使反应终了温度更低，减少了反应釜等待降温的时间。本发明还提供了一种钒电解液生产系统，包括上述钒电解液反应装置，在反应过程中能够显著降低硫酸对反应釜的浸蚀，大大提高了反应釜的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明第一实施例钒电解液反应装置的结构示意图；

图2是图1中钒电解液反应装置的顶部结构示意图；

图3是本发明第二施例钒电解液反应装置的结构示意图；

图4是图3中布料板的分布结构示意图；

图5是图3中导流板的结构示意图；

图6是图3中Ⅵ区的结构示意图；

图7是图6中连接孔的内部结构示意图；

图8是图3中花洒机构的第一结构示意图；

图9是图3中花洒机构的第二结构示意图。

图标：100a-钒电解液反应装置；100b-钒电解液反应装置；110-反应釜；101-液体加料口；102-固体加料口；103-排气口；104-出料口；105-导流板；106-导流凸起；107-卡固槽；108-连接件；109-连接孔；1092-锁紧件；112-盖体；114-釜体；130-输水管路；132-花洒机构；1322-输入管路；1323-输送空腔；1324-中转帽；1326-喷洒支管；1328-出水孔；140-空气压缩机；150-输气管路；160-储水槽；120-搅拌装置；121-布料区域；122-转轴；123-电机；124-搅拌叶片；125-漏料间隙；126-布料板；128-布料孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

请参照图1和图2，本发明实施例提供了一种钒电解液反应装置100a，包括反应釜110、空气压缩机140、输水管路130和输气管路150，反应釜110上设置有固体加料口102、搅拌装置120、出料口104和用于加入硫酸的液体加料口101；固体加料口102和液体加料口101均位于反应釜110的顶壁上，且与反应釜110的内腔连通，出料口104位于反应釜110的底部侧壁上，搅拌装置120的搅拌叶片124位于反应釜110的腔体底部，输水管路130的出水口位于反应釜110的内腔中，输气管路150的进气口与空气压缩机140的出口连通，输气管路150的出气口位于反应釜110内腔靠近底部的一端；液体加料口101对应的加料管路的直径为DN40-DN60。

需要说明的是，钒电解液反应装置100a，其通过反应釜110上的液体加料口101和固体加料口102加入反应原料，通过搅拌装置120对反应釜110腔体内的物料进行搅拌，以充分混合反应，通过输水管路130输入降温用水，通过输气管路150将空气压缩机140输出的压缩空气通入反应釜110中进行空气降温，得到的产品由反应釜110的出料口104输出。通过将用于加入硫酸的液体加料口101对应的加料管路的直径由DN100变为DN40-DN60，可以有效减少单位时间内硫酸的加入质量，可以使反应釜110内温度控制在一定范围内，降低对反应釜110内衬的腐蚀，提升反应釜110的使用寿命，也使反应终了温度更低，减少了反应釜110等待降温的时间。

具体地，空气压缩机140可以为一个或两个，根据具体的需要进行设置，其结构和工作原理在此不做过多赘述。

进一步地，反应釜110包括釜体114和位于釜体114顶部的盖体112，固体加料口102、液体加料口101均位于盖体112上，出料口104位于釜体114的底部侧壁上；搅拌装置120穿过盖体112后伸入至釜体114的内腔中；输气管路150从盖体112的顶部穿过盖体112后伸入至釜体114的腔体底部，输水管路130的一端与储水槽160连通，输水管路130的另一端从盖体112的顶部穿过盖体112，且输水管路130的出水口位于釜体114内腔的顶部。将反应釜110设置为釜体114和盖体112的形式，便于进行维修和拆卸。

具体地，盖体112上还安装有液位检测装置和温度检测装置(图未示)，盖体112上还设置有排气口103。排气口103用于反应中产生的酸雾的输出，固体加料口102、液体加料口101和排气口103的个数不限，可以根据工艺需求进行调整。

进一步地，输水管路130的出水口安装有花洒机构132，花洒机构132的进水口与输水管路130的出水口连通。具体地，花洒机构132可以为常规的花洒，可以使喷淋用水均匀的喷洒出来，其个数可以设置为一个或多个。

进一步地，搅拌装置120包括转轴122、设置在转轴122上的搅拌叶片124和电机123，电机123的输出端与转轴122相连，以通过转轴122带动搅拌叶片124旋转，对物料进行搅拌。

第二实施例

请参照图3和图4，本发明实施例所提供的钒电解液反应装置100b，其实现原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。不同之处在于，本实施例中提供的钒电解液反应装置100b的搅拌装置120和花洒机构132的结构，本实施例中的结构更容易有效控制进料速率。

进一步地，搅拌装置120包括转轴122、设置在转轴122上的搅拌叶片124和电机123，电机123的输出端与转轴122相连，以驱动转轴122转动；转轴122上还设置有多个布料板126，多个布料板126沿转轴122的周向设置，且每个布料板126均具有自由端和固定端，每个布料板126均通过对应的固定端与转轴122相连，每个布料板126上均设置有多个布料孔128；以转轴122为中心，以沿转轴122的垂直方向延伸距离最短的一个布料板126为半径，形成布料区域121；固体加料口102和液体加料口101均位于布料区域121的上方。

需要说明的是，电机123带动转轴122旋转过程中，同时也带动布料板126转动，加入的固体或液体物料落到布料板126上，从布料孔128落下，加料速率可以通过电机123的转速进行调节，转动越快物料的加料速率也越快。

具体地，布料孔128的尺寸根据具体加入的物料尺寸进行调节，不易过小防止加料过程中发生物料阻塞。优选地，布料板126的尺寸相同，布料区域121为以转轴122为中心，布料板126的长度为直径的圆形区域。固体加料口102和液体加料口101均位于布料区域121的上方，使加料过程均通过布料区域121进行速率的调控。

进一步地，相邻的两个布料板126之间形成用于漏料间隙125，且相邻的两个布料板126之间的夹角为10-30度。物料落入漏料间隙125后可以直接落下进行釜体114的底部参加反应。发明人发现，通过漏料间隙125进行辅助的加料速率的调控，可以达到很好地加料速率的控制效果。

请参照图3和图5，釜体114的内壁上还固定有多个导流板105，每个导流板105的一端均与釜体114的内壁相连，且另一端朝釜体114的底部倾斜设置。

具体地，导流板105的设置可以用于承接布料板126漏下的物料，起到缓冲作用，同时导流板105还使物料经过导流板105的导流作用后从靠近搅拌叶片124的位置落下，有利于提升搅拌的均匀度。

进一步地，每个导流板105上均设置有多个导流凸起106，多个导流凸起106从导流板105与釜体114内壁相连的一端延伸至导流板105的自由端。通过导流凸起106的多次缓冲减速，可以显著降低搅拌叶片124的机械损伤；同时导流凸起106还起到了进一步调控加料速率的效果。

具体地，导流凸起106的个数不限，可以根据釜体114的尺寸进行调整。

进一步地，导流凸起106的顶部与导流板105顶壁的距离为导流凸起106的高度，靠近釜体114内壁的导流凸起106的高度大于靠近导流板105自由端的导流凸起106的高度。靠近釜体114内壁的导流凸起106主要起到调节流速的作用，可以对物料进行初步的缓存后再向下滑落进入釜体114的底部；靠近导流板105自由端的导流凸起106主要起到缓冲作用，使落下时的速率不宜过大，降低对搅拌叶片124的损伤。

进一步地，釜体114上还设置有维修孔(图未示)，导流板105与釜体114内壁可拆卸连接，布料板126与转轴122可拆卸连接。当不需要导流板105或布料板126时可以通过开启维修孔将二者拆卸下来，方便设备的维护工作。

具体地，布料板126与转轴122可拆卸连接方式不限，可以围成常用的螺纹连接的方式，连接稳固，拆卸方便。

进一步地，请结合图6，釜体114内壁上对应导流板105的位置设置有卡固槽107，卡固槽107与导流板105的尺寸相适应；导流板105与釜体114相连的一端设置有连接件108，卡固槽107的底壁上设置有与连接件108相配合的连接孔109。通过将导流板105的一端放入卡固槽107中，并通过连接件108与连接孔109固定即可实现导流板105与釜体114的可拆卸连接。

具体地，请结合图7，连接件108可以为圆柱形结构，连接孔109可以为圆形孔状结构，连接孔109内可以设置多个锁紧件1092。锁紧件1092一端与连接孔109的内壁固定，另一端弯曲向连接孔109的内腔延伸，当连接件108伸入连接孔109中后，锁紧件1092发生形变从而将导流板105锁紧，防止脱落。

进一步地，请参照图3、图8和图9，花洒机构132包括输入管路1322、中转帽1324和多个喷洒支管1326，输入管路1322的一端与输水管路130的出水口连通，输入管路1322的另一端与中转帽1324相连，中转帽1324内形成用于输送水的输送空腔1323，每个喷洒支管1326的输入端均与输送空腔1323相连通。

进一步地，输入管路1322与中转帽1324转动连接，每个喷洒支管1326上均设置有多个出水孔1328，且出水孔1328的朝向一致。

需要说明的是，降温用水从输水管路130进入输入管路1322，由中转帽1324上的输送空腔1323进入多个喷洒支管1326，并从多个出水孔1328喷出，由于出水孔1328的朝向一致流体的反作用力方向也一致，可以驱动中转帽1324转动，使喷洒的效果更加均匀。

具体地，输入管路1322与中转帽1324转动连接可以通过设置转动轴和转动孔的方式，此部分为现有技术在此不做过多赘述。对于花洒机构132的其他部件如轴承的结构，在此也不做过多赘述。

本发明实施例还提供了一种钒电解液生产系统，包括上述钒电解液反应装置，在反应过程中能够显著降低硫酸对反应釜的浸蚀，大大提高了反应釜的使用寿命。

综上所述，本发明提供了一种钒电解液反应装置，其通过反应釜上的液体加料口和固体加料口加入反应原料，通过搅拌装置对反应釜腔体内的物料进行搅拌，以充分混合反应，通过输水管路输入降温用水，通过输气管路将空气压缩机输出的压缩空气通入反应釜中进行空气降温，得到的产品由反应釜的出料口输出；通过将用于加入硫酸的液体加料口对应的加料管路的直径由DN100变为DN40-DN60，可以有效减少单位时间内硫酸的加入质量，可以使反应釜内温度控制在一定范围内，降低对反应釜内衬的腐蚀，提升反应釜的使用寿命，也使反应终了温度更低，减少了反应釜等待降温的时间。

本发明还提供了一种钒电解液生产系统，包括上述钒电解液反应装置，在反应过程中能够显著降低硫酸对反应釜的浸蚀，大大提高了反应釜的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种钒电解液反应装置，其特征在于，包括反应釜、空气压缩机、输水管路和输气管路，所述反应釜上设置有固体加料口、搅拌装置、出料口和用于加入硫酸的液体加料口；

所述固体加料口和所述液体加料口均位于所述反应釜的顶壁上，且与所述反应釜的内腔连通，所述出料口位于所述反应釜的底部侧壁上，所述搅拌装置的搅拌叶片位于所述反应釜的腔体底部，所述输水管路的出水口位于所述反应釜的内腔中，所述输气管路的进气口与所述空气压缩机的出口连通，所述输气管路的出气口位于所述反应釜内腔靠近底部的一端；

所述液体加料口对应的加料管路的直径为DN40-DN60。

2.根据权利要求1所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述反应釜包括釜体和位于所述釜体顶部的盖体，所述固体加料口、所述液体加料口均位于所述盖体上，所述出料口位于所述釜体的底部侧壁上；

所述搅拌装置穿过所述盖体后伸入至所述釜体的内腔中；所述输气管路从所述盖体的顶部穿过所述盖体后伸入至所述釜体的腔体底部，所述输水管路的一端与储水槽连通，所述输水管路的另一端从所述盖体的顶部穿过所述盖体，且所述输水管路的出水口位于所述釜体内腔的顶部；

所述盖体上还安装有液位检测装置、温度检测装置，所述盖体上还设置有排气口。

3.根据权利要求2所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述输水管路的出水口安装有花洒机构，所述花洒机构的进水口与所述输水管路的出水口连通。

4.根据权利要求3所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述花洒机构包括输入管路、中转帽和多个喷洒支管，所述输入管路的一端与所述输水管路的出水口连通，所述输入管路的另一端与所述中转帽相连，所述中转帽内形成用于输送水的输送空腔，每个所述喷洒支管的输入端均与所述输送空腔相连通。

5.根据权利要求4所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述输入管路与所述中转帽转动连接，每个所述喷洒支管上均设置有多个出水孔，且所述出水孔的朝向一致。

6.根据权利要求2所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述搅拌装置包括转轴、设置在转轴上的搅拌叶片和电机，所述电机的输出端与所述转轴相连，以驱动所述转轴转动；

所述转轴上还设置有多个布料板，多个所述布料板沿所述转轴的周向设置，且每个所述布料板均具有自由端和固定端，每个所述布料板均通过对应的所述固定端与所述转轴相连，每个所述布料板上均设置有多个布料孔；

以所述转轴为中心，以沿所述转轴的垂直方向延伸距离最短的一个所述布料板为半径，形成布料区域；

所述固体加料口和所述液体加料口均位于所述布料区域的上方。

7.根据权利要求6所述的钒电解液反应装置，其特征在于，相邻的两个所述布料板之间形成用于漏料间隙，且相邻的两个所述布料板之间的夹角为10-30度。

8.根据权利要求7所述的钒电解液反应装置，其特征在于，所述釜体的内壁上还固定有多个导流板，每个所述导流板的一端均与所述釜体的内壁相连，且另一端朝所述釜体的底部倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的钒电解液反应装置，其特征在于，每个所述导流板上均设置有多个导流凸起，多个所述导流凸起从所述导流板与所述釜体内壁相连的一端延伸至所述导流板的自由端。

10.一种钒电解液生产系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的钒电解液反应装置。