CN111871357A - 一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置 - Google Patents

一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其包括：主腔体，用于盛放低温的无水氢氟酸；盖体，用于对主腔体进行密封，防止通入主腔体的气体泄漏；供气凸盘，均匀嵌设于主腔体侧壁，其与主腔体呈一体化结构，且其上设有多组单向输气阀；输气装置，包括输气腔和多组均匀连接在输气腔一侧的输气管道，所述输气腔与供气凸盘及其上的单向输气阀连通；搅拌装置，包括由电机驱动的转轴和设置在转轴上的叶轮。大幅增加了气体与溶液的接触面积，同时使得气体与溶液发接触在位置上更加均匀，解决了现有通气方式的气体容易反复的与局部溶液接触，而减小与其他部分溶液接触的机会，导致反应不够充分，降低了六氟磷酸锂的合成效率的问题。

Description

一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置
技术领域
本发明应用于六氟磷酸锂制造领域，具体是一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置。
背景技术
六氟磷酸锂是电解液成分最重要的组成部分，约占到电解液总成本的43％。氟化工行业中，虽然传统产品同比降幅明显，但高端产品需求增长保持了强劲势头。尤其是六氟磷酸锂产销继续保持良好态势。随着未来新能源领域的持续扩张，六氟磷酸锂有望迎来持续爆发。未来其它的新型锂盐有望取代六氟磷酸锂。采用湿法制造六氟磷酸锂的具体步骤为将锂盐溶于无水氟化氢中形成LiF·HF溶液，然后通入PF5气体进行反应生产六氟磷酸锂结晶。经分离，干燥得到产品。整体过程中如何使锂盐溶于无水氟化氢中形成的LiF·HF溶液与PF5气体充分反应是六氟磷酸锂合成效率的关键，现有的PF5气体通入方式大多是采用曝气管将PF5气体通入溶液，或将曝气管安装于搅拌设备内部，使得搅拌时进行通气以提高气体与溶液的接触机会从而进行通气操作，但是这种方式下PF5气体与溶液的接触面积依旧不够大，且通气装置容易反复的与局部溶液接触，而减小与其他部位溶液接触的机会，导致反应不够充分，降低了六氟磷酸锂的合成效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置。
为解决上述技术问题，本发明的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其包括：
主腔体，用于盛放低温的无水氢氟酸，其通过隔板分为反应腔和操作腔；
盖体，与主腔体铰接安装，用于对主腔体进行密封，防止通入主腔体的气体泄漏；
供气凸盘，均匀嵌设于主腔体侧壁，其与主腔体呈一体化结构，且其上设有多组单向输气阀；
输气装置，包括输气腔和多组均匀连接在输气腔一侧的输气管道，所述输气腔与供气凸盘及其上的单向输气阀连通；
搅拌装置，包括由电机驱动的转轴和设置在转轴上的叶轮，所述转轴一端贯穿隔板并与其转动连接，且转轴一端与设置在操作腔的电机传动连接。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述主腔体为柱形罐体，且其侧壁为双层保温结构。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述输气管道一端通入PF5气体，经过输气腔后通过供气凸盘上设置的允许气体向内输送的单向输气阀进入反应腔。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述转轴贯穿隔板的一端连接有主锥齿轮，所述操作腔内以转轴为圆心环形对称安装有四组电机，且电机输出轴均连接有副锥齿轮，所述副锥齿轮均与主锥齿轮相啮合，电机转动通过副锥齿轮带动主锥齿轮转动达到驱动转轴转动的目的。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述转轴另一端通过安装架与主腔体转动连接。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述叶轮采用弧形叶板。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述转轴上设置的叶轮叶板的长度自下而上递增。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述供气凸盘中央贯穿设有一组单向输气阀，供气凸盘上围绕中央的单向输气阀环形均匀设有另外四组单向输气阀，且四组环形设置的单向输气阀向外张开设置输气方向与供气凸盘表面相垂直。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
1.通过利用设置在反应腔侧壁的供气凸盘和输气装置进行输气操作，使得PF5气体会从反应腔侧壁各个角度均匀通入，在通入端增大了溶液与气体的可接触点和可接触面积，配合设置搅拌装置使得锂盐充分溶于无水氢氟酸的同时，在搅拌装置的带动下LiF·HF溶液转动并产生扬水效应，使其扬水高度增加，LiF·HF溶液沿着反应腔侧壁向上扬起与反应腔侧壁的供气凸盘上的单向输气阀输出的PF5气体充分接触，与传统采用曝气管将PF5气体通入溶液，或将曝气管安装于搅拌设备内部，使得搅拌时进行通气以提高气体与溶液的接触机会从而进行通气操作相比，大幅增加了气体与溶液的接触面积，同时使得气体与溶液发接触在位置上更加均匀，解决了现有通气方式的气体容易反复的与局部溶液接触，而减小与其他部分溶液接触的机会，导致反应不够充分，降低了六氟磷酸锂的合成效率的问题。
2.通过设置叶板长度自下而上递增的叶轮使得转动过程中转轴末端即与电机传动的一端受到的扭力降低，解决了传统搅拌设备由于传动端受到的扭力过大而导致传动端断裂的问题，通过叶板长度自下而上递增的叶轮，在通过降低传动端扭力的方法达到延长搅拌装置使用寿命的目的的同时保证了搅拌装置能够产生足够的离心力对LiF·HF溶液进行搅拌使其向上扬水与供气凸盘上的单向输气阀输出的PF5气体充分接触提高反应效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明外部结构示意图；
图2为本发明内部结构示意图；
图3为本发明叶轮结构剖视图；
图4为本发明供气凸盘表面单向输气阀布局示意图。
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。
如图1-4所示，本发明提供了一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其包括：
主腔体1，用于盛放低温的无水氢氟酸，其通过隔板101分为反应腔102和操作腔103；，所述主腔体1为柱形罐体，且其侧壁为双层保温结构。
盖体2，与主腔体1铰接安装，用于对主腔体1进行密封，防止通入主腔体1的气体泄漏；
供气凸盘3，均匀嵌设于主腔体1侧壁，其与主腔体1呈一体化结构，且其上设有多组单向输气阀301；所述供气凸盘3中央贯穿设有一组单向输气阀301，供气凸盘上围绕中央的单向输气阀301环形均匀设有另外四组单向输气阀301，且四组环形设置的单向输气阀301向外张开设置输气方向与供气凸盘3表面相垂直。通过在主腔体1侧壁嵌设供气凸盘3并在供气凸盘3上设置与其表面相垂直的单向输气阀301使得主腔体1侧壁上可设置的单向输气阀301的数量明显增多，同时利用供气凸盘3突起的弧度和垂直其表面呈外张设置的单向输气阀301使得气体输入主腔体1时呈扩散状输入，增大了与溶液的接触面积，防止局部接触等不均匀接触的问题出现影响反应效率。
输气装置4，包括输气腔401和多组均匀连接在输气腔401一侧的输气管道402，所述输气腔401与供气凸盘3及其上的单向输气阀301连通；所述输气管道402一端通入PF5气体，经过输气腔401后通过供气凸盘3上设置的允许气体向内输送的单向输气阀301进入反应腔102。
搅拌装置5，包括由电机6驱动的转轴501和设置在转轴501上的叶轮502，所述转轴501一端贯穿隔板101并与其转动连接，且转轴501一端与设置在操作腔103的电机6传动连接。所述转轴501贯穿隔板101的一端连接有主锥齿轮，所述操作腔内以转轴501为圆心环形对称安装有四组电机6，且电机6输出轴均连接有副锥齿轮，所述副锥齿轮均与主锥齿轮相啮合，电机6转动通过副锥齿轮带动主锥齿轮转动达到驱动转轴501转动的目的。所述转轴501另一端通过安装架7与主腔体转动连接。，所述叶轮502采用弧形叶板。通过利用设置在反应腔102侧壁的供气凸盘3和输气装置4进行输气操作，使得PF5气体会从反应腔102侧壁各个角度均匀通入，在通入端增大了溶液与气体的可接触点和可接触面积，配合设置搅拌装置5使得锂盐充分溶于无水氢氟酸的同时，在搅拌装置5的带动下LiF·HF溶液转动并产生扬水效应，使其扬水高度增加，LiF·HF溶液沿着反应腔102侧壁向上扬起与反应腔102侧壁的供气凸盘上的单向输气阀301输出的PF5气体充分接触，与传统采用曝气管将PF5气体通入溶液，或将曝气管安装于搅拌设备内部，使得搅拌时进行通气以提高气体与溶液的接触机会从而进行通气操作相比，大幅增加了气体与溶液的接触面积，同时使得气体与溶液发接触在位置上更加均匀，解决了现有通气方式的气体容易反复的与局部溶液接触，而减小与其他部分溶液接触的机会，导致反应不够充分，降低了六氟磷酸锂的合成效率的问题。转轴501上设置的叶轮502叶板的长度自下而上递增。由于叶轮502的叶板越长叶轮502转动过程中受到的阻力越大而转轴501受到的扭力就越大，因此通过设置叶板长度自下而上递增的叶轮502使得转动过程中转轴501末端即与电机6传动的一端受到的扭力降低，解决了传统搅拌设备由于传动端受到的扭力过大而导致传动端断裂的问题，当叶轮502转动带动溶液向上扬水时，处于高位的溶液量较少且多聚集于外侧紧贴反应腔102侧壁，因此处于高位的叶板较长能够起到较好的搅拌转动扬水效果，同时，当叶轮502转动带动溶液向上扬水时，处于低位的溶液量较多且多聚集于内侧紧贴反应腔102中央，通过设置叶板长度较短的叶轮502，即减小了叶轮502受到的不必要的阻力又能够保证良好的扬水效果，通过叶板长度自下而上递增的叶轮502，在通过降低传动端扭力的方法达到延长搅拌装置使用寿命的目的的同时保证了搅拌装置能够产生足够的离心力对LiF·HF溶液进行搅拌使其向上扬水与供气凸盘3上的单向输气阀301输出的PF5气体充分接触提高反应效率。
采用装置进行六氟磷酸锂的制备时，先在无水氢氟酸所需温度下，将其通过进液口或开启盖体2的方式灌入主腔体1内，并保证其所需温度，开启盖体2将锂盐投入盛有无水氢氟酸的主腔体1内，关闭盖体2，开启电机6带动转轴501转动达到搅拌装置5工作的目的使得锂盐溶于无水氢氟酸中形成LiF·HF溶液，此时利用连通的输气管道402、输气腔401和安装于供气凸盘3上的单向输气阀301向主腔体1内通入PF5气体，转动的搅拌装置5拉动LiF·HF溶液向上扬水与多组单向输气阀301充分接触进行反应生成六氟磷酸锂。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：其包括：
主腔体，用于盛放低温的无水氢氟酸，其通过隔板分为反应腔和操作腔；
盖体，与主腔体铰接安装，用于对主腔体进行密封，防止通入主腔体的气体泄漏；
供气凸盘，均匀嵌设于主腔体侧壁，其与主腔体呈一体化结构，且其上设有多组单向输气阀；
输气装置，包括输气腔和多组均匀连接在输气腔一侧的输气管道，所述输气腔与供气凸盘及其上的单向输气阀连通；
搅拌装置，包括由电机驱动的转轴和设置在转轴上的叶轮，所述转轴一端贯穿隔板并与其转动连接，且转轴一端与设置在操作腔的电机传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述主腔体为柱形罐体，且其侧壁为双层保温结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述输气管道一端通入PF5气体，经过输气腔后通过供气凸盘上设置的允许气体向内输送的单向输气阀进入反应腔。
4.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述转轴贯穿隔板的一端连接有主锥齿轮，所述操作腔内以转轴为圆心环形对称安装有四组电机，且电机输出轴均连接有副锥齿轮，所述副锥齿轮均与主锥齿轮相啮合，电机转动通过副锥齿轮带动主锥齿轮转动达到驱动转轴转动的目的。
5.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述转轴另一端通过安装架与主腔体转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述叶轮采用弧形叶板。
7.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述转轴上设置的叶轮叶板的长度自下而上递增。
8.根据权利要求1所述的一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置，其特征在于：所述供气凸盘中央贯穿设有一组单向输气阀，供气凸盘上围绕中央的单向输气阀环形均匀设有另外四组单向输气阀，且四组环形设置的单向输气阀向外张开设置输气方向与供气凸盘表面相垂直。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024045243A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 福建省龙德新能源有限公司 用于六氟磷酸锂制备的自动配料系统及其配料方法

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