CN114931804A - 一种共沉淀反应系统及其出清系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共沉淀反应系统及其出清系统，采用了整体可移动式出清模块，能够极大的方便出清系统的现场安装。其中的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座、清液输送及滤芯反冲洗管道系统、功能容器设备组，其中，反冲器的反冲介质输入结构包含反冲液输入结构和压缩气体输入结构，且所述反冲器的外壳上还设有反冲液溢流口，反冲液溢流口通过反冲液溢流管连接至所述清液输送总管的输出口，则所述清液输送总管的输出口整体高于所述反冲液溢流口且所述反冲液溢流管上设有上升段。

Description

一种共沉淀反应系统及其出清系统

技术领域

本申请实施例涉及共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统适用于二次电池正极材料前驱体的制备，尤其适用于锂离子电池正极材料三元前驱体的制备。

背景技术

化学共沉淀法在液相化学合成粉体材料中应用较为广泛，一般是原料溶液中添加适当的沉淀剂，使溶液中已经混合均匀的各组分按化学计量比共同沉淀出来，或在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再把它煅烧分解制备出目标产品。采用该工艺可根据实验条件对产物的粒度、形貌进行调控，产物中的有效组分可达到原子、分子级别的均匀混合。

目前，锂离子二次电池正极材料三元前驱体的制备是化学共沉淀法在新能源产业的重要应用。制备过程中，将硫酸镍(或氯化镍)、硫酸钴(或氯化钴)、硫酸锰(或氯化锰)配置成一定摩尔浓度的混合盐溶液，将氢氧化钠配置成一定摩尔浓度的碱溶液，用一定浓度的氨水作为络合剂，再将混合盐溶液、碱溶液和络合剂以一定的流量加入反应釜，控制反应釜的搅拌速率，反应浆料的温度和pH值，以及反应气氛(目前一般要求反应过程在氮气保护下完成)等，使盐、碱发生中和反应生成三元前驱体晶核并逐渐长大，当粒度达到预定值后，将反应产物过滤、洗涤、干燥，得到三元前驱体。可见，反应过程中需要控制的工艺参数较多，主要包括：盐和间的浓度、氨水浓度、盐溶液和碱溶液加入反应釜的速率、反应温度、反应过程的pH值、搅拌速率、反应时间、反应浆料固含量、反应气氛等等。三元前驱体制备完成后，再将三元前驱体与锂源按一定比例混合均匀，然后再进行煅烧，再将冷却后的物料进行破碎、粉碎、分级和干燥，得到锂离子二次电池正极材料。

为便于生产，目前还在反应釜旁部署了过滤浓缩器，实施“釜外浓缩”。在反应釜运行过程中，随着反应原料(盐溶液、碱溶液、氨水)加入反应釜，反应釜中的部分反应浆料进入过滤浓缩器，过滤浓缩器中安装有滤芯并设有搅拌结构，通过滤芯对反应浆料进行过滤后可从过滤浓缩器输出清液，清液作为母液可重新用于反应，而过滤浓缩器中的浓缩液则通过已浓缩浆料回流结构返回反应釜。过滤浓缩器中的搅拌结构一般包括位于过滤浓缩器中的主轴和安装在主轴上的搅拌桨，主轴由过滤浓缩器外部的电机带动，滤芯间隔布置在搅拌桨外围，当搅拌桨旋转时可以对浆料进行搅拌，防止浆料中的颗粒物沉降并延长滤芯上滤饼形成时间。但上述过滤浓缩器的内部结构设计导致过滤浓缩器体积较大，使得反应浆料在反应釜体外的过滤浓缩器中停留时间较长，而反应过程又受到多种工艺参数影响，一旦环境发生变化就会影响反应，因此，当浆料在过滤浓缩器中停留时间较长时，就会影响反应和三元前驱体粒度的一致性。

针对单独部署过滤浓缩器后带来的问题，一种解决方案是将过滤浓缩器取消，而将滤芯直接安装在反应釜中，这时，反应釜可称为共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备。由于反应与过滤浓缩均在共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备中进行，这样，反应浆料始终处于同一环境中，杜绝了单独部署过滤浓缩器对反应的影响。但是，需要指出：共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备对滤芯的防材料破损稳定性要求更高。因为如果一旦滤芯发生材料破损，从滤芯上脱落的材料就会混入反应浆料，导致反应浆料污染。

另一方面，无论是采用单独部署过滤浓缩器的共沉淀反应系统还是采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备的共沉淀反应系统，滤芯过滤出的清液均需通过出清系统输出。目前，出清系统主要包括管道、阀门、反冲器等多个零部件，这些零部件是随着过滤浓缩器或共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备的现场安装再进行进行现场临时安装的，施工强度大、时间长，影响项目施工进度。

发明内容

本申请的实施例提供了多种共沉淀反应系统及其出清系统，采用了整体可移动式出清模块，能够极大的方便出清系统的现场安装。

第一个方面，提供了一种共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了一种整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区，所述桥架中形成功能容器类设施安装区；清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端安装有管道视镜，所述管道视镜上连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接。第一个方面的出清系统为上述共沉淀反应系统中的出清系统。

第二个方面，提供了一种共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区而另一侧形成泵类设备安装区，所述泵类设备安装区与所述桥架之间还预留有泵类设备维修操作区，所述桥架中形成功能容器类设施安装区；清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接；泵组，所述泵组安装在所述泵类设备安装区并包含沿水平横向间隔排列的正用泵和备用泵，所述正用泵与所述备用泵之间是以一个与水平纵向方向同向设置的铅锤面为对称面对称设置的，所述正用泵与所述备用泵相互并联并分别通过阀门可选择地接入所述清液输送总管而构成所述清液输送总管的一部分。第二个方面的出清系统为上述共沉淀反应系统中的出清系统。

第三个方面，提供了一种共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区而另一侧形成泵类设备安装区，所述桥架上形成功能容器类设施安装区；清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器和换热冷却器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接，所述换热冷却器中设有通过换热壁彼此分隔的清液通道和冷却介质通道，所述换热冷却器的外壳上设有分别与所述清液通道的两端连接的清液入口和清液出口，所述换热冷却器的外壳上还设有分别与所述冷却介质通道的两端连接的冷却介质入口和冷却介质出口，所述清液入口和所述清液出口串联在所述清液输送总管上以使得所述清液通道构成所述清液输送总管的一部分；以及泵，所述泵安装在所述泵类设备安装区，所述泵接入所述清液输送总管而构成所述清液输送总管的一部分，且所述泵相对于所述换热冷却器而言位于所述清液输送总管的下游。第三个方面的出清系统为上述共沉淀反应系统中的出清系统。

第四个方面，提供了一种共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区，所述桥架上形成功能容器类设施安装区；清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接；其中，所述反冲器的反冲介质输入结构包含反冲液输入结构和压缩气体输入结构，且所述反冲器的外壳上还设有反冲液溢流口，所述反冲液溢流口通过反冲液溢流管连接至所述清液输送总管的输出口，则所述清液输送总管的输出口整体高于所述反冲液溢流口且所述反冲液溢流管上设有上升段。第四个方面的出清系统为上述共沉淀反应系统中的出清系统。

第五个方面，提供了一种共沉淀反应系统及其出清系统。所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区，所述桥架上形成功能容器类设施安装区；清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器和汽液分离器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述汽液分离器的外壳上分别设有汽液混合相输入结构、被分离液相输出结构和被分离气相输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接。第五个方面的出清系统为上述共沉淀反应系统中的出清系统。

上述共沉淀反应系统及其出清系统采用了整体可移动式出清模块，能够极大的方便出清系统的现场安装。

下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步的说明。本申请的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。

附图说明

构成本说明书的一部分的附图用来辅助对本申请的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书中有关的说明可用于解释本申请实施例，但不构成对本申请实施例的不当限定。

图1为本申请实施例的一种共沉淀反应系统的示意图。

图2为图1所示系统中过滤浓缩器组件的示意图。

图3为图2所示组件中过滤浓缩器的内部示意图。

图4为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。

图5为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。

图6为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。

图7为本申请实施例一种共沉淀反应系统中出清系统的三维结构图。

图8为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。

图9为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。

图10为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。

图11为图10所示系统隐藏电气箱后的三维结构图。

图12为图7所示系统的主示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本申请。在结合附图对本申请进行说明前，需要特别指出的是：

在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。此外，在可能的情况下，这些技术方案、技术特征及有关的组合均可以被赋予特定的技术主题而被相关专利所保护。

下述说明中涉及到的本申请的实施例通常仅是一部分实施例而不是全部实施例，基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。

关于本说明书中术语和单位：本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。另外，本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“反应釜”不必理解为单个反应釜，也可以理解为包含主反应釜和次反应釜在内的整体，或者包含反应釜与陈化釜在内的整体。其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供相关内容得到合理的解释。

本申请的申请人在提出本申请以前，针对锂离子二次电池正极材料三元前驱体的制备，已研发了两种共沉淀反应系统。下面先对这两种共沉淀反应系统进行简要说明，以便充分理解本申请。为便于描述，下面将这两种共沉淀反应系统分别命名为第一共沉淀反应系统和第二共沉淀反应系统。

第一共沉淀反应系统

第一共沉淀反应系统主要包括：共沉淀反应单元和过滤浓缩单元。需要时(这主要取决于申请人实际对外售卖的产品范围)，过滤浓缩单元还可以包含下述的出清系统。

所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构。

所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通。

此外，过滤浓缩器中还设有搅拌结构。过滤浓缩器中的搅拌结构包括位于过滤浓缩器中的主轴和安装在主轴上的搅拌桨，主轴由过滤浓缩器外部的电机带动。过滤浓缩器中的滤芯则间隔布置在搅拌桨外围，当搅拌桨旋转时可以对浆料进行搅拌，防止浆料中的颗粒物沉降同时延长滤芯上滤饼形成时间。

其中，所述待浓缩浆料出料结构用于与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀出清系统反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接。

上述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构、已浓缩浆料回流结、待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构、清液出料结构分别可以包含对应的管路接口，需要时管路接口上还设有阀门。

锂离子二次电池正极材料三元前驱体的制备制备过程中，将硫酸镍(或氯化镍)、硫酸钴(或氯化钴)、硫酸锰(或氯化锰)配置成一定摩尔浓度的混合盐溶液，将氢氧化钠配置成一定摩尔浓度的碱溶液，用一定浓度的氨水作为络合剂，再将混合盐溶液、碱溶液和络合剂通过原料进料结构以一定的流量加入反应釜，控制反应釜的搅拌速率，反应浆料的温度和pH值，以及反应气氛(目前一般要求反应过程在氮气保护下完成)等，使盐、碱发生中和反应生成三元前驱体晶核并逐渐长大。在反应釜运行过程中，随着反应原料加入反应釜，反应釜中的部分反应浆料被抽入过滤浓缩器，过滤浓缩器中安装有滤芯并设有搅拌结构，通过滤芯对反应浆料进行过滤后可从过滤浓缩器输出清液，清液作为母液可重新用于反应，而过滤浓缩器中的浓缩液则通过已浓缩浆料回流结构返回反应釜。过滤浓缩时，过滤浓缩器中的搅拌桨旋转对浆料进行搅拌，防止浆料中的颗粒物沉降并延长滤芯上滤饼形成时间。

第一共沉淀反应系统的缺陷包括：第一，过滤浓缩器的内部结构设计导致过滤浓缩器体积较大，使得反应浆料在反应釜体外的过滤浓缩器中停留时间较长，而反应过程又受到多种工艺参数影响，一旦环境发生变化就会影响反应，因此，当浆料在过滤浓缩器中停留时间较长时，就会影响反应和三元前驱体粒度的一致性。第二，处理高浓度浆料时滤芯表面滤芯形成时间较短，过滤通量迅速降低。第三，浆料形成滤饼后长时间得不到分散，导致这部分颗粒团聚，影响产品形貌的一致性。第四，过滤浓缩器的罐体和搅拌结构体积较大，导致制造使用成本较高。第五，搅拌结构的电机功率大，能耗高。

第二共沉淀反应系统

针对第一共沉淀反应系统单独部署过滤浓缩器后带来的问题，第二共沉淀反应系统将过滤浓缩器取消，并将过滤浓缩器的滤芯直接安装在反应釜中。这时，反应釜可称为共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备。

具体而言，所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔。

所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接。

由于反应与过滤浓缩均在共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备中进行，这样，反应浆料始终处于同一环境中，杜绝了单独部署过滤浓缩器对反应的影响。但是，需要指出：共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备对滤芯的防材料破损稳定性要求更高。因为如果一旦滤芯发生材料破损，从滤芯上脱落的材料就会混入反应浆料，导致反应浆料污染。

此外，第二共沉淀反应系统并不能解决共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备处理高浓度浆料时滤芯表面滤芯形成时间较短，过滤通量迅速降低；浆料形成滤饼后长时间得不到分散，导致这部分颗粒团聚，影响产品形貌的一致性；共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备的罐体和搅拌结构体积较大，导致制造使用成本较高；搅拌结构的电机功率大，能耗高等问题。

此外，无论是第一共沉淀反应系统还是第二共沉淀反应系统，滤芯过滤出的清液均需通过出清系统输出。目前，出清系统主要包括管道、阀门、反冲器等多个零部件，这些零部件是随着过滤浓缩器或共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备的现场安装再进行进行现场临时安装的，施工强度大、时间长，影响项目施工进度。

于是，本申请提出以下实施例，将针对上述至少一种问题，给出对应的解决方案。

第三共沉淀反应系统

一种共沉淀反应系统，包括共沉淀反应单元和过滤浓缩单元。需要时(这主要取决于申请人实际对外售卖的产品范围)，过滤浓缩单元还可以包含下述的出清系统。

所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构。

所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通。

其中，所述待浓缩浆料出料结构用于与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接。

在所述过滤浓缩器中，所述滤芯具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，所述滤芯的过滤面的面积基本由所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积确定，所述第一边缘的长度的方向与所述过滤浓缩器的外壳的中心轴线的方向一致，所述待浓缩浆料进料结构与所述已浓缩浆料出料结构分别设置在所述过滤浓缩器的外壳上位于所述中心轴线方向上的两端的部位并分别与原液腔两端导通。

并且，若以与所述中心轴线垂直并与所述滤芯的过滤面相交的平面为横截面，则：在所述横截面上，所述原液腔以第一图形的形式分布，所述第一图形为封闭图形，所述封闭图形的形状为圆形、环形或多边形，所述横截面上位于所述过滤浓缩器的外壳内且除所述第一图形外的区域基本上由第二图形和第三图形组成，所述清液腔以所述第二图形的形式分布，所述滤芯的过滤材料以所述第三图形的形式分布，并且，所述中心轴线在所述横截面上的对应中心点靠近或位于所述第一图形、第二图形或第三图形中。

方式一

图1为本申请实施例的一种共沉淀反应系统的示意图。图2为图1所示系统中过滤浓缩器组件的示意图。图3为图2所示组件中过滤浓缩器的内部示意图。如图1-3所示，一种共沉淀反应系统，包括共沉淀反应单元(图中未示出)和过滤浓缩单元。

所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构A和已浓缩浆料回流结构B，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构A和已浓缩浆料回流结构B分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构。

所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器10，所述过滤浓缩器10具有外壳11和滤芯12，所述滤芯12在所述过滤浓缩器的外壳11中形成原液腔13和清液腔14，所述过滤浓缩器10的外壳11上分别设有待浓缩浆料进料结构15、已浓缩浆料出料结构16和清液出料结构17，所述待浓缩浆料进料结构15和所述已浓缩浆料出料结构16分别与所述原液腔13连通，所述清液出料结构17与所述清液腔14连通。

其中，所述待浓缩浆料出料结构A用于与所述待浓缩浆料进料结构15连接，所述已浓缩浆料出料结构16用于与所述已浓缩浆料回流结构B连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构17用于与出清系统200连接。

具体而言，所述过滤浓缩单元包含N个过滤浓缩器组件100，所述N为≥1的整数，所述过滤浓缩器组件100由多个过滤浓缩器10连接而成，所述过滤浓缩器10为管式过滤浓缩器10’。

所述管式过滤浓缩器10’具有管状的外壳11以及形状大小与所述外壳11中的管道相适配的滤芯12，所述滤芯12中设有轴向通道12A，所述轴向通道12A构成所述原液腔13或所述清液腔14。

当所述轴向通道12A构成所述原液腔13时，所述外壳11中的管道与所述滤芯12之间形成所述清液腔14。当所述轴向通道12A构成所述清液腔14时，所述外壳11中的管道与所述滤芯12之间形成所述原液腔13。

此外，所述过滤浓缩器组件100中的管式过滤浓缩器10’的待浓缩浆料进料结构15和已浓缩浆料出料结构16依次首尾连接从而使这些管式过滤浓缩器10’的原液腔13串联为一个流动通路，所述流动通路中为首的待浓缩浆料进料结构15与所述待浓缩浆料出料结构A连接，末尾的已浓缩浆料出料结构16与所述已浓缩浆料回流结构B连接。

如图2-3所示，在一种具体实施方式中，滤芯12是一个管状滤芯，因此，所述轴向通道12A即为该管状滤芯的内部管道，该内部管道构成原液腔13。所述管式过滤浓缩器10’的外壳11的壁上设有所述清液出料结构。

针对上述管状滤芯，可以认为，该管状滤芯具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，其中，第一边缘可以看成由管状滤芯内部管道构成的圆柱面的母线(与管式过滤浓缩器10’的外壳11的中心轴线的方向一致)，第二边缘可以看成管状滤芯内部管道构成的圆柱面的底边或顶边形成的圆。在这里，管状滤芯的过滤面积等于所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积。

上述实施例的共沉淀反应系统通过对过滤浓缩器结构的重新设计，取消了原有的搅拌结构，可通过使浆料沿过滤浓缩器的外壳的中心轴线方向在过滤浓缩器的原液腔中流动来避免浆料中的颗粒物堵塞原液腔，延长滤芯上滤饼形成时间。此外，管式过滤浓缩器10’可以显著缩小过滤浓缩器直径，有效降低反应浆料在反应釜体外的过滤浓缩器中停留时间，大大减小单独部署过滤浓缩器对反应影响，保证三元前驱体粒度的一致性。

优选的，如图2所示，所述过滤浓缩器组件100中的管式过滤浓缩器10’平行间隔排列设置，相邻管式过滤浓缩器10’之间的待浓缩浆料进料结构15与已浓缩浆料出料结构16通过弯头101连接从而使相邻管式过滤浓缩器10’之间的原液腔13串联。这样，就使得过滤浓缩器组件100结构更为紧凑，减小过滤浓缩器组件100的空间占用。

另外，所述过滤浓缩器组件100中的弯头101最好呈水平设置。这主要是因为，浆料中含有固相颗粒，如果弯头101呈竖直设置，容易导致固相颗粒完全堵死弯头101；当弯头101呈水平设置时，即使固相颗粒在弯头101中沉淀，也会在水平设置的弯头101中分层而在弯头101上部流出一定流动空间。

当过滤浓缩器组件100中的弯头101呈水平设置时，显然，过滤浓缩器组件100也是呈水平设置的。这样，当所述过滤浓缩单元包含2个以上过滤浓缩器组件时，所述2个以上过滤浓缩器组件将呈上下排列。

可选的，同一过滤浓缩器组件100中不同管式过滤浓缩器10’的清液出料结构17可汇流在一起并形成一组清液出料结构；所述一组清液出料结构17对应一组滤芯12，所述出清系统200按照滤芯12的组别对同一组别的滤芯12同时进行反冲再生。

或者，不同过滤浓缩器组件100中不同管式过滤浓缩器10’的清液出料结构17汇流在一起并形成一组清液出料结构；所述一组清液出料结构17对应一组滤芯12，所述出清系统200按照滤芯12的组别对同一组别的滤芯12同时进行反冲再生。

具体的，如图1所示，在这里采用了将不同过滤浓缩器组件100中不同管式过滤浓缩器10’的清液出料结构17汇流在一起并形成一组清液出料结构的方式。并且，如果将过滤浓缩器组件100中的不同管式过滤浓缩器10’按照顺序编号，则一组清液出料结构连接是不同过滤浓缩器组件100中同一序号的管式过滤浓缩器10’，可便于后续对各管式过滤浓缩器10’中原液腔13与清液腔14之间的压差的控制。

更具体的，所述出清系统200包含清液输送及滤芯反冲洗管道系统210，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210包含与所述滤芯12的组别一一对应的清液输送管211以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管212，所述清液输送管211的输出端通过一对一设置的控制阀213与清液输送总管215连接，所述清液输送管211的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管212的输入端通过一对一设置的控制阀214与反冲介质输送总管216连接，所述反冲介质输送管212的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接。

此外，所述出清系统200还包含反冲器217，所述反冲器217的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管216连接。

上述出清系统200既可以实现清液的输送，也可以实现按照滤芯12的组别对同一组别的滤芯12同时进行反冲再生。

另外，还可在每一个过滤浓缩器组件100与所述待浓缩浆料出料结构之间均设置流量调节装置102，并且，每一个清液输送211管上位于该清液输送管211上的控制阀213与清液输送总管215之间均设有背压控制装置218。

其中，流量调节装置102可以采用流量调节阀。背压控制装置218同样可采用可调节流量的阀门，这样，通过调节阀门的开度就可以对清液输送管211上的背压进行调节。

由于在每一个过滤浓缩器组件100与所述待浓缩浆料出料结构之间均设置流量调节装置102，因此，可以通过控制流量调节装置102使每一个过滤浓缩器组件100中通过原液腔13串联而成的流动通路的浆料流量平衡，从而使每一个过滤浓缩器组件100中过滤面上的浆料流速相近，保证每一个过滤浓缩器组件100中过滤面的抗污染性能。

在使每一个过滤浓缩器组件100中通过原液腔13串联而成的流动通路的浆料流量平衡后，再通过调节各背压控制装置218，可以使得不同过滤浓缩器组件100中同一序号的管式过滤浓缩器10’内原液腔13与清液腔14之间的压差大致相同。当使得不同过滤浓缩器组件100中同一序号的管式过滤浓缩器10’内原液腔13与清液腔14之间的压差大致相同时，不同过滤浓缩器组件100中同一序号的管式过滤浓缩器10’的运行状况相似，当按照滤芯12的组别对同一组别的滤芯12同时进行反冲再生时，对不同过滤浓缩器组件100中同一序号的管式过滤浓缩器10’的滤芯的反冲再生效果更均衡。

可选的，共沉淀反应系统还可以包括汽液分离器103，所述汽液分离器103的外壳上分别设有汽液混合相输入结构、被分离液相输出结构和被分离气相输出结构，所述汽液混合相输入结构与所述已浓缩浆料出料结构连接，所述被分离液相输出结构与所述已浓缩浆料回流结构B连接。

可选的，共沉淀反应系统还可以包括回流管104，所述回流管104的一端与所述待浓缩浆料进料结构A连接，另一端与所述已浓缩浆料出料结构连接；所述回流管104上至少设有阀门和换热冷却器105中的阀门。

通过回流管104可以将浆料返回过滤浓缩单元进一步进行过滤浓缩。浓缩过程中浆料温度升高，可通过换热冷却器105进行降温。

此外，所述共沉淀反应单元与所述过滤浓缩单元之间设有进料泵106。

方式二

图4为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。图5为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。图6为本申请实施例一种共沉淀反应系统中过滤浓缩器的横截面示意图。

如图4所示，该实施例中，是将上一实施中的滤芯12从管状滤芯更换为多通道滤芯。多通道滤芯中设有多个所述轴向通道12A。

可以认为，该多通道滤芯同样具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，其中，第一边缘可以看成由多通道滤芯任一内部管道构成的圆柱面的母线(与管式过滤浓缩器10’的外壳11的中心轴线的方向一致)，第二边缘可以看成多通道滤芯中任一内部管道构成的圆柱面的底边或顶边形成的圆。在这里，多通道滤芯的过滤面积等于所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积再乘以轴向通道12A的数量。

多通道滤芯的过滤面积较大，因此，管式过滤浓缩器10’的外壳11的直径可以适应性增大。

方式三

如图5所示，该实施例中，滤芯12采用了一种环管形滤芯，即具有内外两层过滤面，内外两层过滤面之间为原液腔13。内层过滤面中以及外层过滤面与外壳11之间为净液腔14。

可以认为，该环管形滤芯同样具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，其中，第一边缘可以看成由外层过滤面或内层过滤面构成的圆柱面的母线(与管式过滤浓缩器10’的外壳11的中心轴线的方向一致)，第二边缘可以看成外层过滤面或内层过滤面构成的圆柱面的底边或顶边形成的圆。环管形滤芯的过滤面积等于外层过滤面对应所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积再加上内层过滤面对应所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积。

方式四

如图6所示，该实施例中，滤芯12采用了一种板式滤芯，板式滤芯将外壳11分隔为多个腔体，部分腔体为原液腔13，部分腔体为净液腔14。

可以认为，该板式滤芯同样具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，其中，第一边缘可以看成板式滤芯的长度(与管式过滤浓缩器10’的外壳11的中心轴线的方向一致)，第二边缘可以看成板式滤芯的宽度。板式滤芯的过滤面积等第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积再乘以板式滤芯的数量。

总之，第三共沉淀反应系统的过滤浓缩器可以概括为：在过滤浓缩器中，所述滤芯具有相互垂直的第一边缘与第二边缘，所述滤芯的过滤面的面积基本由所述第一边缘的长度与所述第二边缘的长度的乘积确定，所述第一边缘的长度的方向与所述过滤浓缩器的外壳的中心轴线的方向一致，所述待浓缩浆料进料结构与所述已浓缩浆料出料结构分别设置在所述过滤浓缩器的外壳上位于所述中心轴线方向上的两端的部位并分别与原液腔两端导通。并且，若以与所述中心轴线垂直并与所述滤芯的过滤面相交的平面为横截面，则：在所述横截面上，所述原液腔以第一图形的形式分布，所述第一图形为封闭图形，所述封闭图形的形状为圆形、环形或多边形，所述横截面上位于所述过滤浓缩器的外壳内且除所述第一图形外的区域基本上由第二图形和第三图形组成，所述清液腔以所述第二图形的形式分布，所述滤芯的过滤材料以所述第三图形的形式分布，所述中心轴线在所述横截面上的对应中心点靠近或位于所述第一图形、第二图形或第三图形中。

第四共沉淀反应系统

针对目前出清系统需现场临时安装，施工强度大、时间长，影响项目施工进度的问题，对出清系统进行了重新设计，提出一种整体可移动式出清模块。采用该整体可移动式出清模块的出清系统可用于上述任意共沉淀反应系统中。当出清系统用于不同共沉淀反应系统时，出清系统的构成可能有所差异，但总体结构类似。

图7为本申请实施例一种共沉淀反应系统中出清系统的三维结构图。图8为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。图9为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。图10为图7所示系统在另一角度下的三维结构图。图11为图10所示系统隐藏电气箱后的三维结构图。图12为图7所示系统的主示意图。图7-12所示的出清系统实际是针对上述第二共沉淀反应系统设计的。当出清系统用于不同共沉淀反应系统时，总体结构依然与图7-12所示类似，但根据需要可以做局部调整。

如图7-12所示，整体可移动式出清模块具体包含：框架式支座220、清液输送及滤芯反冲洗管道系统210、功能容器设备组230等部分。

其中，所述框架式支座220包含支承底座221以及设置在所述支承底座221上的桥架222，所述支承底座221上位于所述桥架222的一侧形成管道类设施安装区223，所述桥架222中形成功能容器类设施安装区224。

所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210安装在所述管道类设施安装区223，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210包含与滤芯的组别一一对应的清液输送管211以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管212，所述清液输送管211的输出端通过一对一设置的控制阀213与清液输送总管215连接，所述清液输送管211的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管212的输入端通过一对一设置的控制阀214与反冲介质输送总管216连接，所述反冲介质输送管212的输出端与一一对应的清液输送管211的旁路连接。

上述控制阀213、控制阀214可以采用气动阀。通过控制对应的控制阀213以及控制阀214的状态，可以控制特定组别的滤芯的工作状态(过滤或反冲再生)。

所述功能容器设备组230架设在桥架222上并位于所述功能容器类设施安装区224中，所述功能容器设备组230包含反冲器231，所述反冲器231的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管216连接。反冲介质既可以为反冲气体，也可以为反冲液体。

通常，所述滤芯的组别≥2，因此，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210中的清液输送管211以反冲介质输送管212可以均沿水平横向间隔排列，以便清液输送及滤芯反冲洗管道系统210在管道类设施安装区223中布置。

由于所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210中的清液输送管211以反冲介质输送管212可以均沿水平横向间隔排列，因此，所述清液输送管211的中心轴线和与所述清液输送管211一一对应连接的反冲介质输送管212的中心轴线可位于同一竖直平面内。这样，就可以节省清液输送及滤芯反冲洗管道系统210整体的水平横向宽度。

由于所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210中的清液输送管211以反冲介质输送管212可以均沿水平横向间隔排列，为便于设置，所述清液输送总管215可具有清液输送总管水平横向延伸段，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210中的清液输送管211的输出端通过一对一设置的控制阀213与清液输送总管水平横向延伸段连接。

同理，所述反冲介质输送总管216可具有反冲介质输送总管水平横向延伸段，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统210中的反冲介质输送管212的输出端通过一对一设置的控制阀214与反冲介质输送总管水平横向延伸段连接。

在此基础上，所述反冲介质输送总管水平横向延伸段可位于所述清液输送总管水平横向延伸段的上方(如图8-9所示)，并且，所述反冲介质输送管212位于一一对应的清液输送管211的上方。这样既可以节省空间，方便管道布置，同时又可利用反冲介质输送管212对清液输送管211施加向上的力，便于对清液输送管211的定位。

这样，只需在所述支承底座221上安装结构简单的清液输送管安装定位装置217(这里的清液输送管安装定位装置217采用了管夹)，将所述清液输送管211与所述清液输送管安装定位装置217相连接，就可以对整个清液输送及滤芯反冲洗管道系统210进行支撑固定。

在上述整体可移动式出清模块结构基础上，本申请还对整体可移动式出清模块进行了以下方面的改进，这些改进可以整体的(组合的)或者部分的(单独的)应用于整体可移动式出清模块上从而实现特定功能或解决特定问题。

第一方面的改进

如图7-12所示，清液输送管211的输入端安装有管道视镜218，管道视镜218上连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口。

具体的，所述清液输送管211的输入端具有竖直段，所述管道视镜218采用立式管道视镜并安装在所述竖直段上，所述清液输入接口为所述立式管道视镜的上端口。

在清液输送管211的输入端安装管道视镜218后，可通过管道视镜218观察清液输送管211中清液的浑浊度，从而判断该清液输送管211所对应的组别的滤芯是否发生穿滤，若发生穿滤，可关闭清液输送管211上的控制阀213。

将管道视镜218安装在清液输送管211的输入端，不仅能够按照滤芯的组别来判断各组滤芯是否发生穿滤，降低排查难度，同时，由于管道视镜218靠近反冲器231，这样，可通过近距离反冲对管道视镜218进行冲洗，保证管道视镜218的能见度。

当清液输送管211的输入端具有竖直段，所述管道视镜218采用立式管道视镜并安装在所述竖直段上时，不仅方便观察，同时能够有效避免穿滤后管道视镜218发生堵塞。

第二方面的改进

如图7-12所示，支承底座221上位于所述桥架222的一侧形成管道类设施安装区223而另一侧形成泵类设备安装区225，所述泵类设备安装区225与所述桥架222之间还预留有泵类设备维修操作区226。

此外，出清系统还包括泵组240，所述泵组240安装在所述泵类设备安装区225并包含沿水平横向间隔排列的正用泵241和备用泵(图中未示出)，所述正用泵241与所述备用泵之间是以一个与水平纵向方向同向设置的铅锤面为对称面对称设置的，所述正用泵241与所述备用泵相互并联并分别通过阀门可选择地接入所述清液输送总管215而构成所述清液输送总管的一部分。

泵组240包含沿水平横向间隔排列的正用泵241和备用泵，即采用冗余设计，确保泵组240运行的稳定性。在泵类设备安装区225与所述桥架222之间巧妙预留了泵类设备维修操作区226，方便对正用泵241和/或备用泵的现场检修。此外，正用泵241与备用泵之间采用对称设计，这样既能够提高整体可移动式出清模块重量分布均匀性，减小可移动式出清模块运行振动，同时在正用泵241与备用泵之间进行切换时影响更小。

上述第二方面的改进应用于第一共沉淀反应系统、第二共沉淀反应系统和第三共沉淀反应系统意义是不同的。

当应用于第一共沉淀反应系统或第二共沉淀反应系统时，由于第一共沉淀反应系统或第二共沉淀反应系统通常在反应釜与过滤浓缩器之间安装进料泵，这时，通过上述第二方面的改进，正用泵241和备用泵可以作为出清泵，当需要将清液输送总管215的输出口抬高时(后续将会详细说明)，防止清液倒流。

当应用于第二共沉淀反应系统时，由于第一共沉淀反应系统通常需要采用“负压出清”，即需要在滤芯清液输出流路的下游设置泵来进行抽吸，此时，正用泵241和备用泵实际上为共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备的过滤浓缩运行提供了过滤压差。这时，将泵组240集成在整体可移动式出清模块上变得更为重要。这种情况下，正用泵241和备用泵优选采用软管泵。

此外，如图7-12所示，所述框架式支座221上位于所述泵类设备安装区225的两侧中与所述泵类设备维修操作区226相对的那一侧形成电气箱安装区；所述整体可移动式出清模块还包括电气箱250，所述电气箱250安装在所述电气箱安装区。

此外，所述清液输送总管215包含位于所述正用泵与所述备用泵下游的抬升段215A；所述抬升段215A上分别设有所述清液输送总管的输出口、清洗液输入口以及清洗液输出口；所述清洗液输出口通过清洗液输送管215B连接至所述反冲介质输送总管，所述清洗液输送管上设有控制阀215C；所述桥架222上朝向所述泵类设备安装区225的一侧可以设置L形悬臂222A，所述L形悬臂222A的竖直段可分别对所述清液输送总管215的输出口所在的横管段以及所述清洗液输入口所在的横管段进行连接支撑。

此外，所述功能容器设备组230中用于与所述整体可移动式出清模块外部连接的流体输送接口所述泵组240中用于与所述整体可移动式出清模块外部连接的流体输送接口统一朝向同一水平横向方向且不受到所述整体可移动式出清模块中结构的遮挡。

第三方面的改进

如图7-12所示，在第二方面的改进的基础上，所述功能容器设备组230还包含换热冷却器232，所述换热冷却器232中设有通过换热壁彼此分隔的清液通道和冷却介质通道，所述换热冷却器232的外壳上设有分别与所述清液通道的两端连接的清液入口和清液出口，所述换热冷却器232的外壳上还设有分别与所述冷却介质通道的两端连接的冷却介质入口和冷却介质出口，所述清液入口和所述清液出口串联在所述清液输送总管215上以使得所述清液通道构成所述清液输送总管215的一部分。所述换热冷却器232可以采用水作为冷却介质。

通过换热冷却器232能够对清液进行降温，破坏三元前驱体颗粒的生长条件，从而避免清液中进一步生成三元前驱体颗粒，引起清液输送总管215尤其是正用泵241和备用泵的堵塞。另外，当正用泵241和备用泵采用软管泵时，通过换热冷却器232能够对清液进行降温后可以保护软管泵中的软管，延长其使用寿命。

进一步的，所述换热冷却器232采用立式容器，所述清液入口位于所述换热冷却器的上端，所述清液出口位于所述换热冷却器232的下端，所述清液输送总管215上位于所述清液出口与所述正用泵241和备用泵之间的管段通过泵类设备维修操作区226的底部将所述清液出口与正用泵241和备用泵连接。

换热冷却器232采用立式容器后，节省占地，方便在桥架222上安装。在此基础上，将清液入口布置在所述换热冷却器232的上端，清液出口布置在所述换热冷却器232的下端，所述清液输送总管215上位于所述清液出口与正用泵241和备用泵之间的管段通过泵类设备维修操作区226的底部将所述清液出口与正用泵241和备用泵连接，可以为泵类设备维修操作区226留出尽量多的空间，方便操作。

进一步的，所述清液通道为一个立式管状结构，所述清液入口位于所述换热冷却器232的顶部并与立式管状结构的上端口连通，所述清液出口位于所述换热冷却器232的底部并与立式管状结构的下端口连通；并且，所述冷却介质通道为一个位于所述立式管状结构与所述换热冷却器232外壳之间的立式环形管道，所述冷却介质入口和冷却介质出口分别位于所述立式环形管道的上下端侧部。

此外，所述清液输送总管215上位于所述清液出口与正用泵241和备用泵之间的管段上靠近所述清液出口处连接有废水排放支路219，所述废水排放支路219处于所述整体可移动式出清模块中全部液体流路的高度最低位置，所述废水排放支路219上设有排放阀。

第四方面的改进

如图7-12所示，所述反冲器231的反冲介质输入结构包含反冲液输入结构231A和压缩气体输入结构231B，且所述反冲器231的外壳上还设有反冲液溢流口231C，所述反冲液溢流口231C通过反冲液溢流管231D连接至所述清液输送总管215的输出口，则所述清液输送总管215的输出口整体高于所述反冲液溢流口231C，且所述反冲液溢流管231D上设有上升段231E。此外，所述反冲液溢流管231D上还可以设置控制阀。

通常，所述清液输送总管215包含位于该清液输送总管下游的抬升段215A，所述清液输送总管215的输出口设置在所述抬升段215A上。

以往，反冲器231那么采用气体反冲，要么采用液体反冲，因此，反冲介质输入结构要么就是反冲液输入结构231A要么就是压缩气体输入结构231B。而在这里，反冲器231的反冲介质输入结构同时包含反冲液输入结构231A和压缩气体输入结构231B，这样，就可以在气体反冲和液体反冲之间进行选择，或者将气体反冲和液体反冲进行结合。

基于此，本申请还可以采用这种一种创新的反冲方式，即分别通过反冲液输入结构231A和压缩气体输入结构231B向反冲器231注入反冲液和压缩气体，这样，反冲器231的内部的下方为反冲液而上方为压缩气体，从而可利用压缩气体迅速推动反冲液反向回流滤芯，常规的液体反冲是利用隔膜泵提供反冲动力的，这种方式的液体反冲效果有限。但采用上述创新的反冲方式后，反冲力更大。

另外，通过控制反冲器231中反冲液的体积，可以按照每次反冲对应的滤芯的原液腔的容积之和，使得反冲液的体积刚好与该容积之和大致相当(比如将反冲液的体积控制在与该容积之和的1-1.2倍)，这样，既起到了较好的反冲效果，减小作用不大的反冲液量，从而更节省能耗。

因此，为了更好控制控制反冲器231中反冲液的体积，在所述反冲器231的外壳上设置了反冲液溢流口231C，从而控制制反冲器231中反冲液的液位高度，进而控制反冲器231中反冲液的体积。为方便设置，反冲液溢流口231C通过反冲液溢流管231D连接至所述清液输送总管215的输出口。

当在所述反冲器231的外壳上设置了反冲液溢流口231C并且反冲液溢流口231C通过反冲液溢流管231D连接至所述清液输送总管215的输出口后，为了避免压缩气体从该反冲液溢流口231C和反冲液溢流管231D泄漏，于是要求所述清液输送总管215的输出口整体高于所述反冲液溢流口231C，并且所述反冲液溢流管231D上设有上升段231E，这样可在反冲液溢流管231D内形成液封，避免压缩气体泄漏。

第五方面的改进

如图7-12所示，所述功能容器设备组还包含汽液分离器233，所述汽液分离器233的外壳上分别设有汽液混合相输入结构233A、被分离液相输出结构233B和被分离气相输出结构233C。

当上述第五方面的改进应用于第三共沉淀反应系统时，汽液分离器233与汽液分离器103可以是同一设备，这时，所述所述汽液分离器233的汽液混合相输入结构233A、被分离液相输出结构233B和被分离气相输出结构233C可按照图1所示的方式与对应的管道连接。

当上述第五方面的改进应用于第一共沉淀反应系统或第二共沉淀反应系统时，汽液分离器233的汽液混合相输入结构233A可以与所述反冲器231的压缩气体输入结构231B之间通过连通管连通，所述连通管通过送气旁路231D与压缩气源连接，所述连通管上位于所述汽液混合相输入结构233A与所述送气旁路231D之间串联有控制阀233D，所述送气旁路231D构成所述压缩气体输入结构231B的一部分。

这样，当需要释放反冲器231中的气压时，可以打开控制阀233D，反冲器231中的汽液两相物进入汽液分离器103进行汽液分离。

优选的，所述汽液混合相输入结构233A包含与所述汽液分离器233侧壁相切的汽液混合相输入管，所述连通管与所述汽液混合相输入管同轴设置。

此外，所述被分离液相输出结构233B与废水排放支路219连接。

以上对本申请的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本申请。基于本说明书的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。

Claims (10)

1.一种共沉淀反应系统，其特征在于：所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统；

当所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统时，所述第一种共沉淀反应系统采用彼此独立的共沉淀反应单元和过滤浓缩单元，并且，所述第一种共沉淀反应系统中：

所述共沉淀反应单元包含反应釜，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构，所述原料进料结构、待浓缩浆料出料结构和已浓缩浆料回流结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构；

所述过滤浓缩单元包含过滤浓缩器，所述过滤浓缩器具有外壳和滤芯，所述滤芯在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔，所述过滤浓缩器的外壳上分别设有待浓缩浆料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述待浓缩浆料进料结构和所述已浓缩反应浆料出料结构分别与所述原液腔连通，所述清液出料结构与所述清液腔连通；

所述待浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述待浓缩浆料进料结构连接，所述已浓缩浆料出料结构用于通过管道与所述已浓缩浆料回流结构连接，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构用于与出清系统连接；

当所述共沉淀反应系统采用第二种共沉淀反应系统时，所述第二种共沉淀反应系统采用共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备，并且，所述第二种共沉淀反应系统中：

所述共沉淀反应与过滤浓缩一体化设备包含组装在一起的反应釜和滤芯，所述反应釜具有外壳和内腔，所述反应釜的外壳上分别设有原料进料结构、已浓缩浆料出料结构和清液出料结构，所述反应釜的内腔中设有搅拌结构，所述滤芯安装在所述过滤浓缩器的外壳中形成原液腔和清液腔；

所述反应釜的内腔与所述原液腔连通，所述原料进料结构和已浓缩浆料出料结构分别与所述反应釜的内腔连通，所述原料进料结构用于与共沉淀反应原料供给设备连接，所述清液出料结构与所述清液腔连通，所述清液出料结构用于与出清系统连接；

无论所述共沉淀反应系统为第一种共沉淀反应系统或为第二种共沉淀反应系统，对应的出清系统均采用了整体可移动式出清模块，所述整体可移动式出清模块具体包含：

框架式支座，所述框架式支座包含支承底座以及设置在所述支承底座上的桥架，所述支承底座上位于所述桥架的一侧形成管道类设施安装区，所述桥架上形成功能容器类设施安装区；

清液输送及滤芯反冲洗管道系统，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统安装在所述管道类设施安装区，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统包含与所述滤芯的组别一一对应的清液输送管以及同样与所述滤芯的组别一一对应的反冲介质输送管，所述清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管连接，所述清液输送管的输入端连接有用于与对应滤芯的组别的清液出料结构连接的清液输入接口，所述反冲介质输送管的输入端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管连接，所述反冲介质输送管的输出端与一一对应的清液输送管的旁路连接；

功能容器设备组，所述功能容器设备组架设在所述桥架上并位于所述功能容器类设施安装区中，所述功能容器设备组包含反冲器，所述反冲器的外壳上分别设有反冲介质输入结构和反冲介质输出结构，所述反冲介质输出结构与所述反冲介质输送总管连接；

其中，所述反冲器的反冲介质输入结构包含反冲液输入结构和压缩气体输入结构，且所述反冲器的外壳上还设有反冲液溢流口，所述反冲液溢流口通过反冲液溢流管连接至所述清液输送总管的输出口，则所述清液输送总管的输出口整体高于所述反冲液溢流口，且所述反冲液溢流管上设有上升段。

2.如权利要求1所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述清液输送总管包含位于该清液输送总管下游的抬升段，所述清液输送总管的输出口设置在所述抬升段上。

3.如权利要求2所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述支承底座上位于所述桥架的另一侧形成泵类设备安装区；所述整体可移动式出清模块还包含泵，所述泵安装在所述泵类设备安装区，所述泵接入所述清液输送总管而构成所述清液输送总管的一部分，所述抬升段位于所述泵的下游。

4.如权利要求2所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述抬升段上分别设有清洗液输入口和清洗液输出口；所述清洗液输出口通过清洗液输送管连接至所述反冲介质输送总管，所述清洗液输送管上设有控制阀。

5.如权利要求2所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述桥架一侧设有L形悬臂，所述L形悬臂的竖直段可分别对所述清液输送总管的输出口所在的横管段和/或所述清洗液输入口所在的横管段进行连接支撑。

6.如权利要求1所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述滤芯的组别≥2，则所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统中的清液输送管以反冲介质输送管均沿水平横向间隔排列；所述清液输送管的中心轴线和与所述清液输送管一一对应连接的反冲介质输送管的中心轴线位于同一竖直平面内；所述清液输送总管具有清液输送总管水平横向延伸段，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统中的清液输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与清液输送总管水平横向延伸段连接；所述反冲介质输送总管具有反冲介质输送总管水平横向延伸段，所述清液输送及滤芯反冲洗管道系统中的反冲介质输送管的输出端通过一对一设置的控制阀与反冲介质输送总管水平横向延伸段连接；所述反冲介质输送总管水平横向延伸段位于所述清液输送总管水平横向延伸段的上方，并且，所述反冲介质输送管位于一一对应的清液输送管的上方；所述支承底座上安装有清液输送管安装定位装置，所述清液输送管与所述清液输送管安装定位装置相连接。

7.如权利要求1所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述功能容器设备组包含汽液分离器，所述汽液分离器的外壳上分别设有汽液混合相输入结构、被分离液相输出结构和被分离气相输出结构；所述压缩气体输入结构与所述汽液混合相输入结构之间通过连通管连通，所述连通管通过送气旁路与压缩气源连接，所述连通管上位于所述汽液混合相输入结构与所述送气旁路之间串联有控制阀,所述送气旁路构成所述压缩气体输入结构的一部分。

8.如权利要求1所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述汽液混合相输入结构包含与所述汽液分离器侧壁相切的汽液混合相输入管，所述连通管与所述汽液混合相输入管同轴设置。

9.如权利要求1所述的共沉淀反应系统，其特征在于：所述反冲液溢流管上设有控制阀。

10.一种共沉淀反应系统的出清系统，其特征在于：为如权利要求1-9中任意一项权利要求所述的共沉淀反应系统中的出清系统。

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