CN115784868A - 一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，具体包括以下步骤：步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，反应生成空气煤气；步骤二、将空气煤气经过水洗后送入压缩机内；步骤三、将该空气煤气和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气；步骤四、配成草酸钠悬浮液；步骤五、将过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应；步骤七、洗水滤液和浓缩后的母液一起送去浓硫酸使其达到反应所需浓度；步骤八、成品草酸的制备。本发明与现有技术相比的优点在于：本申请通过阶梯式过滤反应过程中产生的相关杂质，从而有利于提高草酸的质量。

Description

一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法

技术领域

本发明涉及钒化工技术领域，具体是指一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法。

背景技术

近年来，世界能源的紧缺及环境污染的不断加剧，对新型能源技术和高效储能系统提出新的要求。钒氧化还原液流电池，简称钒电池。是一种新型的电化学储能系统，与传统的蓄电池相比，具有可快速、大容量充放电、自放电率低和电池结构简单等特点，它是满足风能、太阳能等新型能源大规模储能的理想电源形式。

钒液流电池的活性物质溶在电解液中，因此，电解液是其核心部分。为提高电池的能量密度和使用寿命，电解质溶液既要有高的浓度，又要求有高的稳定性。如何高效、低成本地制备出高浓度、高稳定性的钒电解液是制约全钒液流电池规模化应用的重要问题。目前制备全钒液流电池用电解液的方法主要有化学法和电解法。

电池电解液在制作的过程中需要加入草酸添加剂进行还原反应，现有的草酸在制备的过程中主要存在的技术难点在于草酸钠钙化反应不完全，而且浓度越高反应效果越差导致收率低以及草酸钙酸化过程中使用单一酸化罐，酸化周期长，产量低，不易控制，特别是硫酸钙结晶状态不稳定，主要是结晶颗粒太细，和反应液容易形成胶状液而导致过滤困难，且难以实现大规模的生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上的技术缺陷，提供一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，并通过鼓风机将加压后的空气鼓入到煤气发生炉内，空气与燃烧中的焦炭反应生成空气煤气，

步骤二、将空气煤气经洗气后进入到第一水洗塔内进行水洗，水洗后的空气煤气进入到真空泵内进行加压并通过分离器进入到压缩机内；

步骤三、煤气经过压缩机的压缩并经过油分离器去除油污，将该空气煤气在预热器中和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气，经减压的甲酸钠混合气在尾气分离器中分离掉未反应的气体和水蒸气同时把合成的稀甲酸钠液体送到甲酸钠储罐内；

步骤四、将甲酸钠储罐内的稀甲酸钠液体打入蒸发室进行加热，加热浓缩后的液体经过离心机的离心作用分离得到固体甲酸钠，并将固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温脱氢生成草酸钠，迅速加入新鲜冷却溶解，通过真空吸料罐放入草酸钠槽，然后经过滤机得到的滤饼放入悬浮液配料槽中加水配成草酸钠悬浮液；

步骤五、通过离心泵将步骤四中草酸钠悬浮液泵入到钙化罐，并在钙化罐中加入氢氧化钠并通过搅拌机进行搅拌反应，搅拌反应得到的液体经过带式过滤机进行过滤，过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；

步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应，然后将反应后的液体经过带式过滤机过滤，滤液进入吸收罐，用蒸汽加热至85摄氏度并送入带有搅拌的结晶罐内；

步骤七、将步骤六中的滤液经过五次洗涤，前两次结晶后的母液、洗水送到石墨蒸发器浓缩，其余三次用新鲜水洗涤，洗水和浓缩后的母液一起送去配酸罐稀释92.3％的浓硫酸使其达到反应所需浓度；

步骤八、通过吸附罐出来的草酸溶液结晶浓缩后迸入离心机，离心后的固体草酸加入新鲜水溶解，经过过滤除杂后重新结晶，离心分离后的草酸固体用真空吸入滚筒干燥器与经过加热的热空气逆流干燥，在滚筒的尾部计量包装即成全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂，即成品草酸。

进一步地，所述步骤一中空气与燃烧中的焦炭反应生成35％的一氧化碳空气煤气。

进一步地，所述步骤三中煤气经过油分离器去除油污后通过高压水洗塔去除二氧化碳和微量的硫化氢。

进一步地，所述步骤四中固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温到400-420℃。

进一步地，所述步骤四中草酸钠悬浮液中的草酸钠含量为160-180g/L。

进一步地，所述步骤六中硫酸浓度为35％。

本申请与现有技术相比的优点在于：本申请的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法使用了控制初始反应浓度并且结合分步淘洗分步反应的生产工序，使钙化过程达到反应完全，钙化过程的收率提高到95％以上，且本申请通过阶梯式过滤反应过程中产生的相关杂质，从而有利于提高草酸的质量，同时本申请的生产效率较高，且能够实现大规模地工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，并通过鼓风机将加压后的空气鼓入到煤气发生炉内，空气与燃烧中的焦炭反应生成空气煤气，

步骤二、将空气煤气经洗气后进入到第一水洗塔内进行水洗，水洗后的空气煤气进入到真空泵内进行加压并通过分离器进入到压缩机内；

步骤三、煤气经过压缩机的压缩并经过油分离器去除油污，将该空气煤气在预热器中和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气，经减压的甲酸钠混合气在尾气分离器中分离掉未反应的气体和水蒸气同时把合成的稀甲酸钠液体送到甲酸钠储罐内；

步骤四、将甲酸钠储罐内的稀甲酸钠液体打入蒸发室进行加热，加热浓缩后的液体经过离心机的离心作用分离得到固体甲酸钠，并将固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温脱氢生成草酸钠，迅速加入新鲜冷却溶解，通过真空吸料罐放入草酸钠槽，然后经过滤机得到的滤饼放入悬浮液配料槽中加水配成草酸钠悬浮液；

步骤五、通过离心泵将步骤四中草酸钠悬浮液泵入到钙化罐，并在钙化罐中加入氢氧化钠并通过搅拌机进行搅拌反应，搅拌反应得到的液体经过带式过滤机进行过滤，过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；

步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应，然后将反应后的液体经过带式过滤机过滤，滤液进入吸收罐，用蒸汽加热至85摄氏度并送入带有搅拌的结晶罐内；

步骤七、将步骤六中的滤液经过五次洗涤，前两次结晶后的母液、洗水送到石墨蒸发器浓缩，其余三次用新鲜水洗涤，洗水和浓缩后的母液一起送去配酸罐稀释92.3％的浓硫酸使其达到反应所需浓度；

步骤八、通过吸附罐出来的草酸溶液结晶浓缩后迸入离心机，离心后的固体草酸加入新鲜水溶解，经过过滤除杂后重新结晶，离心分离后的草酸固体用真空吸入滚筒干燥器与经过加热的热空气逆流干燥，在滚筒的尾部计量包装即成全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂，即成品草酸。

在一个实施例中，步骤一中空气与燃烧中的焦炭反应生成35％的一氧化碳空气煤气。

在一个实施例中，步骤三中煤气经过油分离器去除油污后通过高压水洗塔去除二氧化碳和微量的硫化氢。

在一个实施例中，步骤四中固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温到405℃。

在一个实施例中，步骤四中草酸钠悬浮液中的草酸钠含量为160-180g/L。

在一个实施例中，步骤六中硫酸浓度为35％。

实施例2

一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，并通过鼓风机将加压后的空气鼓入到煤气发生炉内，空气与燃烧中的焦炭反应生成空气煤气，

步骤二、将空气煤气经洗气后进入到第一水洗塔内进行水洗，水洗后的空气煤气进入到真空泵内进行加压并通过分离器进入到压缩机内；

步骤三、煤气经过压缩机的压缩并经过油分离器去除油污，将该空气煤气在预热器中和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气，经减压的甲酸钠混合气在尾气分离器中分离掉未反应的气体和水蒸气同时把合成的稀甲酸钠液体送到甲酸钠储罐内；

步骤四、将甲酸钠储罐内的稀甲酸钠液体打入蒸发室进行加热，加热浓缩后的液体经过离心机的离心作用分离得到固体甲酸钠，并将固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温脱氢生成草酸钠，迅速加入新鲜冷却溶解，通过真空吸料罐放入草酸钠槽，然后经过滤机得到的滤饼放入悬浮液配料槽中加水配成草酸钠悬浮液；

步骤五、通过离心泵将步骤四中草酸钠悬浮液泵入到钙化罐，并在钙化罐中加入氢氧化钠并通过搅拌机进行搅拌反应，搅拌反应得到的液体经过带式过滤机进行过滤，过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；

步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应，然后将反应后的液体经过带式过滤机过滤，滤液进入吸收罐，用蒸汽加热至85摄氏度并送入带有搅拌的结晶罐内；

步骤七、将步骤六中的滤液经过五次洗涤，前两次结晶后的母液、洗水送到石墨蒸发器浓缩，其余三次用新鲜水洗涤，洗水和浓缩后的母液一起送去配酸罐稀释92.3％的浓硫酸使其达到反应所需浓度；

步骤八、通过吸附罐出来的草酸溶液结晶浓缩后迸入离心机，离心后的固体草酸加入新鲜水溶解，经过过滤除杂后重新结晶，离心分离后的草酸固体用真空吸入滚筒干燥器与经过加热的热空气逆流干燥，在滚筒的尾部计量包装即成全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂，即成品草酸。

在一个实施例中，步骤一中空气与燃烧中的焦炭反应生成35％的一氧化碳空气煤气。

在一个实施例中，步骤三中煤气经过油分离器去除油污后通过高压水洗塔去除二氧化碳和微量的硫化氢。

在一个实施例中，步骤四中固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温到410℃。

在一个实施例中，步骤四中草酸钠悬浮液中的草酸钠含量为160-180g/L。

在一个实施例中，步骤六中硫酸浓度为35％。

实施例3

一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，并通过鼓风机将加压后的空气鼓入到煤气发生炉内，空气与燃烧中的焦炭反应生成空气煤气，

步骤二、将空气煤气经洗气后进入到第一水洗塔内进行水洗，水洗后的空气煤气进入到真空泵内进行加压并通过分离器进入到压缩机内；

步骤三、煤气经过压缩机的压缩并经过油分离器去除油污，将该空气煤气在预热器中和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气，经减压的甲酸钠混合气在尾气分离器中分离掉未反应的气体和水蒸气同时把合成的稀甲酸钠液体送到甲酸钠储罐内；

步骤四、将甲酸钠储罐内的稀甲酸钠液体打入蒸发室进行加热，加热浓缩后的液体经过离心机的离心作用分离得到固体甲酸钠，并将固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温脱氢生成草酸钠，迅速加入新鲜冷却溶解，通过真空吸料罐放入草酸钠槽，然后经过滤机得到的滤饼放入悬浮液配料槽中加水配成草酸钠悬浮液；

步骤五、通过离心泵将步骤四中草酸钠悬浮液泵入到钙化罐，并在钙化罐中加入氢氧化钠并通过搅拌机进行搅拌反应，搅拌反应得到的液体经过带式过滤机进行过滤，过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；

步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应，然后将反应后的液体经过带式过滤机过滤，滤液进入吸收罐，用蒸汽加热至85摄氏度并送入带有搅拌的结晶罐内；

步骤七、将步骤六中的滤液经过五次洗涤，前两次结晶后的母液、洗水送到石墨蒸发器浓缩，其余三次用新鲜水洗涤，洗水和浓缩后的母液一起送去配酸罐稀释92.3％的浓硫酸使其达到反应所需浓度；

步骤八、通过吸附罐出来的草酸溶液结晶浓缩后迸入离心机，离心后的固体草酸加入新鲜水溶解，经过过滤除杂后重新结晶，离心分离后的草酸固体用真空吸入滚筒干燥器与经过加热的热空气逆流干燥，在滚筒的尾部计量包装即成全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂，即成品草酸。

在一个实施例中，步骤一中空气与燃烧中的焦炭反应生成35％的一氧化碳空气煤气。

在一个实施例中，步骤三中煤气经过油分离器去除油污后通过高压水洗塔去除二氧化碳和微量的硫化氢。

在一个实施例中，步骤四中固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温到415℃。

在一个实施例中，步骤四中草酸钠悬浮液中的草酸钠含量为160-180g/L。

在一个实施例中，步骤六中硫酸浓度为35％。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、将焦炭通过煤气发生炉的顶部加入，并通过鼓风机将加压后的空气鼓入到煤气发生炉内，空气与燃烧中的焦炭反应生成空气煤气，

步骤二、将空气煤气经洗气后进入到第一水洗塔内进行水洗，水洗后的空气煤气进入到真空泵内进行加压并通过分离器进入到压缩机内；

步骤三、煤气经过压缩机的压缩并经过油分离器去除油污，将该空气煤气在预热器中和稀碱液混合后进入合成管中合成甲酸钠混合气，经减压的甲酸钠混合气在尾气分离器中分离掉未反应的气体和水蒸气同时把合成的稀甲酸钠液体送到甲酸钠储罐内；

步骤四、将甲酸钠储罐内的稀甲酸钠液体打入蒸发室进行加热，加热浓缩后的液体经过离心机的离心作用分离得到固体甲酸钠，并将固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温脱氢生成草酸钠，迅速加入新鲜冷却溶解，通过真空吸料罐放入草酸钠槽，然后经过滤机得到的滤饼放入悬浮液配料槽中加水配成草酸钠悬浮液；

步骤五、通过离心泵将步骤四中草酸钠悬浮液泵入到钙化罐，并在钙化罐中加入氢氧化钠并通过搅拌机进行搅拌反应，搅拌反应得到的液体经过带式过滤机进行过滤，过滤得到的草酸钙悬浮液送入酸化罐；

步骤六、然后将一定硫酸泵酸化罐与草酸钙悬浊液混合反应，然后将反应后的液体经过带式过滤机过滤，滤液进入吸收罐，用蒸汽加热至85摄氏度并送入带有搅拌的结晶罐内；

步骤七、将步骤六中的滤液经过五次洗涤，前两次结晶后的母液、洗水送到石墨蒸发器浓缩，其余三次用新鲜水洗涤，洗水和浓缩后的母液一起送去配酸罐稀释92.3％的浓硫酸使其达到反应所需浓度；

步骤八、通过吸附罐出来的草酸溶液结晶浓缩后迸入离心机，离心后的固体草酸加入新鲜水溶解，经过过滤除杂后重新结晶，离心分离后的草酸固体用真空吸入滚筒干燥器与经过加热的热空气逆流干燥，在滚筒的尾部计量包装即成全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂，即成品草酸。

2.根据权利要求1所述的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，所述步骤一中空气与燃烧中的焦炭反应生成35％的一氧化碳空气煤气。

3.根据权利要求1所述的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，所述步骤三中煤气经过油分离器去除油污后通过高压水洗塔去除二氧化碳和微量的硫化氢。

4.根据权利要求1所述的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，所述步骤四中固体甲酸钠投入脱氢反应器由过热蒸汽升温到400-420℃。

5.根据权利要求1所述的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，所述步骤四中草酸钠悬浮液中的草酸钠含量为160-180g/L。

6.根据权利要求1所述的一种全钒氧化还原液流电池电解液的添加剂配制方法，其特征在于，所述步骤六中硫酸浓度为35％。