CN116255568A - 一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法，存料仓内具有第一空间，第一空间用于容纳物料，并且第一空间顶部和底部分别设有第一开口和第二开口，输送组件第一进口与第一开口连通，输送组件用于抽取第一空间内的物料，还设有开关组件，开关组件具有第一状态和第二状态，且具有第三开口，第四开口和第五开口，第一状态时，输送组件抽取的物料由第四开口回流至第一空间内，形成第一循环；第二状态时，物料由第五开口进入用料设备；还设有控制组件，控制组件控制开关组件第一状态和第二状态之间的切换，本系统气液两相平衡，输送精度高。

Description

一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法

技术领域

本发明涉及新能源锂电池制造设备技术领域，具体涉及一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法。

背景技术

目前前驱体合成工艺调控，以pH调控为主：流量控制系统固定盐液流量和氨水流量，通过将pH电极信号作为反馈输入，对碱液流量进行PID控制，以稳定系统pH值。同一组工艺参数，合成前驱体产物物化指标不同，由于控制精度不够，导致同一工艺参数的产品重复性差，需要进行人工调整参数以满足合成目标要求。

现有技术中通过三元前驱体合成控制系统及三元前驱体合成控制方法解决传统工作模式的弊端，采用比例调控模式，完成盐碱氨的流量调控，但是这样的控制系统输送过程中可能会出现管道内的部分气体混入到物料中，形成气液两相，降低输送精度。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法，

一方面，本发明提供一种前驱体合成反应物料输送管路系统，包括：

存料仓，所述存料仓内具有第一空间，所述第一空间用于容纳物料，所述存料仓底部和顶部分别设有与所述第一空间连通的第一开口和第二开口；

输送组件，所述输送组件内具有第二空间，和与所述第二空间连通的第一进口和第一出口，所述第一进口与所述第一开口连通，所述输送组件用于抽取所述第一空间内的物料；

开关组件，所述开关组件具有第三开口、第四开口与第五开口，所述第三开口与所述第一出口连通，所述第四开口与所述第二开口连通，所述第五开口与用料设备连通；所述开关组件具有第一状态和第二状态，当处于所述第一状态时，所述输送组件抽取的物料由所述第四开口回流至所述第一空间内，形成第一循环；当处于所述第二状态时，所述物料由所述第五开口进入所述用料设备；

控制组件，所述控制组件与所述开关组件电连接，用于控制所述开关组件第一状态和第二状态之间的切换。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第一出口远离所述输送组件端设有与其连通的第一管道，所述第一管道远离所述第一出口端与第三开口连通，所述第一管道上设有科氏流量计，所述科氏流量计用于检测所述第一管道内的密度和所述物料流量。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第一开口远离所述存料仓端设有与其连通的第二管道，所述第二管道远离所述第一开口端与所述第一进口连通，所述第二管道上设有第一球阀。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第一管道上还设有压力检测组件，所述压力检测组件用于检测所述第一管道内所述物料的压力。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第一进口与所述第一出口与所述第二空间连通，打开所述第一球阀，所述第一空间内的所述物料自流至所述第二空间内，当所述科氏流量计检测到密度改变时，所述第二空间内充满所述物料。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第一出口远离所述输送组件端设有与其连通的第一软管，所述第一软管远离所述输送组件端与所述第一管道靠近所述输送组件端连通，所述第一软管用于减轻所述输送组件抽送所述物料时产生的波动。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述第五开口远离所述开关组件端设有与其连通的第三管道，所述第三管道远离所述开关组件端与所述用料设备连通，所述第三管道上设有单向阀，所述单向阀防止输出的所述物料回流。

根据本发明实施例提供的技术方案，还设有安全泄压组件，所述安全泄压组件用于防止因物料压力过大对所述第一管道造成损坏。

根据本发明实施例提供的技术方案，还设有清洁管路，所述清洁管路与所述第一管道连通，用于清洁所述物料流通路径。

另一方面，本发明提供一种前驱体合成反应物料输送方法，采用前文所述的前驱体合成反应物料输送管路系统实现，包括如下步骤：

S101、装配所述管路系统；

S102、设定预设流量范围；

S103、所述控制组件控制所述开关组件至所述第一状态；

S104、所述输送组件抽取所述第一空间内的物料；

S105、通过所述科氏流量计获得第一流量，判断所述第一流量是否达到所述预设流量范围，当所述第一流量未达到预设流量范围，则继续由所述第一空间抽取所述物料，当所述第一流量达到预设流量范围，则执行步骤S106-步骤S107；

S106、所述控制组件控制所述开关组件至所述第二状态；

S107、所述输送组件输送所述第一空间内的物料进入所述用料设备。

综上所述，本发明提出一种前驱体合成反应物料输送管路系统及其输送方法，存料仓内具有第一空间，所述第一空间用于容纳所述物料，并且所述第一空间顶部和底部分别设有第一开口和第二开口，所述输送组件的第一进口与所述第一开口连通，所述输送组件用于抽取所述第一空间内的所述物料，所述开关组件具有第一状态和第二状态，所述第一状态时，所述第一空间内的所述物料由所述输送组件抽取，由所述第四开口回流至所述第一空间内，形成第一循环，所述第二状态时，所述物料由所述第五开口进入所述用料设备，还设有控制组件，用于控制所述开关组件第一状态和第二状态之间的切换。

当所述物料进入所述用料设备之前一直在所述第一循环内流动，第一空间内的物料进入第二空间，第二空间内的气体进入第一空间，形成气液平衡，气体快速从第二空间进入第一空间，与现有技术相比不会因为第二空间内的气体无法排出而混入物料中，本系统输送精度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种前驱体合成反应物料输送管路系统的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大示意图；

图3为图1中B的局部放大示意图；

图4为本发明实施例提供的一种前驱体合成反应物料输送方法的流程图。

图中所述文字标注表示为：

1、存料仓；11、第一开口；12、第二开口；2、输送组件；21、第一进口；22、第一出口；3、开关组件；31、第三开口；32、第四开口；33、第五开口；4、第一管道；41、背压阀；42、科氏流量计；43、压力检测组件；5、第二管道；51、第一球阀；52、过滤组件；6、第一软管；7、第三管道；71、单向阀；8、安全泄压组件；9、清洁组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

诚如背景技术中提到的，针对现有技术中的问题，本发明提出了一种前驱体合成反应物料输送管路系统，包括：

存料仓1，所述存料仓1内具有第一空间，所述第一空间用于容纳物料，所述存料仓1底部和顶部分别设有与所述第一空间连通的第一开口11和第二开口12；

输送组件2，所述输送组件2内具有第二空间，和与所述第二空间连通的第一进口21和第一出口22，所述第一进口21与所述第一开口11连通，所述输送组件2用于抽取所述第一空间内的物料；

开关组件3，所述开关组件3具有第三开口31、第四开口32与第五开口33，所述第三开口31与所述第一出口22连通，所述第四开口32与所述第二开口12连通，所述第五开口33与用料设备连通；所述开关组件3具有第一状态和第二状态，当处于所述第一状态时，所述输送组件2抽取的所述物料由所述第四开口32回流至所述第一空间内，形成第一循环；当处于所述第二状态时，所述物料由所述第五开口33进入所述用料设备；

控制组件，所述控制组件与所述开关组件3电连接，用于控制所述开关组件3第一状态和第二状态之间的切换。

其中，请参考如图1，图2，图3所示的前驱体合成反应物料输送管路系统，可选地，所述存料仓1底部设有第一开口11，顶部侧壁设有所述第二开口12，所述第二开口12开设在所述存料仓1气相空间内，所述物料为盐碱氨等物质，通过设置盐碱氨三组并列管路系统，实现三者比例调整，所述输送组件2为磁力齿轮泵，所述存料仓1竖直方向上的高度高于所述输送组件2，所述物料可通过所述第一开口11在重力的作用下进入所述输送组件2。

所述开关组件3为三通球阀，具有一个进口和两个不连通且不能同时打开的出口，三通球阀在开合关闭的过程中，其开关机理为旋转式开关，在阀门关闭的过程中，阀芯与阀座产生贴合式相对旋转运动，就可以将阀芯和阀座上的结晶物去除，防止物料结晶在阀门密封表面影响阀门的密封效果。所述三通球阀的开关采用气动驱动或者电机驱动的方法，保证驱动力，并且在三通球阀安装位置反馈装置，安装在三通球阀阀杆上的一个带电的机械结构，阀杆旋转到规定的角度关闭0度，打开90度以后，阀位反馈装置的电接点接通或断开，控制组件根据信号的接通或断开判断阀门是否开关到位，解决阀门开关问题对系统精度的影响。三通球阀的驱动装置带有自复位功能，在管路系统因突然断电而发生停机时，所述开关组件3能够实现快速从第二状态切换至第一状态，停机速度快，并且将所述物料快速切换回第一循环，解决管路中的泄压问题，所述三通球阀的进口为第三开口31，两个出口分别为第四开口32与第五开口33，当所述三通球阀关闭，即所述开关组件3处于第一状态，所述第三开口31和所述第四开口32连通，且与所述第五开口33隔离，所述输送组件2抽取所述第一空间内的所述物料，由所述三通球阀回流至所述第一空间内，当所述三通球阀打开，即所述开关组件3处于第一状态，所述第三开口31和所述第五开口33连通，且与所述第四开口32隔离，所述物料进入所述用料设备。

所述物料进入所述用料设备之前一直在所述第一循环内流动，第一空间内的物料进入第二空间，第二空间内的气体进入第一空间，形成气液平衡，与现有技术相比不会因为第二空间内的气体无法排出而混入物料中，降低输送精度，本系统气体快速从第二空间排至第一空间，输送精度高。

在一优选实施例中，所述第一出口22远离所述输送组件2端设有与其连通的第一管道4，所述第一管道4远离所述第一出口22端与第三开口31连通，所述第一管道4上设有科氏流量计42，所述科氏流量计42用于检测所述第一管道4内的密度和所述物料流量。

如图1所示，可选地，所述科氏流量计42持续监测所述第一管道4中的流量，所述控制组件输入端与所述科氏流量计42输出端电连接，输出端与所述开关组件3输入端电连接，发出控制所述开关组件3打开或关闭的信号，所述科氏流量计42检测到的流量数据输入所述控制组件内。当检测流量未达到所述预设流量范围时，所述输送组件2继续从所述第一空间内抽取所述物料，所述开关组件3处于第一状态，所述物料继续在所述第一循环内流动，当检测流量达到所述预设流量范围时，所述开关组件3由所述控制组件调整至第二状态，所述物料脱离所述第一循环，进入所述用料设备，当用料设备内的所述物料达到设定值时，所述控制组件控制所述开关组件3由所述第二状态切换至第一状态。整个过程中，所述物料由第一空间流出，所述第一空间内的液相由所述第一开口11进入所述第二空间内，所述第二空间内的气相由所述第二开口12进入所述第一空间内的气相中，不会出现第二空间内的气体无法排出而混入到物料中影响输送精度，本系统气体快速从第二空间排至第一空间，提高输送精度。

在一优选实施例中，所述第一开口11远离所述存料仓1端设有与其连通的第二管道5，所述第二管道5远离所述第一开口11端与所述第一进口21连通，所述第二管道5上设有第一球阀51。如图1所示，其中，所述第一球阀51为球阀是为了防止物料结晶后的结晶物结晶在阀门密封表面影响密封效果，球阀的开关机理为旋转式开关，并且安装有位置反馈装置，用于检测阀门是否开关到位，解决阀门开关问题对系统精度的影响，其阀芯和阀座产生贴合式相对旋转运动，就可以将阀芯和阀座上的结晶物去除，并且采用气动驱动或者电机驱动所述第一球阀51，提供足够的驱动力，保证开合精度。

在一优选实施例中，所述第一管道4上还设有压力检测组件43，所述压力检测组件43用于检测所述第一管道4内所述物料的压力。如图1所示，可选地，所述压力检测组件43为压力变送器，所述压力检测组件43持续监测所述第一管道4内的所述物料的压力，防止所述第一管道4内的所述物料压力过大对所述第一管道4产生损坏。

在一优选实施例中，所述输送组件2内具有第二空间，所述第一进口21与所述第一出口22与所述第二空间连通，打开所述第一球阀51，所述第一空间内的所述物料自流至所述第二空间内，当所述科氏流量计42检测到密度改变时，所述第二空间内充满所述物料。如图1所示，其中，为了防止所述输送组件2发生气蚀，所述第二空间内充满所述物料时，才能够开启所述输送组件2，所述第一开口11在竖直方向上高于所述输送组件2，打开所述第一球阀51，所述物料在重力作用下自流进入所述第二空间，当第一管道4内有物料流过，即所述科氏流量计42能够监测到第一管道4内密度变化时，所述第二空间内充满所述物料，灌泵完成，且所述科氏流量计42下游设有背压阀41，所述背压阀41设于所述第一管道4上，所述背压阀41的作用是使得背压阀41上游压力被限制在背压阀41预先的机械设定值，从而使背压阀41上游有压力而且稳定，可以提高所述科氏流量计的计量精度。

在一优选实施例中，所述第一出口22远离所述输送组件2端设有与其连通的第一软管6，所述第一软管6远离所述输送组件2端与所述第一管道4靠近所述输送组件2端连通，所述第一软管6用于减轻所述输送组件2抽送所述物料时产生的波动。如图1所示，可选地，所述输送组件2为磁力齿轮泵，所述磁力齿轮泵抽送所述物料时，液体物料产生波动，影响所述压力检测组件43和所述科氏流量计42的测量准确度，所述第一软管6可设于所述压力检测组件43和所述科氏流量计42的上游，也可设于所述压力检测组件43和所述科氏流量计42中间，通过第一软管6与所述第一管道4的软接触，减少所述物料的波动，提高测试的准确度。

在一优选实施例中，所述第五开口33远离所述开关组件3端设有与其连通的第三管道7，所述第三管道7远离所述开关组件3端与所述用料设备连通，所述第三管道7上设有单向阀71，所述单向阀71防止输出的所述物料回流。如图1所示，其中，当系统停止工作时，所述开关组件3自复位至第一状态，所述第一管道4与所述第二管道5，以及所述第二空间内残余的所述物料在第一循环内泄压回流，还设有单向阀71，防止已进入所述用料设备的所述物料被回吸至所述第一管道4中，另外，还设有与所述单向阀71配合的第二球阀，所述第二球阀用于截止所述物料。

在一优选实施例中，还设有安全泄压组件8，所述安全泄压组件8用于防止因物料压力过大对所述第一管道4造成损坏。如图1所示，可选地，所述安全泄压组件8包括安全泄压管道，所述安全泄压管道一端与所述压力检测组件43和所述科氏流量计42之间的第一管道4连通，另一端与所述第二开口12连通，所述安全泄压管道上设有自力式安全阀，当所述第一管道4内压力超过预设压力时，所述自力式安全阀打开，所述物料通过所述安全泄压管道回流至所述第一空间内，防止因持续的压力增大对所述第一管道4及其他设备和管道造成损坏。

在一优选实施例中，还设有清洁组件9，所述清洁组件9与所述第一管道4连通，用于清洁所述物料流通路径。如图1所示，可选地，所述清洁组件9设于所述输送组件2上游，所述清洁组件9上连接有清洁剂，在物料供料结束后，开启清洁组件9，用于清洁所述物料流经的路径，以及第一空间、第二空间和压力检测组件43以及科氏流量计42内物料流经的通道，以及开关组件3，防止物料的残留及结晶堵塞管路。还设有过滤组件52，所述过滤组件设于所述第二管道5上，所述过滤组件52用于过滤所述物料中的结晶物质或杂质，保证进入所述输送组件2和压力检测组件43以及科氏流量计42的物料纯净，防止其对下游路径中管道造成堵塞和损坏。

实施例2

一种前驱体合成反应物料输送方法，采用实施例1所述的前驱体合成反应物料输送管路系统实现，如图4所示，包括如下步骤：

S101、装配所述管路系统；

S102、设定预设流量范围；

S103、所述控制组件控制所述开关组件3至所述第一状态；

S104、所述输送组件2抽取所述第一空间内的物料；

S105、通过所述科氏流量计42获得第一流量，判断所述第一流量是否达到所述预设流量范围，当所述第一流量未达到预设流量范围，则继续由所述第一空间抽取所述物料，当所述第一流量达到预设流量范围，则执行步骤S106-步骤S107；

S106、所述控制组件控制所述开关组件3至所述第二状态；

S107、所述输送组件2输送所述第一空间内的物料进入所述用料设备。

其中，请参考如图4所示的前驱体合成反应物料输送管路系统的输送方法，所述控制组件连接人机接口，工作人员可通过人机接口设定盐碱氨三种物料的相应的工艺参数：金属比例、酸根分子量、碱盐比、氨盐比、反应釜容积、盐设定流量、质量浓度、控制组件自动计算得出各物料的流量设定参数：设定流量、摩尔质量、质量摩尔浓度、体积摩尔浓度、体积流量、驻留时间，控制组件与所述人机接口采用以太网连接，通讯协议采用Modbus TCP/IP协议，所述科式流量计可以得到所述物料的瞬时流量、密度、温度参数，瞬时流量用于计算测量值与所述预设流量范围的偏差，密度用于做流量补偿，温度参数为监视参数不参与计算，科式流量计将测量得到的参数通过485串行通讯的方式反馈给控制组件，控制组件通过计算测量流量与所述预设流量范围之间的偏差，使用优化后的PID算法实现对于所述输送组件2转速控制以及对所述开关组件3状态控制，所述科氏流量计42与所述控制组件之间采用485串行通讯连接，通讯协议采用Modbus RTU，可读取科式流量计的瞬时流量、密度、温度、累计流量。

通过所述科氏流量计42检测到的所述第一流量没有达到预设流量范围时，所述开关组件3处于第一状态，当所述科氏流量计42检测到的所述第一流量达到所述预设流量范围时，所述预设流量范围根据不同的工艺要求和系统状态以及不同的生产规模，不同的工艺介质，其范围可为0.0002L/h-10000L/h，所述控制组件向所述开关组件3发出电信号，所述开关组件3由第一状态切换至第二状态，所述物料进入所述用料设备，当所述第一流量低于所述预设流量范围且持续较长时间，且所述压力检测组件检测到压力增大，则所述物料流通路径中发生了堵塞，所述控制组件向所述开关组件3发出电信号，所述开关组件3由所述第二状态切换至第一状态，所述安全泄压组件8将所述第一管道4内的物料泄压回流至第一空间，当科氏流量计42检测到流量总量达到预设的流量总量，此时所述控制组件向所述开关组件3发出电信号，所述开关组件3由第二状态切换至第一状态，另外，用户也可通过人机接口向控制组件发出电信号，达到控制所述开关组件3第一状态到所述第二状态之间的互相切换，实现前驱体合成反应物料的自动化控制。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，包括：

存料仓（1），所述存料仓（1）内具有第一空间，所述第一空间用于容纳物料，所述存料仓（1）底部和顶部分别设有与所述第一空间连通的第一开口（11）和第二开口（12）；

输送组件（2），所述输送组件（2）内具有第二空间，和与所述第二空间连通的第一进口（21）和第一出口（22），所述第一进口（21）与所述第一开口（11）连通，所述输送组件（2）用于抽取所述第一空间内的物料；

开关组件（3），所述开关组件（3）具有第三开口（31）、第四开口（32）与第五开口（33），所述第三开口（31）与所述第一出口（22）连通，所述第四开口（32）与所述第二开口（12）连通，所述第五开口（33）与用料设备连通；所述开关组件（3）具有第一状态和第二状态，当处于所述第一状态时，所述输送组件（2）抽取的物料由所述第四开口（32）回流至所述第一空间内，形成第一循环；当处于所述第二状态时，所述物料由所述第五开口（33）进入所述用料设备；

控制组件，所述控制组件与所述开关组件（3）电连接，用于控制所述开关组件（3）第一状态和第二状态之间的切换。

2.根据权利要求1所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第一出口（22）远离所述输送组件（2）端有与其连通的第一管道（4），所述第一管道（4）远离所述第一出口（22）端与第三开口（31）连通，所述第一管道（4）上设有科氏流量计（42），所述科氏流量计（42）用于检测所述第一管道（4）内的密度和所述物料流量。

3.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第一开口（11）远离所述存料仓（1）端设有与其连通的第二管道（5），所述第二管道（5）远离所述第一开口（11）端与所述第一进口（21）连通，所述第二管道（5）上设有第一球阀（51）。

4.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第一管道（4）上还设有压力检测组件（43），所述压力检测组件（43）用于检测所述第一管道（4）内所述物料的压力。

5.根据权利要求3所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第一进口（21）与所述第一出口（22）与所述第二空间连通，打开所述第一球阀（51），所述第一空间内的所述物料自流至所述第二空间内，当所述科氏流量计（42）检测到密度改变时，所述第二空间内充满所述物料。

6.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第一出口（22）远离所述输送组件（2）端设有与其连通的第一软管（6），所述第一软管（6）远离所述输送组件（2）端与所述第一管道（4）靠近所述输送组件（2）端连通，所述第一软管（6）用于减轻所述输送组件（2）抽送所述物料时产生的波动。

7.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，所述第五开口（33）远离所述开关组件（3）端设有与其连通的第三管道（7），所述第三管道（7）远离所述开关组件（3）端与所述用料设备连通，所述第三管道（7）上设有单向阀（71），所述单向阀（71）防止输出的所述物料回流。

8.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，还设有安全泄压组件（8），所述安全泄压组件（8）用于防止因物料压力过大对所述第一管道（4）造成损坏。

9.根据权利要求2所述的前驱体合成反应物料输送管路系统，其特征在于，还设有清洁组件（9），所述清洁组件（9）与所述第一管道（4）连通，用于清洁所述物料流通路径。

10.一种前驱体合成反应物料输送方法，采用如权利要求2-9任一项所述的前驱体合成反应物料输送管路系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

S101、装配所述管路系统；

S102、设定预设流量范围；

S103、所述控制组件控制所述开关组件（3）至所述第一状态；

S104、所述输送组件（2）抽取所述第一空间内的物料；

S105、通过所述科氏流量计（42）获得第一流量，判断所述第一流量是否达到所述预设流量范围，当所述第一流量未达到预设流量范围，则继续由所述第一空间抽取所述物料，当所述第一流量达到预设流量范围，则执行步骤S106-步骤S107；

S106、所述控制组件控制所述开关组件（3）至所述第二状态；

S107、所述输送组件（2）输送所述第一空间内的物料进入所述用料设备。

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