CN117699756B - 一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，属于锂离子电池技术领域，其技术方案要点是，包括有蒸发模块、反应模块和缓冲模块，蒸发模块用于加热无水氟化氢使其进行逸散，反应模块用于使蒸发模块逸散出的无水氟化氢与五氯化磷粉料反应生成五氟化磷气体，缓冲模块用于稳定反应模块中生产的五氟化磷气体，蒸发模块通过管道与反应模块连接，反应模块通过管道与缓冲模块连接。该种方案耗费成本小且时间短，能够快速生产大量恒定流量的五氟化磷气体，安全高效且能确保六氟磷酸锂的生产质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统。
背景技术
在锂离子电池工艺中，锂离子的电解质主要成分为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂可以提供锂离子在正负极之间的传输路径，提高电池的循环寿命和能量密度，六氟磷酸锂也具有良好的化学稳定性，对强还原剂具有惰性，在工业生产中常常利用氟化锂溶液和五氟化磷气体反应生成六氟磷酸锂；而现有的生产五氟化磷气体的方法是通过无水氟化氢和五氯化磷的反应得到，反应的条件把控较为繁琐，成本和时间耗费大，反应强度难以控制，不安全，无法得到大量恒定流量的高纯度五氟化磷气体，效率较低，因此需要一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，耗费成本小且时间短，能够快速生产大量恒定流量的五氟化磷气体，安全高效且能确保六氟磷酸锂的生产质量和效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，包括有蒸发模块、反应模块和缓冲模块，所述蒸发模块用于加热无水氟化氢使其进行逸散，所述反应模块用于使所述蒸发模块逸散出的无水氟化氢与五氯化磷粉料反应生成五氟化磷气体，所述缓冲模块用于稳定所述反应模块中生成的五氟化磷气体，所述蒸发模块通过管道与所述反应模块连接，所述反应模块通过管道与所述缓冲模块连接。
在一些实施例中，蒸发模块包括蒸发罐和热水罐，蒸发罐的外表面设置有夹套，热水罐通过管道与夹套连接。
在一些实施例中，反应模块包括投料仓、储料仓、一级反应器和二级反应器，投料仓与储料仓连接，储料仓与一级反应器连接，一级反应器一侧与二级反应器连接，另一侧与蒸发模块连接，二级反应器与缓冲模块连接。
在一些实施例中，储料仓上设置有智能称重模块，智能称重模块包括控制器、称重装置和输送机，称重装置位于储料仓内部，输送机位于储料仓外部，且输送机与一级反应器连接，控制器分别控制称重装置和输送机工作。
在一些实施例中，储料仓密封，且储料仓的输出口处设置有通氮用气动调节阀，气动调节阀与控制器连接。
在一些实施例中，夹套内部设置有U型挡板，U型挡板的底部开设有连通槽，U型挡板的侧面设置有出气通道。
在一些实施例中，缓冲模块包括暂存罐和缓冲件。
在一些实施例中，缓冲件包括有导引坡和缓冲螺旋。
在一些实施例中，还包括有过滤模块，过滤模块通过管道与缓冲模块连接，过滤模块包括第一过滤组件和第二过滤组件。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明设置有蒸发模块，利用热水罐中的热水作为驱动源让得蒸发罐中的无水氟化氢进行逸散，设备能耗低且安全无污染，有效降低生产成本以及其他因素的干扰；还利用反应模块中的储料仓精确控制五氯化磷粉料的下料速率以及控制反应的恒定，同时设置两个反应器，延长五氯化磷粉料与无水氟化氢的接触时间，确保五氯化磷粉料与无水氟化氢的反应完全，得到充足五氟化磷气体；并且通过缓冲模块对生产的五氟化磷气体进行缓冲，为后续六氟磷酸锂的生产进行五氟化磷气体的稳定供气，保证六氟磷酸锂的生产质量和效率。
附图说明
图1为本发明的整体系统构造示意图；
图2为本发明蒸发模块的构造示意图；
图3为本发明夹套的剖视图；
图4为本发明反应模块的构造示意图；
图5为本发明缓冲模块的构造示意图；
图6为本发明暂存罐的剖视图；
图7为本发明过滤模块的构造示意图；
图8为本发明的工艺流程图。
图中：1、蒸发罐；2、热水罐；3、排气阀；4、投料仓；5、储料仓；6、一级反应器；7、输送机；8、二级反应器；9、暂存罐；10、缓冲件；101、导引坡；102、缓冲螺旋；11、夹套；111、U型挡板；112、连通槽；113、出气通道；12、第一过滤组件；13、第二过滤组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-8，一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，包括有蒸发模块、反应模块和缓冲模块，蒸发模块用于加热无水氟化氢使其进行逸散，反应模块用于使蒸发模块逸散出的无水氟化氢与五氯化磷粉料反应生成五氟化磷气体，缓冲模块用于稳定反应模块中生成的五氟化磷气体，蒸发模块通过管道与反应模块连接，反应模块通过管道与缓冲模块连接。
使用时操作人员或现有预设程序控制蒸发模块运行，使得蒸发模块中无水氟化氢进行逸散，无水氟化氢通过管道逸散进反应模块中，接着反应模块中的五氯化磷粉料与无水氟化氢进行反应，生产五氟化磷气体和氯化氢气体，然后将五氟化磷气体从反应模块中通过管道输送至缓冲模块内进行缓冲，使得五氟化磷气体状态平稳下来，避免气压不稳导致后续输出五氟化磷气体时影响设备压差，最后将处于平稳状态的五氟化磷气体通过管道输出到后续生产当中与氟化锂溶液反应生成六氟磷酸锂，即完成六氟磷酸锂生产用五氟化磷气体的生产。
在一些实施例中，蒸发模块包括蒸发罐1和热水罐2，蒸发罐1的外表面设置有夹套11，热水罐2通过管道与夹套11连接，所述蒸发罐1上设置有排气阀3。
开始时，操作人员和现有预设程序控制热水罐2将热水输送到夹套11内部对蒸发罐1进行间接加热，蒸发罐1设置有两个，用于提高后续反应产生的气体的产量，蒸发罐1中的无水氟化氢受到外部热水的加热，进而变得活跃开始逸散，顺着管道进入到反应模块中去，利用热水罐2的热水作为促进无水氟化氢逸散的驱动力，并且能够将热水收集循环利用，节约成本的同时杜绝能源浪费，使用清洁能源安全无污染，节能减排，避免污染环境，排气阀3为应急排气阀，能够在蒸发罐1内部气压较高时迅速排气降压，避免发生危险。
在一些实施例中，反应模块包括投料仓4、储料仓5、一级反应器6和二级反应器8，投料仓4与储料仓5连接，储料仓5与一级反应器6连接，一级反应器6一侧与二级反应器8连接，另一侧与蒸发模块连接，二级反应器8与缓冲模块连接。
如图4所示，蒸发模块中逸散的无水氟化氢通过管道被输入至反应模块中，操作人员或现有预设程序控制储料仓5朝一级反应器6当中输送五氯化磷粉料，同时向投料仓4中补充五氟化磷粉块，五氟化磷粉块经过投料仓4破碎成粉料状后向储料仓5输送，五氯化磷粉料进入到一级反应器6中与逸散的无水氟化氢反应生成五氟化磷气体和氯化氢气体，随后将五氟化磷气体和氯化氢气体输送到二级反应器8中继续反应，使得五氟化磷气体和氯化氢气体中夹杂的五氯化磷粉料能够反应完全，得到充足的五氟化磷气体用来和后续生产中的氟化锂溶液反应生成六氟磷酸锂，随后五氟化磷气体和一些杂质则输送到缓冲模块中进行稳定，确保后续生产中稳定输送五氟化磷气体，保证五氟化磷气体稳定与氟化锂溶液反应，确保反应生成的六氟磷酸锂的质量，反应模块设置有两个，能够提高五氟化磷气体的产量，确保后续生产六氟磷酸锂的效率。
在一些实施例中，储料仓5上设置有智能称重模块，智能称重模块包括控制器、称重装置和输送机7，称重装置位于储料仓5下部，输送机7位于储料仓5外部下方，且输送机7与一级反应器6连接，控制器分别控制称重装置和输送机7工作。
投料仓4将五氯化磷粉料投入到储料仓5时，提前在控制器中预设生产所需五氯化磷粉料的流量数据，控制器为现有的智能控制系统，五氯化磷粉料进入到储料仓5的智能称重模块中，位于储料仓5下部的称重装置对五氯化磷粉料进行称重，并将称重数据记录下来，经计算得出五氯化磷粉料的流量数据，接着将流量数据发送至控制器，控制器根据五氯化磷粉料的即时流量与预设流量数据作对比，以此来调节输送机7的输料速度，当五氯化磷粉料的即时流量超过控制器中预定的流量数据时，则控制器会控制输送机7减慢输送速度，反之则加快输送速度，从而不仅控制储料仓5的下料速度，实现自动调节，防止下料过快影响反应效果，以及避免下料过慢导致五氯化磷粉料堵塞，还能够以此控制反应强度，提高生产的安全性，输送机7为现有的螺旋送料机，通过控制螺旋送料机的转速来控制送料的速度，控制器在控制五氯化磷粉料下料时，同时会根据五氯化磷粉料的即时流量的对比数据，来控制一级反应器6的无水氟化氢输入阀的开闭，以此来控制无水氟化氢进入一级反应器6的量，从而确保无水氟化氢与五氯化磷粉料的反应量，即实现反应生成的五氟化磷气体流量恒定。
在一些实施例中，储料仓5密封，且储料仓5的输出口处设置有通氮用气动调节阀，气动调节阀与控制器连接。
当储料仓5开始下料时，由于储料仓5需要进行密封，防止空气进入导致五氯化磷粉料变质，因此需要保证储料仓5在下料时储料仓5与一级反应器6之间存在一定的压差，利用控制器调节气动调节阀的开闭，使得储料仓5在下料时能够输送氮气调节压差，同时起到隔绝空气来密封的效果，避免一级反应器6内反应生产的气体上串至储料仓5而干扰下料，导致工作效率变慢，增加成本消耗。
在一些实施例中，夹套11内部设置有U型挡板111，U型挡板111设置有两个，每个U型挡板111的底部均开设有连通槽112，每个U型挡板111的侧面设置有出气通道113，每个U型挡板111的顶部开设有注水口。
如图3所示，操作人员或现有程序预设控制热水罐2将热水输送至两个蒸发罐1的外部夹套11中时，热水从注水口处输送，随后顺着U型挡板111的弧面流下，从连通槽112中流至夹套11底部，而热水流下所产生的热气则顺着U型挡板111的另一侧从出气通道113处逸散出夹套11，避免热气充斥导致夹套11膨胀破损，影响蒸发罐1中无水氟化氢的蒸发，同时了两个U型挡板111还能起到缓冲的作用，保护蒸发罐1在运输过程中不被磕碰损坏。
在一些实施例中，缓冲模块包括暂存罐9和缓冲件10，缓冲件10包括有导引坡101和缓冲螺旋102，缓冲螺旋102和导引坡101均设置有两个。
如图5-6所示，在操作人员或现有预设程序控制两个二级反应器8将反应生产的五氟化磷气体输送到缓冲模块中时，五氟化磷气体首先受到两个导引坡101的导引，沿着导引坡101移动，得到一定的缓冲的同时将五氟化磷气体拆分成两个气流，减缓五氟化磷气体的移动速度并分解其整体能量，随后五氟化磷气体沿着导引坡101朝缓冲螺旋102移动，两个气流分别进入到一个缓冲螺旋102的螺旋路径中，受缓冲螺旋102的限制而做螺旋移动，从而增加其流动路径，两个气流在移动的时候，会碰撞在一起相互产生干扰，导致两个气流的能量被快速消耗，并迅速在暂存罐9中平稳下来，起到快速稳定五氟化磷气体的作用，避免五氟化磷气体能量过大造成串气，同时对后续生产进行稳定供气；在两个气流进行螺旋移动时，混杂在气流中的部分杂质会吸附在缓冲螺旋102上，起到一个预过滤的作用，减轻后续过滤模块的负担，减少能源消耗，节约成本。
在一些实施例中，还包括有过滤模块，过滤模块通过管道与缓冲模块连接，过滤模块包括第一过滤组件12和第二过滤组件13。
如图7所述，当缓冲模块中的五氟化磷气体需要用来与氟化锂溶液反应生产六氟磷酸锂时，将五氟化磷气体先输送到第一过滤组件12中进行粗过滤，过滤组件中的过滤器采用烧结四氟材料过滤器，能够过滤3um的杂质，而第二过滤组件13中的烧结四氟材料过滤器规格为可过滤1um杂质，杂质为三氧化二铁、三氧化二铬、五氧化二磷和二氧化硅等混合物，此为现有技术，在此不做过多赘述。
综上所述，通过热水罐2输出的热水作为驱动能源输送到蒸发罐1的夹套11中对蒸发罐1中的无水氟化氢进行间接加热使其逸散，安全无污染且大幅节约成本，之后利用无水氟化氢与五氯化磷粉料的反应去生成生产六氟磷酸锂所需的五氟化磷气体，通过反应模块控制五氯化磷粉料的投料速率和无水氟化氢的投入量，使得反应生成的五氟化磷气体流量恒定，并使用两个反应器延长无水氟化氢与五氯化磷粉料的接触时间，确保反应充分，保证五氟化磷气体的产量，并且利用缓冲模块将处于活跃状态的五氟化磷气体稳定下来，方便后续稳定输出五氟化磷气体与氟化锂溶液反应生成六氟磷酸锂，确保六氟磷酸锂的质量，同时利用过滤模块对五氟化磷气体进行完全的杂质过滤，使得五氟化磷气体后续与氟化锂溶液反应时不惨杂质，提高生成的六氟磷酸锂的纯度，整个系统能耗少且无需人工接触，危险系数低，成本消耗小，生产五氟化磷气体量足，生产速率快且流量恒定，有效提高了六氟磷酸锂生产速率。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，其特征在于：包括有蒸发模块、反应模块和缓冲模块，所述蒸发模块用于加热无水氟化氢使其进行逸散，所述反应模块用于使所述蒸发模块逸散出的无水氟化氢与五氯化磷粉料反应生成五氟化磷气体，所述缓冲模块用于稳定所述反应模块中生成的五氟化磷气体，所述蒸发模块通过管道与所述反应模块连接，所述反应模块通过管道与所述缓冲模块连接；
所述反应模块包括投料仓（4）、储料仓（5）、一级反应器（6）和二级反应器（8），投料仓（4）与所述储料仓（5）连接，所述储料仓（5）与所述一级反应器（6）连接，所述一级反应器（6）一侧与所述二级反应器（8）连接，另一侧与所述蒸发模块连接，所述二级反应器（8）与所述缓冲模块连接；
所述储料仓（5）上设置有智能称重模块，所述智能称重模块包括控制器、称重装置和输送机（7），所述称重装置位于所述储料仓（5）内部，所述输送机（7）位于所述储料仓（5）外部，且所述输送机（7）与所述一级反应器（6）连接，所述控制器分别控制所述称重装置和所述输送机（7）工作；
所述缓冲模块包括暂存罐（9）和缓冲件（10）；
所述缓冲件（10）包括有导引坡（101）和缓冲螺旋（102）。
2.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，其特征在于：所述蒸发模块包括蒸发罐（1）和热水罐（2），所述蒸发罐（1）的外表面设置有夹套（11），所述热水罐（2）通过管道与所述夹套（11）连接，所述蒸发罐（1）上设置有排气阀（3）。
3.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，其特征在于：所述储料仓（5）密封，且所述储料仓（5）的输出口处设置有通氮用气动调节阀，所述气动调节阀与所述控制器连接。
4.根据权利要求2所述的一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，其特征在于：所述夹套（11）内部设置有U型挡板（111），所述U型挡板（111）的底部开设有连通槽（112），所述U型挡板（111）的侧面设置有出气通道（113）。
5.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸锂生产用五氟化磷恒流量造气系统，其特征在于：还包括有过滤模块，所述过滤模块通过管道与所述缓冲模块连接，所述过滤模块包括第一过滤组件（12）和第二过滤组件（13）。
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