CN206063947U - 一种LiCl水溶液的浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LiCl水溶液的浓缩装置，包括通过管道依次连通的料液槽、低压泵、循环泵和错流过滤器，以及透过液收集箱和浓缩液收集箱，错流过滤器包括内部设有浓缩膜的外壳，浓缩膜将外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，外壳上设置有均与浓缩腔连通的料液入口、浓缩液出口以及与滤液腔连通的透过液出口，透过液收集箱通过管道与透过液出口连通，浓缩液出口通过管道分别连通浓缩液收集箱和循环泵，循环泵与料液入口之间的管道上设有换热器。采用膜浓缩技术对LiCl水溶液中的锂离子进行拦截，将多余的水分分离出去，提高溶液锂离子含量，达到浓缩目的，分离得到的透过液纯净度较高，可以继续应用到生产中。

Description

一种LiCl水溶液的浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及液体浓缩技术领域，具体涉及一种LiCl水溶液的浓缩装置。

背景技术

LiCl水溶液(氯化锂)是制取金属锂的原料，也是电解制取金属时的助熔剂(如钛和铝的生产)，用作铝的焊接剂、空调除湿剂以及特种水泥原料，还用于火焰，在电池行业中用于生产锂锰电池电解液等。无水LiCl水溶液主要用于电解制备金属锂、铝的焊剂和钎剂及非冷冻型空调机中的吸湿(脱湿)剂。

工业上主要由锂云母、锂辉石以及提取NaCl、KCl后的盐卤水中提取得到LiCl水溶液水溶液。提取得到的LiCl水溶液水溶液浓度较低，不能适用于生产需要，因此需要进行浓缩处理。现有的浓缩方法多采用蒸发浓缩的方式，存在耗能高和效率低下的缺点，另外在蒸发浓缩的过程中容易引起产品的热分解，导致产品的收率降低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种浓缩效率高、浓缩效果好的LiCl水溶液的浓缩装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种LiCl水溶液的浓缩装置，包括料液槽、低压泵、循环泵、错流过滤器、透过液收集箱和浓缩液收集箱，所述错流过滤器包括外壳和设置在外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜将外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述外壳上还设置有料液入口、浓缩液出口和透过液出口，所述料液入口、浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口与所述滤液腔连通，所述透过液收集箱通过管道与所述透过液出口连通，所述料液槽、低压泵、循环泵、料液入口通过管道依次连通，所述浓缩液出口通过管道分别连通浓缩液收集箱和循环泵，所述循环泵与料液入口之间的管道上设置有换热器。

采用上述技术方案的有益效果为：采用膜浓缩技术对LiCl水溶液中的锂离子进行拦截，将多余的水分分离出去，提高LiCl水溶液中总的锂离子含量，达到浓缩的目的，分离得到的透过液其纯净度较高，可以继续循环应用到生产过程中；与现有技术中的蒸发浓缩相比，本实用新型采用的膜浓缩技术具有能源消耗小、生产成本低、浓缩效率高、处理难度小、环境污染小的优点，在浓缩过程中产品也不易发生分解，产品收率高。本实用新型采用错流过滤器，LiCl水溶液在循环泵的增压作用下，平行于浓缩膜的膜面流动，LiCl水溶液在流经浓缩膜的膜面时产生的剪切力能够将浓缩膜的膜面滞留的LiCl溶质带走，因此能够很好地保证LiCl水溶液浓缩的浓度，同时保证了浓缩膜的过滤通量，过滤后LiCl水溶液经管道再次进入错流过滤器中，不断浓缩，提高了LiCl水溶液的浓缩效率。由于LiCl在温度越高的情况下，其在水中的溶解度越高，为了尽可能地增大LiCl水溶液的浓缩浓度，通过换热器在LiCl水溶液进入错流过滤器前进行加热，加热的温度不能过高，以60℃以内为宜。

作为优选，所述浓缩膜为RO膜或者NF膜。

进一步地，所述浓缩膜为DTRO膜。

采用上述技术方案的有益效果为：DTRO膜即碟管式反渗透膜，适合于处理过滤高浓度的液体，能有效减少膜的结垢，膜污染较轻，清洗周期长，同时DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命，因此利用DTRO膜更加利于保持错流过滤器过滤浓缩的稳定性。在压力的作用下，基本只有水分子透过DTRO膜，保证了对锂离子的有效拦截，对溶液的浓缩倍数高。

作为优选，所述外壳上设置有与所述滤液腔连通的清洗接口，所述清洗接口处设置有清洗阀门，所述透过液出口设置有第四阀门，所述清洗阀门和第四阀门为电磁阀。

采用上述技术方案的有益效果为：通过清洗接口连接清洗装置，可以定期对浓缩膜进行清洗，进一步保证了浓缩膜的过滤通量。清洗阀门和第四阀门采用电磁阀可以实现自动控制打开和关闭的动作。

作为优选，在所述低压泵与循环泵之间的管道上设置有保安过滤器。

采用上述技术方案的有益效果为：设置保安过滤器的作用是防止外部的大颗粒杂质进入而污染LiCl水溶液。

作为优选，所述浓缩液出口设置有用于检测LiCl水溶液浓度的浓度检测装置。

作为优选，所述浓度检测装置为液体浓度传感器。

采用上述技术方案的有益效果为：通过液体浓度传感器可以检测LiCl水溶液是否达到了浓缩要求。

作为优选，在所述浓缩液出口与浓缩液收集箱连通的管道上设置有第一阀门，在所述浓缩液出口与循环泵连通的管道上设置有第二阀门，当所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开时，所述浓缩液出口与所述循环泵连通，当所述第二阀门关闭，所述第一阀门打开时，所述浓缩液出口与所述浓缩液收集箱连通。

采用上述技术方案的有益效果为：当液体浓度传感器检测到浓度未达到浓缩要求之前，第一阀门始终保持关闭状态，第二阀门打开，从浓缩液出口流出的LiCl水溶液继续流向循环泵方向然后再次进入错流过滤器进行浓缩，如此循环往复，直至液体浓度传感器检测到浓度达到浓缩要求之后，第一阀门打开，第二阀门关闭，从浓缩液出口流出的LiCl水溶液即可流入浓缩液收集箱内。

作为优选，在所述料液槽与低压泵连通的管道上设置有液体流量传感器，在所述低压泵与循环泵之间的管道上设置有第三阀门，当所述第二阀门打开，所述第三阀门关闭时，所述循环泵与所述浓缩液出口连通。

采用上述技术方案的有益效果为：这样在料液槽排空后，LiCl水溶液仅进行循环浓缩，此时即可关闭第三阀门，并关闭低压泵，减少能源的浪费，同时也避免LiCl水溶液向料液槽方向倒流。

作为优选，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电磁阀。

采用上述技术方案的有益效果为：第一阀门、第二阀门和第三阀门均采用电磁阀，可以实现对各个阀门的打开和关闭动作的自动控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、料液槽，2、液体流量传感器，3、低压泵，4、保安过滤器，5、第三阀门，6、循环泵，7、换热器，8、错流过滤器，9、透过液收集箱，10、第四阀门，11、浓缩液收集箱，12、液体浓度传感器，13、第一阀门，14、第二阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1所示，一种LiCl水溶液的浓缩装置，包括通过管道依次连接的料液槽1、液体流量传感器2、低压泵3、保安过滤器4、第三阀门5、循环泵6和换热器7，还包括错流过滤器8、第四阀门10、透过液收集箱9、浓度检测装置、第一阀门13、第二阀门14和浓缩液收集箱11。作为优选，所述浓度检测装置为液体浓度传感器12。

所述错流过滤器8包括外壳和设置在外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜为RO膜(即反渗透膜)，在压力的作用下，基本只有水分子透过浓缩膜，保证了对锂离子的有效拦截。所述浓缩膜也可以采用NF膜(即纳滤膜)，其浓缩倍数相对采用RO膜更低，适用于浓缩浓度要求低的LiOH水溶液的生产。在本实施例中，所述浓缩膜优选采用DTRO膜。DTRO膜即碟管式反渗透膜，适合于处理过滤高浓度的液体，能有效减少膜的结垢，膜污染较轻，清洗周期长，同时DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命，因此利用DTRO膜更加利于保持错流过滤器8过滤浓缩的稳定性。

所述浓缩膜将外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述外壳上还设置有料液入口、浓缩液出口、透过液出口和清洗接口，所述料液入口、浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口、清洗接口均与所述滤液腔连通。

所述换热器7通过管道与所述料液入口连接，所述透过液收集箱9通过管道与所述透过液出口连接，所述第四阀门10设置在所述透过液出口处，所述清洗接口处设置有清洗阀门(清洗阀门在图中未示出)。

所述液体浓度传感器12设置在所述浓缩液出口处，对浓缩液出口处的LiCl水溶液浓度进行浓度检测。所述浓缩液出口设置一端与其连通的管道，该管道另一端通过三通接头另外连接两根管道，该两根管道中的其中一根上设置所述第一阀门13并连通至所述浓缩液收集箱11，另一根上设置所述第二阀门14并连通至所述第三阀门5与循环泵6之间的管道。

作为优选，所述清洗阀门、第四阀门10、第一阀门13、第二阀门14和第三阀门5均为电磁阀。

本实用新型的浓缩装置配置有控制系统，该控制系统可以接收液体流量传感器2和液体浓度传感器12的信号，并可以对低压泵3、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门5、第四阀门10和清洗阀门进行自动控制。

本实用新型工作时，低压泵3工作使料液槽1内的LiCl水溶液进入保安过滤器4，防止外部的大颗粒杂质进入而污染LiCl水溶液，此时第三阀门5处于打开状态，同时循环泵6工作对LiCl水溶液进行增压，LiCl水溶液随后流经换热器7进行加热，使LiCl水溶液温度升高，LiCl水溶液加热的温度不能过高，以60℃以内为宜。

随后LiCl水溶液从料液入口进入错流过滤器8的浓缩腔内，水分子透过浓缩膜进入滤液腔，达到对浓缩腔内的LiCl水溶液进行浓缩的目的。

进入滤液腔的液体为透过液，透过液为纯水，在整个浓缩过程中，所述控制系统控制所述第四阀门10保持打开状态，使滤液腔连通透过液收集箱9，透过液可以流入透过液收集箱9内。浓缩处理后的LiCl水溶液从浓缩液出口流出，当液体浓度传感器12检测到LiCl水溶液未达到浓度要求时，所述控制系统控制所述第一阀门13关闭，控制所述第二阀门14打开，所述浓缩液出口与所述循环泵6连通，未达到浓度要求的LiCl水溶液再次进入错流过滤器8内进行浓缩，这样避免未达到浓度要求的LiCl水溶液流入浓缩液收集箱11；当液体浓度传感器12检测到LiCl水溶液已达到浓度要求时，所述控制系统控制所述第二阀门14关闭，控制所述第一阀门13打开，所述浓缩液出口与所述浓缩液收集箱11连通，达到浓度要求的LiCl水溶液即可流入浓缩液收集箱11内。

在料液槽1排空后，液体流量传感器2检测不到液体通过，所述控制系统控制所述第三阀门5关闭，并控制低压泵3停止工作。此时，LiCl水溶液仅进行循环浓缩工作，这样既减少了能源的浪费，同时也避免LiCl水溶液向料液槽1方向倒流。

为了保证浓缩膜的膜通量，需要定期对浓缩膜进行清洗，清洗接口外接清洗装置，清洗时，所述控制系统控制所述清洗阀门打开，控制所述第四阀门9关闭，避免清洗液从透过液出口流出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，包括料液槽(1)、低压泵(3)、循环泵(6)、错流过滤器(8)、透过液收集箱(9)和浓缩液收集箱(11)，所述错流过滤器(8)包括外壳和设置在外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜将外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述外壳上还设置有料液入口、浓缩液出口和透过液出口，所述料液入口、浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口与所述滤液腔连通，所述透过液收集箱(9)通过管道与所述透过液出口连通，所述料液槽(1)、低压泵(3)、循环泵(6)、料液入口通过管道依次连通，所述浓缩液出口通过管道分别连通浓缩液收集箱(11)和循环泵(6)，所述循环泵(6)与料液入口之间的管道上设置有换热器(7)。

2.根据权利要求1所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述浓缩膜为RO膜或者NF膜。

3.根据权利要求2所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述浓缩膜为DTRO膜。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述外壳上设置有与所述滤液腔连通的清洗接口，所述清洗接口处设置有清洗阀门，所述透过液出口设置有第四阀门(10)，所述清洗阀门和第四阀门(10)均为电磁阀。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，在所述低压泵(3)与循环泵(6)之间的管道上设置有保安过滤器(4)。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述浓缩液出口设置有用于检测LiCl水溶液浓度的浓度检测装置。

7.根据权利要求6所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述浓度检测装置为液体浓度传感器(12)。

8.根据权利要求7所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，在所述浓缩液出口与浓缩液收集箱(11)连通的管道上设置有第一阀门(13)，在所述浓缩液出口与循环泵(6)连通的管道上设置有第二阀门(14)，当所述第一阀门(13)关闭，所述第二阀门(14)打开时，所述浓缩液出口与所述循环泵(6)连通，当所述第二阀门(14)关闭，所述第一阀门(13)打开时，所述浓缩液出口与所述浓缩液收集箱(11)连通。

9.根据权利要求8所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，在所述料液槽(1)与低压泵(3)连通的管道上设置有液体流量传感器(2)，在所述低压泵(3)与循环泵(6)之间的管道上设置有第三阀门(5)，当所述第二阀门(14)打开，所述第三阀门(5)关闭时，所述循环泵(6)与所述浓缩液出口连通。

10.根据权利要求9所述的LiCl水溶液的浓缩装置，其特征在于，所述第一阀门(13)、第二阀门(14)和第三阀门(5)均为电磁阀。