CN209338136U - 碳酸锂提纯反应釜组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳酸锂提纯反应釜组，包括依次连接的多个反应釜，反应釜包括釜体、驱动电机及减速机、搅拌器、夹套、及气体分布环，釜体的顶端设有人孔、安全阀、温度监测装置、及压力监测装置，釜体的顶端连接有进气管和出气管，出气管与压缩机的进气口连接，压缩机的出气口与二氧化碳储罐连接，二氧化碳储罐与进气管的一端连接，且进气管与二氧化碳储罐之间设有减压阀，进气管另一端伸入至釜体的内部与气体分布环相连接，釜体的侧壁上相对设有进料口和出料口，釜体的外壁上下端设有连通夹套的进口和出口，进口和出口均连接有电磁阀，电磁阀与温度监测装置连接。本实用新型中的碳酸锂提纯反应釜组，解决现有生产效率不高的问题。

Description

碳酸锂提纯反应釜组

技术领域

本实用新型涉及化工生产设备技术领域，特别是涉及一种碳酸锂提纯反应釜组。

背景技术

粗品碳酸锂或工业级碳酸锂经过提纯变成电池级碳酸锂，目前均采用二氧化碳深度碳化的方法。具体过程就是先将粗品碳酸锂或工业级碳酸锂用冷却后的碳酸氢锂热分解母液调浆，打入碳化反应釜，通二氧化碳气体，在加压条件下反应，碳酸锂转化为碳酸氢锂并溶于溶液中，再经过过滤除去不溶物，然后经过树脂交换除去钙镁硼，再次过滤，滤液打入热解反应釜，加热使碳酸氢锂分解为碳酸锂，分解完成后进行离心分离，用纯水洗涤，再甩干，得到湿碳酸锂产品，经烘干后得到电池级碳酸锂。

常规情况是采用碳化塔或釜进行不连续的碳化反应，也就是说在碳化时每一塔或釜中的物料不进入下一个碳化塔或反应釜，待碳化反应完成后即放出。而碳酸氢锂溶液的热分解则都在反应釜内进行，也是单个反应釜独立运行。而且得到的碳酸锂湿产品要经过高温烘干才能得到合格的电池级碳酸锂。从而使得生产效率低，同时碳酸氢锂溶液的热分解时产生的二氧化碳由排气口排出，造成温室气体的排放，而碳化反应时又需要二氧化碳，使得二氧化碳利用率不高。

实用新型内容

基于此，针对现有技术的缺点，提供一种碳酸锂提纯反应釜组，解决现有生产效率不高的问题。

本实用新型提供一种碳酸锂提纯反应釜组，包括依次连接的多个反应釜，所述反应釜包括釜体、设于所述釜体顶端中部的驱动电机及减速机、设于所述釜体内部且与所述驱动电机及减速机连接的搅拌器、设于所述釜体外壁的夹套、及设于所述釜体内部的气体分布环，所述釜体的顶端设有人孔、安全阀、温度监测装置、及压力监测装置，所述釜体的顶端连接有用于进出二氧化碳的进气管和出气管，所述出气管与压缩机的进气口连接，所述压缩机的出气口与二氧化碳储罐连接，所述二氧化碳储罐与所述进气管的一端连接，且所述进气管与所述二氧化碳储罐之间设有减压阀，所述进气管的另一端伸入至所述釜体的内部与所述气体分布环相连接，所述釜体的侧壁上相对设有进料口和出料口，所述釜体的外壁上下端设有连通所述夹套的进口和出口，所述进口和所述出口均分别连接有电磁阀，所述电磁阀与所述温度监测装置连接。

另外，根据本实用新型提供的碳酸锂提纯反应釜组，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述釜体容积为15m³，所述釜体的长径比为1.5：1，所述进料口和所述出料口设于所述釜体侧壁三分之二高度。

进一步地，所述人孔及所述安全阀设于所述釜体的顶端前部，所述压力监测装置设于所述釜体顶端中部且靠近所述驱动电机及减速机的位置，所述温度监测装置设于所述釜体顶端后部。

进一步地，所述气体分布环设于所述釜体内部靠近底端位置，所述气体分布环为环形管，所述环形管向下方向均布有多个小孔。

进一步地，所述搅拌器为框式搅拌器，所述搅拌器包括框体、以及设于所述框体底端的两个叶片。

进一步地，所述温度监测装置上设有控制模块，所述控制模块根据检测到所述釜体的温度以及目标温度控制所述电磁阀的开关状态，以使控制对所述釜体实现加热或冷却。

进一步地，所述压力监测装置上设有报警器，所述报警器用于当所述压力监测装置检测到所述釜体内部的压力异常时发出警报。

进一步地，所述釜体的内部设有相对设置的两个挡板，所述挡板用于形成紊流。

进一步地，所述釜体的底端设有放料阀。

进一步地，所述反应釜的数量为五个，且各个所述反应釜的出料口通过不锈钢管与下一所述反应釜的进料口连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、二氧化碳全部从底部环形分布环的小孔进入釜体内，使得能充分与浆料混合反应；2、通过二氧化碳储罐中由减压阀控制排出的低压二氧化碳进行反应时，其压力低至0.1～～0.2Mpa，而一般情况是0.5Mpa以上，因此对反应釜的承压要求更低，降低了设备成本，提高了安全性；3、本反应釜组合既用于碳酸锂的深度碳化，也用于碳酸氢锂的热解，两个工艺过程交换进行，因而轻松解决了碳酸氢锂热解时反应釜内壁上粘结碳酸锂不易清理的问题；4、热解时析出的二氧化碳气体通过冷却除水后由压缩机回收利用，使得二氧化碳循环利用，大大降低了二氧化碳消耗，减少了温室气体的排放；5、通过精准控制每个反应釜的反应温度和反应时间，可以得到含碳酸氢锂量更低得多的碳酸锂产品，使得碳酸锂产品在低温下烘干就能达到99.5％以上的主成分要求；6、由于搅拌器中叶片的设置使得反应釜底部不会沉积物料，避免了堵塞底部放料阀；7、浆料由反应釜组的反应釜一直排入排出至最后一个反应釜，使得其反应釜组可连续运行对浆料进行碳化及热分解，其运行效率高。本实用新型提供的碳酸锂提纯反应釜组，可以连续运行并既能进行碳化反应又能进行热分解反应，可以提高生产效率，提高二氧化碳利用率，提高产品主成分，解决现有生产效率不高的问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提出的碳酸锂提纯反应釜组的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例提出的反应釜的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例提出的反应釜的第一视角下的剖面结构图。

图4为本实用新型一实施例提出的反应釜的第二视角下的剖面结构图。

图5为本实用新型一实施例提出的反应釜的俯视结构示意图。

主要元素符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型的一实施例中提供的碳酸锂提纯反应釜组包括：

依次连接的多个反应釜，其中反应釜包括釜体20、设于釜体20顶端中部的驱动电机及减速机21、设于釜体20内部且与驱动电机及减速机21连接的搅拌器22、设于釜体20外壁的夹套23、设于釜体20内部的气体分布环24、以及设于釜体20底端的放料阀25。

该釜体20的顶端设有人孔26、安全阀27、温度监测装置28、及压力监测装置29，该釜体20的顶端连接有用于进出二氧化碳的进气管30和出气管31，其中，该出气管31连通该釜体20，且出气管31与压缩机(图未示)的进气口连接，其压缩机的出气口与二氧化碳储罐(图未示)连接，二氧化碳储罐与进气管30的一端连接，且进气管30与二氧化碳储罐之间设有减压阀(图未示)，该进气管30的另一端伸入至釜体20的内部与气体分布环24相连接。

该釜体20的侧壁上相对设有进料口32和出料口33，用于进出浆料；釜体20的内部设有相对设置的两个挡板34，其挡板34用于形成紊流；釜体20的外壁上端设有连通该夹套23的进口35，釜体20的外壁下端设有连通该夹套23的出口36，通过对进口35输送蒸汽或冷却水使得可对釜体20进行加热或冷却；该进口35和出口36均分别连接有电磁阀37，其电磁阀37与温度监测装置28连接，其温度监测装置28上设有控制模块，该控制模块可根据检测的釜体20温度以及目标温度控制电磁阀37的开关状态，使得可控制对釜体20实现加热或冷却。

进一步地，本实施例中，该釜体20容积为15m³，长径比为1.5：1，可以理解的，在本实用新型的其他实施例中，该釜体20的大小还可以根据实际使用需求进行设定。其中，釜体20的侧壁上相对设有进料口32和出料口33，在本实施例中，该进料口32和出料口33设于釜体20侧壁三分之二高度，其浆料采用上进上出的输送方式。本实施例中，具体的，反应釜的数量为五个，其分别依次为第一反应釜11、第二反应釜12、第三反应釜13、第四反应釜14、及第五反应釜15，其中设于起始位置的第一反应釜11的进料口32通过管道与泵相连，其泵用于输送料浆并通过管道运入至反应釜内进行反应，其浆料依次由第一反应釜11输送到设于末端位置的第五反应釜15，并由第五反应釜15的出料口33流出，其中第一反应釜11的进料口32的直径小于其出料口33的直径以及其他反应釜的进料口32及出料口33的直径，其中本实施例中，第一反应釜11的进料口32的直径为DN50，其第一反应釜11的出料口33及其他反应釜进料口32及出料口33的直径为DN100，其中各个反应釜通过直径为DN100的304不锈钢管16与其他反应釜连接，如第一反应釜11的出料口33通过直径为DN100的304不锈钢管16与位于后端的第二反应釜12的进料口32连接，可以理解的，在本实用新型的其他实施例中，其反应釜的数量还可以为其他，其可根据实际使用需求进行设置，在此不做限定。

进一步地，本实施例中，在反应釜中，其驱动电机与减速机配套使用，用于传递运动和转动方向。其中驱动电机及减速机的输出轴与搅拌器22连接，其该搅拌器22设于釜体20内部，用于对釜体20内的浆料进行搅拌。其搅拌器22由驱动电机通过减速机驱动，驱动电机上设有变频调速器，用以取得最佳搅拌转速，本实施例中，其搅拌器22为框式搅拌器22，其包括框体221、以及设于框体221底端的两个叶片222，其中本实施例中，该叶片222的尺寸为250*200*12，其驱动电机及减速机21驱动搅拌器22进行搅拌时，其框体221对釜体20内的浆料进行拌匀，且设于底端的叶片222用于搅起沉淀在底部的固体物料，防止釜体20底部沉积物料，避免了堵塞釜体20底部的放料阀25。其中，该放料阀25用于检修或清理反应釜时放空釜体20内部的物料。

进一步地，釜体20的外壁上端设有连通该夹套23的进口35，釜体20的外壁下端设有连通该夹套23的出口36，其进口35进入的蒸汽或冷却水容置于该夹套23内，并流至底端由出口36流出。该进口35和出口36均分别连接有电磁阀37，其电磁阀37与温度监测装置28连接。当温度监测装置28中控制模块检测到釜体20温度低于目标温度范围时，其控制电磁阀37打开以通过设于其上端的进口35流入蒸汽，其蒸汽冷凝放热为液体后从其下端的出口36排出，使得实现对反应釜进行加热。当温度监测装置28中控制模块检测到釜体20温度高于目标温度范围时，其控制电磁阀37打开以通过设于其上端的进口35流入冷却水，其通过冷却水换热后从其下端的出口36排出，使得实现对反应釜进行冷却。当其温度监测装置28中控制模块检测到釜体20温度处于目标温度范围内时，其控制电磁阀37关闭。其中，需要指出的是，该进口35和出口36的数量均可设为两个，此时各个进口35可分别用于流入蒸汽和冷却水。其中需要指出的是，其各个反应釜的反应温度不同，其由起始位置的第一反应釜11至末端位置的第五反应釜15的釜体20的反应温度依次升高。

进一步地，该进气管30的数量为两个，其分别设于釜体20的顶端靠边位置，且该进气管30的一端伸入至釜体20的内部与气体分布环24相连接；该气体分布环24设于釜体20内部靠近底端位置，其为环形管，且该环形管向下方向均布有多个小孔，其用于将进气管30中二氧化碳气体进行排出。本实施例中，具体为32个￠2.5小孔，可以理解的，本实用新型的其他实施例中，其小孔的数量还可以为其他，其根据实际使用需求进行设置，在此不做限定。其中出气管31与压缩机的进气口连接，其压缩机的出气口与二氧化碳储罐连接，二氧化碳储罐与进气管30的一端连接，且进气管30与二氧化碳储罐之间设有减压阀，使得通过其减压阀的设置可将进气管30进入至釜体20内的二氧化碳气体转化为低压气体，其压力低至0.1～～0.2Mpa，而一般情况下是0.5Mpa以上，因此对反应釜的承压要求更低，降低了设备成本，提高了安全性。其由进气管30排入的二氧化碳气体进入至气体分布环24中，且通过气体分布环24中底部开设的多个小孔进行排出，其排出的二氧化碳气体从底部进入至釜体20内与料浆接触反应时更充分，其未完全反应的二氧化碳气体由出气口排出，同时其出气口排出的二氧化碳气体经过冷却除水后经过压缩机压入至二氧化碳储罐，使得可形成二氧化碳的循环利用，且减少了二氧化碳的温室气体排放。其中，该压力监测装置29上还设有报警器，用于当压力监测装置29检测到釜体20内部的压力异常时发出警报。

进一步地，如图5所示，人孔26及安全阀27设于釜体20的顶端前部，压力监测装置29设于釜体20顶端中部且靠近驱动电机及减速机21的位置，温度监测装置28设于釜体20顶端后部。其中，本实施例中，挡板34的厚度为12mm，宽度为150mm，高度为2000mm，可以理解的，在本实用新型的其他实施例中，其挡板34的尺寸可根据实际使用需求进行设置，在此不做限定。

使用时，当进行深度碳化反应过程时，其料浆通过泵由第一反应釜11的进料口32连续排入至釜体20内，并由出料口33溢流至与其连接的下一反应釜内，同时其二氧化碳储罐中的二氧化碳通过设于釜体20顶端的进气管30排入至气体分布环24，并通过气体分布环24的小孔向下排出与釜体20的浆料进行碳化反应，由于二氧化碳是从底部进入，使得与料浆接触反应时更充分，且由于减压阀调节的二氧化碳压力比较低，使得单位时间内进入的二氧化碳量较小，所以能二氧化碳人可在反应釜的内部充分利用，不会造成浪费；同时由于二氧化碳压力比较低，设备运行安全性更高，设备成本更低；另外，二氧化碳还会与反应釜内壁由于碳酸氢锂热分解时产生结垢的碳酸锂进行反应，使得将其变成碳酸氢锂进入溶液中；同时搅拌器22下部的两片叶片222起到防止物料沉淀的作用；经过一定时间反应但还没有反应完全的物料通过出料口33溢流进入下一下反应釜，直至最后一个反应釜反应完全出来。

当进行碳酸氢锂溶液热分解过程时，经过过滤后的碳酸氢锂溶液由泵从第一个反应釜的进料口32打入，在温度监测装置28上设定所需各个反应釜的温度值，其温度监测装置28上的控制模块根据釜体20的温度以及目标温度范围会自动开启或关闭电磁阀37，使得可控制由进口35排入蒸汽等，可对釜体20内的浆料进行加热，使之分解；同时，已经部分分解的浆料经过出料口33溢流入下一个反应釜内继续进行分解反应。由于反应釜组中的每一个釜控制不同的反应温度，所以使得反应釜组合从前到后有一个温度升高反应加快的过程，并使得产品中残留较低的碳酸氢锂，保证产品在100多度低温烘干后就可以达到99.5％以上的主成分要求。同时反应分解出来的二氧化碳通过排气孔排出，其排出的气体经压缩机压缩后存储至二氧化碳储罐，以供碳化反应所需二氧化碳，从而实现了二氧化碳的循环利用，大大减少了温室气体排放。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、二氧化碳全部从底部环形分布环的小孔进入釜体内，使得能充分与浆料混合反应；2、通过二氧化碳储罐中由减压阀控制排出的低压二氧化碳进行反应时，其压力低至0.1～～0.2Mpa，而一般情况是0.5Mpa以上，因此对反应釜的承压要求更低，降低了设备成本，提高了安全性；3、本反应釜组合既用于碳酸锂的深度碳化，也用于碳酸氢锂的热解，两个工艺过程交换进行，因而轻松解决了碳酸氢锂热解时反应釜内壁上粘结碳酸锂不易清理的问题；4、热解时析出的二氧化碳气体通过冷却除水后由压缩机回收利用，使得二氧化碳循环利用，大大降低了二氧化碳消耗，减少了温室气体的排放；5、通过精准控制每个反应釜的反应温度和反应时间，可以得到含碳酸氢锂量更低得多的碳酸锂产品，使得碳酸锂产品在低温下烘干就能达到99.5％以上的主成分要求；6、由于搅拌器中叶片的设置使得反应釜底部不会沉积物料，避免了堵塞底部放料阀；7、浆料由反应釜组的第一反应釜一直排入至第五反应釜，使得其反应釜组可连续运行对浆料进行碳化及热分解，其运行效率高。

本实用新型提供的碳酸锂提纯反应釜组，可以连续运行并既能进行碳化反应又能进行热分解反应，可以提高生产效率，提高二氧化碳利用率，提高产品主成分，解决现有生产效率不高的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于，包括依次连接的多个反应釜，所述反应釜包括釜体、设于所述釜体顶端中部的驱动电机及减速机、设于所述釜体内部且与所述驱动电机及减速机连接的搅拌器、设于所述釜体外壁的夹套、及设于所述釜体内部的气体分布环，所述釜体的顶端设有人孔、安全阀、温度监测装置、及压力监测装置，所述釜体的顶端连接有用于进出二氧化碳的进气管和出气管，所述出气管与压缩机的进气口连接，所述压缩机的出气口与二氧化碳储罐连接，所述二氧化碳储罐与所述进气管的一端连接，且所述进气管与所述二氧化碳储罐之间设有减压阀，所述进气管的另一端伸入至所述釜体的内部与所述气体分布环相连接，所述釜体的侧壁上相对设有进料口和出料口，所述釜体的外壁上下端设有连通所述夹套的进口和出口，所述进口和所述出口均分别连接有电磁阀，所述电磁阀与所述温度监测装置连接。

2.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述釜体容积为15m³，所述釜体的长径比为1.5：1，所述进料口和所述出料口设于所述釜体侧壁三分之二高度。

3.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述人孔及所述安全阀设于所述釜体的顶端前部，所述压力监测装置设于所述釜体顶端中部且靠近所述驱动电机及减速机的位置，所述温度监测装置设于所述釜体顶端后部。

4.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述气体分布环设于所述釜体内部靠近底端位置，所述气体分布环为环形管，所述环形管向下方向均布有多个小孔。

5.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述搅拌器为框式搅拌器，所述搅拌器包括框体、以及设于所述框体底端的两个叶片。

6.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述温度监测装置上设有控制模块，所述控制模块根据检测到所述釜体的温度以及目标温度控制所述电磁阀的开关状态，以使控制对所述釜体实现加热或冷却。

7.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述压力监测装置上设有报警器，所述报警器用于当所述压力监测装置检测到所述釜体内部的压力异常时发出警报。

8.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述釜体的内部设有相对设置的两个挡板，所述挡板用于形成紊流。

9.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述釜体的底端设有放料阀。

10.根据权利要求1所述的碳酸锂提纯反应釜组，其特征在于：所述反应釜的数量为五个，且各个所述反应釜的出料口通过不锈钢管与下一所述反应釜的进料口连接。