CN211754876U

CN211754876U - 一种微通道反应器

Info

Publication number: CN211754876U
Application number: CN202020227619.7U
Authority: CN
Inventors: 郭美世; 周月鹏; 黄建超; 李自强; 王传莹; 马骁; 云国利; 王怀; 李羊羊; 李丽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-02-28

Abstract

本实用新型属于六氟磷酸锂生产设备技术领域，公开一种微通道反应器，包括微通道反应器本体、原料储罐、预混合罐、气液分离器和产物储罐；第一原料储罐内盛有氟化锂的氟化氢溶液，第二原料储罐内盛有五氟化磷高纯气体；预混合罐顶部设有进液管、底部设有出料口、下部设有进气口，第一原料储罐与进液管相连，第二原料储罐与进气口相连，预混合罐内设有搅拌分散装置；微通道反应器本体设有多个，出料口与多个微通道反应器本体的进料口相连，多个微通道反应器本体的物料出口与气液分离器的物料进口相连，气液分离器的液体出口与产物储罐相连，气液分离器的气体出口与进气口相连。该微通道反应器生产效率高，节省原料。

Description

一种微通道反应器

技术领域

本实用新型属于六氟磷酸锂生产设备技术领域，具体涉及一种微通道反应器。

背景技术

锂离子二次电池的电解液主要包括有机溶剂和电解质，其中电解质必须具备导电率高、化学及电化学稳定性好，可使用的温度范围宽、安全性好等优点，常用的电解质为六氟磷酸锂。目前，六氟磷酸锂的制备方法主要有以下几种：气固直接反应法、溶剂法以及离子交换法，其中研究最多、技术最为成熟、产业化应用最广泛的工艺是HF溶剂法。HF溶剂法是利用HF作为反应介质，将原料卤化锂溶解在HF中，再将高纯PF₅气化后，将气体通入溶剂中进行反应，生成六氟磷酸锂，反应结束后，再经过结晶分离、干燥等得到六氟磷酸锂产品。

根据专利文献的记载，在六氟磷酸锂的生产过程中，采用的反应装置包括：CN101544361A采用多级管式反应器，使原料混合物进入多级管式反应器后，进行多级合成反应；CN207756147U涉及一种制备六氟磷酸锂的涡轮反应器，其包括反应器本体、电机子装置以及引气管；CN102502566A公开了一种六氟磷酸锂的合成工艺，在合成釜内进行氟化锂、无水氟化氢、五氟化磷气体反应制得六氟磷酸锂；CN106745096A提及了将五氟化磷气体与氟化碱金属盐溶液经过计量后通入微通道反应器进行混合、反应，再将所得反应液进行结晶、干燥，即得六氟磷酸碱金属盐。

将微通道反应器用于六氟磷酸锂的制备，反应速度快，时间短，因为微通道反应器中有着成千上万的微型通道导致其具有极大的比表面积，可以达到通常反应釜比表面积的几百甚至上千倍，从而具有极好的传热和传质能力。但是，现有的单台微通道反应器存在处理能力有限，连续生产能力不足，物料没有得到充分应用。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型的目的是提供一种微通道反应器，通过合理的结构设置，可实现六氟磷酸锂的连续生产，不会因为某一微通道反应器出现故障而停产，处理能力大，同时可以实现资源的回收，避免浪费及环境污染。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微通道反应器，包括微通道反应器本体、原料储罐、预混合罐、气液分离器和产物储罐；所述原料储罐设有第一原料储罐和第二原料储罐，所述第一原料储罐内盛有氟化锂的氟化氢溶液，所述第二原料储罐内盛有五氟化磷高纯气体；所述预混合罐顶部设有进液管、底部设有出料口、下部设有进气口，所述第一原料储罐通过第一计量泵与所述进液管相连，所述第二原料储罐通过第二计量泵与所述进气口相连，所述预混合罐内设有搅拌分散装置；所述微通道反应器本体设有多个，多个所述微通道反应器本体并列设置，所述预混合罐的出料口与多个所述微通道反应器本体的进料口相连，多个所述微通道反应器本体的物料出口与所述气液分离器的物料进口相连，所述气液分离器的液体出口与所述产物储罐相连，所述气液分离器的气体出口与所述预混合罐的进气口相连。

为了使原料在预混合罐内得到更好的混合效果，优选地，所述搅拌分散装置包括搅拌轴、搅拌桨、液体分散盘和减速电机，所述搅拌轴竖直设于预混合罐内，所述搅拌轴的上端与预混合罐上方的减速电机相连，搅拌轴与预混合罐的相交处密封连接，所述液体分散盘设于搅拌轴的上部，所述进液管的出液口位于所述液体分散盘的上方，所述搅拌桨设于液体分散盘下方的搅拌轴上。第一原料储罐中的液体原料由液体分散盘分散至预混合罐内，气体由预混合罐的下部进入预混合罐，两者对流混合，同时搅拌组件的设置可将两者进一步混合均匀。

进一步优选地，所述搅拌桨包括水平搅拌桨和锚式搅拌桨，所述水平搅拌桨设有多根，多根水平搅拌桨沿着搅拌轴设置，所述锚式搅拌桨设于搅拌轴的下端，且所述锚式搅拌桨与预混合罐的底部相匹配。

优选地，所述预混合罐的进气口设有多个，多个所述进气口沿着预混合罐下部周向设置，所述第二原料储罐通过第二计量泵与多个所述进气口相连。五氟化磷高纯气体由预混合罐下部的多处进料，提高混合效率。

优选地，所述进气口上均设有止回阀。止回阀的设置可有效避免预混合罐内物料的回流。

本实用新型还包括能够使该微通道反应器正常使用的其它组件，例如，控制物料流动的阀门、泵，可根据需要进行常规设置。另外，本实用新型中未加限定的组件均采用本领域中的常规手段，例如，微通道反应器本体、气液分离器、产物储罐、液体分散盘等均可根据现有技术进行常规选择。

本实用新型的微通道反应器的作用原理包括：将制备六氟磷酸锂的原料氟化锂的氟化氢溶液和五氟化磷高纯气体在预混合罐中进行混合，通过在预混合罐的下部设置进气口，在预混合罐的搅拌轴上部设置液体分散盘，将液体与气体对流混合，同时设有搅拌组件，实现反应原料的充分混合，混合后的原料通至微通道反应器本体内进行反应，反应后的产物经气液分离后，液体即包含产品，存入产物储罐中进行下一道工序，气体返回预混合罐中进行重复利用。

本实用新型的微通道反应器具有如下优点：

1）本实用新型通过将预混合后的原料通至多个并列使用的微通道反应器本体，提高生产效率，另外其中任何一个微通道反应器本体出现问题，可以仅将该微通道反应器本体停产，不影响其它微通道反应器本体的正常生产，保证生产的可连续进行。

2）本实用新型的微通道反应器通过采用特定结构的预混合罐，可以实现物料的充分混合，提高反应效率。

3）本实用新型通过设置气液分离器，可将未反应完全的五氟化磷气体重复利用，避免资源浪费，节约原料。

附图说明

图1为实施例的微通道反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例

如图1所示，一种微通道反应器，包括微通道反应器本体1、原料储罐、预混合罐2、气液分离器3和产物储罐4；所述原料储罐设有第一原料储罐5和第二原料储罐6，所述第一原料储罐5内盛有氟化锂的氟化氢溶液，所述第二原料储罐6内盛有五氟化磷高纯气体；所述预混合罐2顶部设有进液管7、底部设有出料口8、下部设有进气口9，所述第一原料储罐5通过第一计量泵10与所述进液管7相连，所述第二原料储罐6通过第二计量泵11与所述进气口9相连，所述预混合罐2内设有搅拌分散装置；所述微通道反应器本体1设有多个，多个所述微通道反应器本体1并列设置，所述预混合罐2的出料口与多个所述微通道反应器本体1的进料口相连，多个所述微通道反应器本体1的物料出口与所述气液分离器3的物料进口相连，所述气液分离器3的液体出口与所述产物储罐4相连，所述气液分离器3的气体出口与所述预混合罐2的进气口相连。

所述搅拌分散装置包括搅拌轴12、搅拌桨、液体分散盘13和减速电机14，所述搅拌轴12竖直设于预混合罐2内，所述搅拌轴12的上端与预混合罐2上方的减速电机14相连，搅拌轴12与预混合罐2的相交处密封连接，所述液体分散盘13设于搅拌轴12的上部，所述进液管7的出液口位于所述液体分散盘13的上方，所述搅拌桨设于液体分散盘13下方的搅拌轴12上。

所述搅拌桨包括水平搅拌桨15和锚式搅拌桨16，所述水平搅拌桨15设有多根，多根水平搅拌桨15沿着搅拌轴12设置，所述锚式搅拌桨16设于搅拌轴12的下端，且所述锚式搅拌桨16与预混合罐2的底部相匹配。

所述预混合罐2的进气口9设有多个，多个所述进气口9沿着预混合罐2下部周向设置，所述第二原料储罐6通过第二计量泵11与多个所述进气口9相连。

所述进气口9上均设有止回阀。

该微通道反应器的作用原理包括：将制备六氟磷酸锂的原料氟化锂的氟化氢溶液和五氟化磷高纯气体在预混合罐2中进行混合，通过在预混合罐2的下部设置进气口9，在预混合罐2的搅拌轴12上部设置液体分散盘13，将液体与气体对流混合，同时设有搅拌组件，实现反应原料的充分混合，混合后的原料通至微通道反应器本体1内进行反应，反应后的产物经气液分离后，液体即包含产品，存入产物储罐4中进行下一道工序，气体返回预混合罐2中进行重复利用。

该微通道反应器通过多个微通道反应器本体1并列使用，提高生产效率，同时可避免其中任一微通道反应器本体1出现问题影响正常生产，保证生产的连续进行；气液分离器3的设置，可将未反应完全的五氟化磷气体重复利用，避免资源浪费，节约原料。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims

1.一种微通道反应器，包括微通道反应器本体，其特征在于：还包括原料储罐、预混合罐、气液分离器和产物储罐；所述原料储罐设有第一原料储罐和第二原料储罐，所述第一原料储罐内盛有氟化锂的氟化氢溶液，所述第二原料储罐内盛有五氟化磷高纯气体；所述预混合罐顶部设有进液管、底部设有出料口、下部设有进气口，所述第一原料储罐通过第一计量泵与所述进液管相连，所述第二原料储罐通过第二计量泵与所述进气口相连，所述预混合罐内设有搅拌分散装置；所述微通道反应器本体设有多个，多个所述微通道反应器本体并列设置，所述预混合罐的出料口与多个所述微通道反应器本体的进料口相连，多个所述微通道反应器本体的物料出口与所述气液分离器的物料进口相连，所述气液分离器的液体出口与所述产物储罐相连，所述气液分离器的气体出口与所述预混合罐的进气口相连。

2.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于：所述搅拌分散装置包括搅拌轴、搅拌桨、液体分散盘和减速电机，所述搅拌轴竖直设于预混合罐内，所述搅拌轴的上端与预混合罐上方的减速电机相连，搅拌轴与预混合罐的相交处密封连接，所述液体分散盘设于搅拌轴的上部，所述进液管的出液口位于所述液体分散盘的上方，所述搅拌桨设于液体分散盘下方的搅拌轴上。

3.根据权利要求2所述的微通道反应器，其特征在于：所述搅拌桨包括水平搅拌桨和锚式搅拌桨，所述水平搅拌桨设有多根，多根水平搅拌桨沿着搅拌轴设置，所述锚式搅拌桨设于搅拌轴的下端，且所述锚式搅拌桨与预混合罐的底部相匹配。

4.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于：所述预混合罐的进气口设有多个，多个所述进气口沿着预混合罐下部周向设置，所述第二原料储罐通过第二计量泵与多个所述进气口相连。

5.根据权利要求1或4所述的微通道反应器，其特征在于：所述进气口上均设有止回阀。