CN216910302U - 一种碳酸锂碳化反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳酸锂碳化反应釜，包括釜体，釜体包括上封头、筒体、下封头，所述上封头上设有进料口、排气管，所述下封头上设有出料口，所述筒体上设有加压管和挡板，所述反应釜底部贴近下封头内壁处设有一个进气分布器，所述筒体内部轴向方向设有不少于一个进气分布器，进气分布器与进气管连通，每个进气分布器上方均设有一个搅拌器，搅拌器安装在搅拌轴上通过联轴器与上封头外的传动装置连接。本实用新型结构简单，安全可靠，增强二氧化碳利用率高，提高碳化反应效率，减少原料浪费。

Description

一种碳酸锂碳化反应釜

技术领域

本实用新型涉及一种碳酸锂碳化反应釜。

背景技术

从矿石和盐湖卤水中提锂所制 Li₂CO₃一般都是纯度较低的工业级Li₂CO₃，需进一步纯化，除去部分杂质离子，得到高纯度的Li₂CO₃，才能用于制备锂离子电池正极材料及电子器件和光学器件等高精密仪器材料。纯化是制备电池级和高纯Li₂CO₃的关键环节。碳化法（包括碳化分解法、碳化沉淀法）是主要的纯化方法。所谓碳化就是在Li₂CO₃溶液中通入CO₂气体，使得微溶于水的 Li₂CO₃转变成溶解度较大的 LiHCO₃,而不被碳化的杂质可通过过滤除去，从而到达提纯的目的，因此，碳化过程是整个工艺的关键步骤(赵春龙,孙峙,郑晓洪,高文芳,等.碳酸锂的制备及其纯化过程的研究进展[J].过程工程学报,2018,18(1):20-28.郭贤慧,王永勤,王建萍,许胜霞.碳化分解法制备电池级碳酸锂的工艺研究[J].无机盐工业,2019,51(1):50-52. )。

传统的碳化反应设备一般采用的是长径比比较大的塔式反应器，这种设备二氧化碳进气结构有缺陷，二氧化碳的利用率低，一般不足30%；若将供气量减小后，虽然二氧化碳的利用率可达到40% 左右，但是反应时间较长，塔底有碳酸锂沉积现象，在过滤过程造成碳酸理损失。此外，碳化反应设备上只有压力监控表，一旦压力超负荷易造成安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，安全可靠，增强二氧化碳利用率高，提高碳化反应效率，减少原料浪费的碳酸锂碳化反应釜，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种碳酸锂碳化反应釜，包括釜体，釜体包括上封头、筒体、下封头，所述上封头上设有进料口、排气管，所述下封头上设有出料口，其特征是：所述筒体上设有加压管和挡板，所述反应釜底部贴近下封头内壁处设有一个进气分布器，所述筒体内部轴向方向设有不少于一个进气分布器，进气分布器与进气管连通，每个进气分布器上方均设有一个搅拌器，搅拌器安装在搅拌轴上通过联轴器与上封头外的传动装置连接。

所述上封头上设有压力表/压力传感器接口、温度计/温度传感器接口及安全阀接口。

所述挡板为长条形，与釜体内壁保持20~40mm的间隙，宽度为釜体内径的0.08~0.12倍，垂直向下接近釜底内壁，上端不超过反应液液面，沿釜体内壁周向均匀分布且不少于4个。

所述搅拌器之间的距离为釜体内径的0.8~1.2倍，底部搅拌器距釜底内壁的间距小于或等于1/3釜体内径。

所述进气分布器由不同直径的同心圆环管及其连通管构成，圆环管数量不少于两个，各圆环管之间通过周向均布的径向连通管相连，进气分布器上均布向下的喷气孔。

所述压力表/压力传感器接口用于安装压力表或压力传感器，温度计/温度传感器接口用于安装温度计或温度传感器，安全阀接口用于安装安全阀，排气管用于安装排气阀。

所述加压管用于连接加压气泵输出端。

本实用新型的有益效果是：通过进气分布器向釜体内通入CO₂气体时，由于各圆环管及其连通管上均布着许多喷气孔，不仅使得供气更均匀，而且使二氧化碳气体与物料的接触面积更大，增大了反应面积，强化了传质，使得反应更均匀更充分；进气分布器上的喷气孔向下，使得气体分布效果更好，尤其反应釜底部的进气分布器，由于贴近下封头内壁，当CO₂气体从喷气孔喷射到内壁面上时，气泡直接被击碎，有效提高了CO₂气体的溶解度和利用率，提高了碳化反应速率；进气分布器上方的搅拌器不仅对反应物料进行搅拌混合而且对气体上升过程中产生的气泡进行破碎，挡板使得物料轴向翻动、消除涡流、反应物料得到充分混合，大大提高了搅拌混合效率，进一步提高了CO₂气体的溶解度和利用率，使得釜体内各区域的反应都能充分进行，加快了反应速率，降低了原料的消耗量，提高了生产效率；底部搅拌器消除了碳酸锂沉积现象；安全阀接口安装安全阀，一旦釜内压力超过设定的最高工作压力时，安全阀能及时开启，直至压力降至安全值，同时起报警作用，确保反应釜安全运行；

对容积大的碳化反应釜，压力表/压力传感器接口可安装压力传感器、温度计/温度传感器接口可安装温度传感器与压气泵一起对接安全联锁装置。

附图说明

图1为一种碳酸锂碳化反应釜的结构示意图。

图2为一种碳酸锂碳化反应釜的俯视图。

图3为一种碳酸锂碳化反应釜的进气分布器的仰视图。

图中：1-出料口，2-下封头，3-搅拌器，4-搅拌轴，5-筒体，6-挡板，7-加压管，8-排气管，9-温度计/温度传感器接口，10-传动装置，11-进料口，12-上封头，13-进气管，14-进气分布器，15-压力表/压力传感器接口，16-安全阀接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，进一步描述本实用新型的技术方案，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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种碳酸锂碳化反应釜，包括釜体（上封头12、筒体5、下封头2）、传动装置10、搅拌轴4、搅拌器3、挡板6、进气管13、进气分布器14，所述上封头上设有进料口11，压力表/压力传感器接口15，温度计/温度传感器接口9，安全阀接口16，排气管8，所述下封头上设有出料口1和进气管13，所述筒体上设有加压管7、进气管13和挡板6，所述反应釜底部贴近下封头内壁处设有一个进气分布器14，所述筒体内部轴向方向设有不少于1个进气分布器14，进气分布器14与进气管13连通，每个进气分布器14上方均设有一个搅拌器3，搅拌器3安装在搅拌轴4上通过联轴器与上封头外的传动装置10连接。

本实用新型实施例中，所述压力表/压力传感器接口15用于安装压力表或压力传感器，温度计/温度传感器接口9用于安装温度计或温度传感器，安全阀接口16用于安装安全阀，排气管8用于安装排气阀。

本实用新型实施例中，所述加压管7用于连接加压气泵输出端。

本实用新型实施例中，所述挡板6为长条形，与釜体内壁保持20~40mm的间隙，宽度为釜体内径的0.08~0.12倍，垂直向下接近釜底内壁，上端不超过反应液液面，沿釜体内壁周向均匀分布且不少于4个。

本实用新型实施例中，所述搅拌器3之间的距离为釜体内径的0.8~1.2倍，底部搅拌器3距釜底内壁的间距小于或等于1/3釜体内径。

本实用新型实施例中，所述进气分布器14由不同直径的同心圆环管及其连通管构成，圆环管数量不少于两个，各圆环管之间通过周向均布的径向连通管相连，进气分布器上均布向下的喷气孔。

本实用新型的工作原理是：物料从进料口11加入到釜内，外接的加压气泵通过加压管7进行加压，CO₂气体通过进气管13进入各个进气分布器14并由进气分布器14上的分布的喷气孔喷出，搅拌器与挡板的作用，使得反应物料径向、轴向翻动而得到充分混合，产生的协同效应确保CO₂气体与釜内各部位的原料快速充分接触，有效提高了CO₂气体的利用率，大大加快了碳化反应速率，提高了生产效率，降低了原料的消耗量；安全阀接口安装安全阀，一旦釜内压力超过设定的最高工作压力时，安全阀及时开启，直至压力降至安全值，同时起报警作用，确保了反应釜安全运行。

Claims (5)

1.一种碳酸锂碳化反应釜，包括釜体，釜体包括上封头、筒体、下封头，所述上封头上设有进料口、排气管，所述下封头上设有出料口，其特征是：所述筒体上设有加压管和挡板，所述反应釜底部贴近下封头内壁处设有一个进气分布器，所述筒体内部轴向方向设有不少于一个进气分布器，进气分布器与进气管连通，每个进气分布器上方均设有一个搅拌器，搅拌器安装在搅拌轴上通过联轴器与上封头外的传动装置连接。

2.根据权利要求1所述的碳酸锂碳化反应釜，其特征是：所述上封头上设有压力表/压力传感器接口、温度计/温度传感器接口及安全阀接口。

3.根据权利要求1或2所述的碳酸锂碳化反应釜，其特征是：所述挡板为长条形，与釜体内壁保持20~40mm的间隙，宽度为釜体内径的0.08~0.12倍，垂直向下接近釜底内壁，上端不超过反应液液面，沿釜体内壁周向均匀分布且不少于4个。

4.根据权利要求1或2所述的一种碳酸锂碳化反应釜，其特征是：所述搅拌器之间的距离为釜体内径的0.8~1.2倍，底部搅拌器距釜底内壁的间距小于或等于1/3釜体内径。

5.根据权利要求1或2所述的一种碳酸锂碳化反应釜，其特征是：所述进气分布器由不同直径的同心圆环管及其连通管构成，圆环管数量不少于两个，各圆环管之间通过周向均布的径向连通管相连，进气分布器上均布向下的喷气孔。

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