CN219815361U - 用于钒电池电解液有机相脱除的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其中包括：缓冲罐，缓冲罐的侧面设置有第一进液口，缓冲罐的底部设置有第一出液口；吸附筒，吸附筒的进液端面设置有第二进液口，吸附筒的出液端面设置有第二出液口，第二进液口与第一出液口通过管道连接，吸附筒内部靠近进液端面的区域设置有吸附区，吸附筒内部靠近出液端面的区域设置有过滤区，出液端面设置有清洗液进液口，进液端面设置有清洗液出液口；清洗液储存罐，清洗液储液罐的底部设置有第三出液口，第三出液口与清洗液进液口通过管道连接。解决了现有萃取法制备钒电池电解液生产过程中存在的有机相残留的问题，可实现连续化的工业生产，有机相脱除效率高、脱除彻底。

Description

用于钒电池电解液有机相脱除的装置

技术领域

本实用新型涉及钒电池领域，尤其涉及一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置。

背景技术

电解液是钒电池的储能介质，由不同价态钒离子和支持电解质组成，正极电解液中钒离子价态为V(V)和V(IV)，负极电解液为V(III)和V(II)。不同价态钒离子不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心。

电解液的制备，从原料来分，一种是高纯度的钒氧化物或者钒盐，另一种则为含钒料液。前者制备电解液的方法，主要是通过溶解、还原的方法。后者制备电解液的方法主要是是溶剂萃取法，依据溶液中钒的价态选择不同的萃取剂，即通过溶剂萃取的方法达到提纯的目的，溶剂萃取法能够获得纯度较高的电解液，但是存在有机相残留的问题。目前，萃取法制备的电解液的有机相脱除多采用吸附法，但由于缺乏相应的装置导致存在脱除不彻底、脱除效率低和无法连续化生产等问题，因此亟需开发一种用于钒电池电解液中有机相的脱除装置，以高效脱除电解液中的有机相，实现萃取法制备电解液的工业化生产。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提出一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其可以解决现有萃取法制备的电解液的有机相脱除存在的脱除不彻底、脱除效率低及无法连续化生产的问题。

本实用新型实施例公开了一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其包括：

缓冲罐，所述缓冲罐的侧面设置有第一进液口，所述缓冲罐的底部设置有第一出液口；

吸附筒，所述吸附筒的进液端面设置有第二进液口，所述吸附筒的出液端面设置有第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口通过管道连接，所述吸附筒内部靠近所述进液端面的区域设置有吸附区，所述吸附筒内部靠近所述出液端面的区域设置有过滤区，所述出液端面设置有清洗液进液口，所述进液端面设置有清洗液出液口；

清洗液储存罐，所述清洗液储液罐的底部设置有第三出液口，所述第三出液口与所述清洗液进液口通过管道连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述吸附区填充设置有吸附材料，所述过滤区填充设置有过滤膜。

根据本实用新型的一个实施例，所述吸附材料填充厚度为3-8cm，所述过滤膜层数为3-6。

根据本实用新型的一个实施例，所述吸附材料为活性炭、沸石、膨润土、石墨烯、凹凸棒、生物质炭、金属有机骨架材料、碳纳米管中的任意一种，所述过滤膜为耐酸高分子隔膜，所述过滤膜为酸碱超滤膜、耐酸纳滤膜、聚四氟乙烯微孔滤膜、聚偏二氟乙烯滤膜、聚丙烯滤膜中的任意一种。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓冲罐的底部为半圆球状或者半椭圆球状。

根据本实用新型的一个实施例，靠近所述第一进液口的管道上设置有第一阀门，靠近所述第一出液口的管道上设置有第二阀门，靠近所述第二出液口的管道上设置有第三阀门，靠近所述清洗液出液口的管道上设置有第四阀门，靠近所述第三出液口的管道上设置有第五阀门。

根据本实用新型的一个实施例，所述清洗液储存罐中的清洗液为乙醇、乙醚、丙酮、苯及其同系物中的任意一种。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓冲罐、所述吸附筒、所述清洗液储存罐、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及连接管道的材质均为耐酸腐蚀材料。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓冲罐、所述吸附筒、所述清洗液储存罐的材质为甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙烯中的任一种。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，通过吸附筒中设置的吸附区和过滤区结合的方式，实现了钒电池电解液中有机相的有效脱除，有效解决了现有萃取法制备钒电池电解液生产过程中存在的有机相残留的问题；另外，通过设置的清洗液储存罐、吸附筒上设置的清洗液进液口和清洗液出液口，形成了一套针对吸附区和过滤区的清洗系统，可以避免出现吸附区和过滤区由于长时间吸附和过滤造成有机相富集堵塞的情况，从而保证了钒电池电解液有机相的连续脱除，提升了生产效率，有利于实现连续化的工业生产，具有有机相脱除效率高、有机相脱除彻底的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所公开的用于钒电池电解液有机相脱除的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

在以下描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一实施例公开了一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其包括：

缓冲罐10，缓冲罐10的侧面设置有第一进液口11，缓冲罐10的底部设置有第一出液口12；

吸附筒20，吸附筒20的进液端面设置有第二进液口21，吸附筒20的出液端面设置有第二出液口22，第二进液口21与第一出液口12通过管道连接，吸附筒20内部靠近进液端面的区域设置有吸附区30，吸附筒20内部靠近出液端面的区域设置有过滤区40，出液端面设置有清洗液进液口24，进液端面设置有清洗液出液口25；

清洗液储存罐50，清洗液储液罐50的底部设置有第三出液口51，第三出液口51与清洗液进液口24通过管道连接。

在上述实施例中，缓冲罐10用于反萃制备的钒电池电解液的储存和分层，分层后的电解液进入吸附筒20，可以大大提高吸附筒20吸附的效率，有利于提升生产效率。

在上述实施例中，钒电池电解液进入吸附筒20，依次经过吸附区30和过滤区40而除去电解液中的有机相，通过设置的清洗液进液口24和清洗液出液口26，使清洗液依次经过过滤区40和吸附区30进行反向清洗，此处反向是指与钒电池电解液的流动方向相反，解决了吸附区30和过滤区40由于长时吸附和过滤造成有机相富集堵塞问题，并且反向清洗可以使清洗液对吸附区30和过滤区40清洗地更彻底。

在一些实施例中，吸附区30填充设置有吸附材料，过滤区40填充设置有过滤膜。有利于钒电池电解液中的有效脱除。

在一些实施例中，吸附材料填充厚度为3-8cm，过滤膜层数为3-6。有利于钒电池电解液中的有效脱除。

在一些实施例中，吸附材料为活性炭、沸石、膨润土、石墨烯、凹凸棒、生物质炭、金属有机骨架材料、碳纳米管中的任意一种，过滤膜为耐酸高分子隔膜，过滤膜为酸碱超滤膜、耐酸纳滤膜、聚四氟乙烯微孔滤膜、聚偏二氟乙烯滤膜、聚丙烯滤膜中的任意一种。

在一些实施例中，缓冲罐10的底部为半圆球状或者半椭圆球状。在该实施例中，可以防止有机相在缓冲罐底部边角的富集，大大减少有机相在缓冲罐底部的堆积，有利于有机相的流出。

在一些实施例中，靠近第一进液口11的管道上设置有第一阀门13，靠近第一出液口12的管道上设置有第二阀门14，靠近第二出液口22的管道上设置有第三阀门23，靠近清洗液出液口26的管道上设置有第四阀门25，靠近第三出液口51的管道上设置有第五阀门52。在该实施例中，可以通过打开第一阀门13和关闭第二阀门12实现将钒电池电解液送入缓冲罐10进行储存和分层，当缓冲罐10中的电解液达到一定体积后，打开第二阀门12和第三阀门23将电解液送入吸附筒20并且此时第四阀门25和第五阀门52均关闭。当对吸附筒20进行清洗时，关闭第二阀门14和第三阀门23并打开第四阀门25和第五阀门52。通过设置阀门可以实现对钒电池电解液的流动进行合理的控制。

在一些实施例中，清洗液储存罐中的清洗液为乙醇、乙醚、丙酮、苯及其同系物中的任意一种。有利于实现对吸附区和过滤区的清洗。

在一些实施例中，缓冲罐10、吸附筒20、清洗液储存罐50、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门23、第四阀门25、第五阀门52及连接管道的材质均为耐酸腐蚀材料。

在一些实施例中，缓冲罐10、吸附筒20、清洗液储存罐50的材质为甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙烯中的任一种。

本实用新型实施例公开的用于钒电池电解液有机相脱除的装置的工作原理为：有机相脱除装置组装完毕后，打开缓冲罐10上的第一进液口11处设置的第一阀门13，关闭第一出液口12处设置的第二阀门14，待电解质溶液达到缓冲罐10容积的2/3后，打开缓冲罐10下部第一出液口12处设置的第二阀门14并打开吸附筒20上第二出液口22处设置的第三阀门23，并且关闭吸附筒20上设置的清洗液出液口26处设置的第四阀门25及第三出液口处设置的第五阀门52，当电解液由吸附筒20上第二出液口22流出时，即得电解液有机相脱除液，从而完成对电解液有机相的脱除。

综上所述，本实用新型实施例所公开的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，通过吸附筒20中设置的吸附区30和过滤区40结合的方式，实现了钒电池电解液中有机相的有效脱除，有效解决了现有萃取法制备钒电池电解液生产过程中存在的有机相残留的问题；另外，通过设置的清洗液储存罐10、吸附筒20上设置的清洗液进液口24和清洗液出液口25，形成了一套针对吸附区30和过滤区40的清洗系统，可以避免出现吸附区和过滤区由于长时间吸附和过滤造成的有机相富集堵塞的情况，从而保证了钒电池电解液有机相的连续脱除，提升了生产效率，有利于实现连续化的工业生产，具有有机相脱除效率高、有机相脱除彻底的优点。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本实用新型的保护范围，并且不应将本实用新型的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本实用新型公开的示例性实施例，上述本实用新型实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本实用新型实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本实用新型实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本实用新型实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，包括：

缓冲罐，所述缓冲罐的侧面设置有第一进液口，所述缓冲罐的底部设置有第一出液口；

吸附筒，所述吸附筒的进液端面设置有第二进液口，所述吸附筒的出液端面设置有第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口通过管道连接，所述吸附筒内部靠近所述进液端面的区域设置有吸附区，所述吸附筒内部靠近所述出液端面的区域设置有过滤区，所述出液端面设置有清洗液进液口，所述进液端面设置有清洗液出液口；

清洗液储存罐，所述清洗液储存罐的底部设置有第三出液口，所述第三出液口与所述清洗液进液口通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述吸附区填充设置有吸附材料，所述过滤区填充设置有过滤膜。

3.根据权利要求2所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述吸附材料填充厚度为3-8cm，所述过滤膜层数为3-6。

4.根据权利要求2或3所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述吸附材料为活性炭、沸石、膨润土、石墨烯、凹凸棒、生物质炭、金属有机骨架材料、碳纳米管中的任意一种，所述过滤膜为耐酸高分子隔膜，所述过滤膜为酸碱超滤膜、耐酸纳滤膜、聚四氟乙烯微孔滤膜、聚偏二氟乙烯滤膜、聚丙烯滤膜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述缓冲罐的底部为半圆球状或者半椭圆球状。

6.根据权利要求1所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，靠近所述第一进液口的管道上设置有第一阀门，靠近所述第一出液口的管道上设置有第二阀门，靠近所述第二出液口的管道上设置有第三阀门，靠近所述清洗液出液口的管道上设置有第四阀门，靠近所述第三出液口的管道上设置有第五阀门。

7.根据权利要求1所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述清洗液储存罐中的清洗液为乙醇、乙醚、丙酮、苯及其同系物中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述缓冲罐、所述吸附筒、所述清洗液储存罐、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及连接管道的材质均为耐酸腐蚀材料。

9.根据权利要求1所述的用于钒电池电解液有机相脱除的装置，其特征在于，所述缓冲罐、所述吸附筒、所述清洗液储存罐的材质为甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙烯中的任一种。