CN220861435U - 磷酸铁连续式合成槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磷酸铁连续式合成槽，包括反应釜，温度控制机构，所述反应釜设置若干个，若干个反应釜依次连通，所述反应釜设置尾气排气口，位于首位的反应釜上设置有物料入口，位于末位的反应釜上设置有物料出口；每个反应釜内均独立设置一个温度控制机构。本磷酸铁连续式合成槽由多级反应釜组成，通过在每个反应釜上独立设置一个温度控制机构，可以独立控制每一级反应釜的反应温度，实现对羟基氧化铁与磷酸反应的精准控制，从而实现对磷酸铁形貌和比表面积的调控；可以克服单级反应釜升温速度慢、产量低的缺点，实现每一级反应釜温度相对恒定，显著提高反应速度，从而提高产量。

Description

磷酸铁连续式合成槽

技术领域

本实用新型涉及磷酸铁生产设备领域，尤其涉及一种磷酸铁连续式合成槽。

背景技术

磷酸铁锂晶体结构稳定、比容量高、放电平台平稳和循环寿命长，是锂离子动力电池的首选正极材料之一。目前磷酸铁锂晶体是动力锂离子电池和储能锂离子电池最合适的材料。磷酸铁是制备磷酸铁锂所必须的原料。

现有生产中，是将羟基氧化铁和磷酸投入反应釜中，并进行搅拌及加热，以合成磷酸铁。这样通过单个反应釜进行磷酸铁合成的方式，存在单级反应釜升温速度慢、产量低的缺点。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种磷酸铁连续式合成槽，设置多级反应釜，通过独立控制每一级反应釜的反应温度，实现每一级反应釜温度相对恒定，提高反应速度，从而提高产量。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种磷酸铁连续式合成槽，包括反应釜、温度控制机构；

所述反应釜设置若干个，若干个反应釜依次连通，所述反应釜上设置尾气排气口，位于首位的反应釜上设置有物料入口，位于末位的反应釜上设置有物料出口；

每个反应釜内均独立设置一个温度控制机构。

进一步的，所述温度控制机构包括温度探测器、换热管，所述反应釜上设置有分别连通换热管输入端、输出端的入口、出口；所述换热管能通入冷源或热源，以调控反应釜内的反应温度。

进一步的，所述换热管为盘管。

进一步的，所述反应釜具有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴及用以驱动搅拌轴旋转的搅拌电机，所述搅拌轴安装在反应釜内部，搅拌轴上设置有搅拌桨，所述搅拌电机安装在反应釜外，搅拌电机与搅拌轴连接传动，搅拌轴转动能带动搅拌桨转动。

进一步的，所述尾气排气口设置于反应釜顶部，尾气排气口经管路连接尾气处理系统。

进一步的，所述物料入口设置在反应釜顶部，所述物料入口包括羟基氧化铁入口和磷酸入口。

进一步的，除位于首位的反应釜外，其余各个反应釜均具有连通入口和连通出口，其中位于末位的反应釜上的连通出口为物料出口，位于首位的反应釜设置有连通出口，相邻的反应釜的连通入口和连通出口经连通管连通；

所述连通出口处安装有比重计。

进一步的，所述反应釜至少设置2个，至少包括一个加热反应釜和一个降温反应釜，所述降温反应釜为位于末位的反应釜。

进一步的，所述物料出口上安装阀门。

进一步的，所述物料出口经带有离心泵的管路连接固液分离系统，所述管路上安装有止回阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过设置多级反应釜，并在每个反应釜内独立设置一个温度控制机构，可以独立控制每一级反应釜的反应温度，实现对羟基氧化铁与磷酸反应的精准控制，从而实现对磷酸铁形貌和比表面积的调控；可以克服单级反应釜升温速度慢、产量低的缺点，实现每一级反应釜温度相对恒定，显著提高反应速度，从而提高产量。

附图说明

图1为磷酸铁连续式合成槽的结构示意图；

图2为位于首位的反应釜的结构示意图；

图3为位于末位的反应釜的结构示意图。

附图标记：1-反应釜；101-第一反应釜；102-第二反应釜；103-第三反应釜；104-第四反应釜；2-搅拌电机；3-换热管；4-尾气排放口；5-入口；6-羟基氧化铁入口；7-搅拌桨；8-温度探测器；9-出口；10-连通管；11-阀门；12-离心泵；13-止回阀；14-搅拌轴；15-磷酸入口；16-比重计；17-物料出口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

现有生产中，是将羟基氧化铁和磷酸投入反应釜1中，并进行搅拌及加热，以合成磷酸铁。这样通过单个反应釜1进行磷酸铁合成的方式，存在单级反应釜1升温速度慢、产量低的缺点。

针对上述问题，本实施例提供一种磷酸铁连续式合成槽，通过设置多级反应釜，并独立控制每一级反应釜1的反应温度，实现每一级反应釜1温度相对恒定，提高反应速度，从而提高产量。

参阅图1-图3，一种磷酸铁连续式合成槽，包括反应釜1、温度控制机构；反应釜1设置若干个，若干个反应釜1依次连通，反应釜1上设置尾气排气口4，位于首位的反应釜1上设置有物料入口，位于末位的反应釜上设置有物料出口17；

每个反应釜内均独立设置一个温度控制机构。在本实施例中，反应釜1设置4个，分别为第一反应釜101，第二反应釜102，第三反应釜103，第四反应釜104，各个反应釜1依次连通，除位于首位的第一反应釜101外，其余各个反应釜1均具有连通入口和连通出口，其中位于末位的第四反应釜104上的连通出口为物料出口17；位于首位的第一反应釜101底部设置有连通出口，相邻的第二反应釜102的连通入口和第一反应釜101的连通出口经连通管10连通。

在本实施例中，各个反应釜1上的连通入口上下交错设置；各个反应釜1上的连通出口上下交错设置。

在本实施例中，各个反应釜1上的连通出口上均设有比重计16，位于末位的反应釜上的连通出口作为物料出口17。

需要说明的是，连通入口上下交错设置具体是指一反应釜1上的连通入口设置在上部，则其相邻的反应釜1上的连通入口设置在下部；连通出口上下交错设置具体是指一反应釜1上的连通出口设置在上部，则其相邻的反应釜1上的连通出口设置在下部。优选的，连通入口设置在反应釜1的顶部周侧或下部周侧，连通出口设置在反应釜1的顶部周侧或下部周侧。

在本实施例中，每个反应釜1上设置尾气排气口4，尾气排气口4用于反应釜1内产生的水蒸气及磷酸混合形成的酸雾。

在本实施例中，位于首位的反应釜1上设置有物料入口，位于末位的反应釜1上设置有物料出口17；即第一反应釜101上设置有物料入口，第四反应釜104上设置有物料出口17；反应物料从第一反应釜101进入，在各级反应釜1中充分反应后从第四反应釜104排出。

本磷酸铁连续式合成槽中，温度控制机构包括温度探测器8、换热管3，反应釜1上设置有分别连通换热管3输入端、输出端的入口5、出口9；换热管3能通入冷源或热源，以调控反应釜1内的反应温度。

本磷酸铁连续式合成槽，其换热管3为盘管。

具体的，温度探测器8为温度计，温度探测器8能对反应釜1内部的反应温度进行探测；换热管3为盘管，优选的，换热管3采用钛盘管，其作为反应釜1的加热和冷却部件。

具体使用时，将冷源或热源从设置在反应釜1上与钛盘管输入端连接的入口5输入到钛盘管中，冷源或热源温度与反应釜1内部温度不一致，通过钛盘管的管壁进行热交换，对反应釜1内部实现温度调节，完成热交换的冷源或热源从设置在反应釜1上与钛盘管输出端连接的出口9排出。

本磷酸铁连续式合成槽，其反应釜1具有搅拌机构，搅拌机构用于搅拌反应釜内部的反应物料，使得反应物料充分融合，实现充分反应；搅拌机构包括搅拌轴14及用以驱动搅拌轴14旋转的搅拌电机2，搅拌轴14安装在反应釜1内部，搅拌轴14上设置有搅拌桨7；搅拌电机2安装在反应釜1外，搅拌电机2与搅拌轴14连接传动，搅拌轴14转动能带动搅拌桨7转动。

在本实施例中，反应物料从物料入口进入反应釜1内，搅拌电机2驱动安装在反应釜1内部的搅拌轴14转动，搅拌轴14转动带动安装在搅拌轴14上的搅拌桨7转动，实现对反应物料的搅动，使得反应物料充分融合，从而提高产量。

本磷酸铁连续式合成槽中，尾气排气口4设置于反应釜1顶部，尾气排气口4经管路连接尾气处理系统，尾气处理系统用于处理反应釜1排出反应气体，主要处理反应釜1排出的酸雾。

本实施例在实施过程中，随着反应物料在反应釜1内被加热搅拌发生反应时，会产生反应气体，反应气体从尾气排气口4排出反应釜1；排出反应釜1的反应气体经连接管路进入尾气处理系统，尾气处理系统主要对反应气体中的酸雾进行处理，降低酸雾对大气环境的污染以及对人体的损害。需要说明的是，尾气处理系统采用现有为本领域技术人员所公知的喷淋吸收处理技术，在此不再进行赘述。

本磷酸铁连续式合成槽中，反应物料入口设置在反应釜1顶部，所述反应物料入口包括羟基氧化铁入口6和磷酸入口15。

本磷酸铁连续式合成槽中，反应釜1至少设置2个，至少包括一个加热反应釜和一个降温反应釜，所述降温反应釜为位于末位的反应釜1。

具体的，反应釜1设置4个，加热反应釜为第一反应釜101，第二反应釜102，第三反应釜103，降温反应釜为第四反应釜104；通入加热反应釜内的钛盘管的热源为蒸汽，实现对反应釜1内部的升温，通入降温反应釜内的钛盘管的冷源是冷却水，实现对反应釜1内部的降温。使用时，反应物料持续通入第一反应釜101，经加热搅拌反应后依次通过第二反应釜102、第三反应釜103、第四反应釜104，在第四反应釜104内进行降温搅拌反应后排出反应釜1。

在实际应用中，第一反应釜101的反应温度控制在60-80℃，第二反应釜102，第三反应釜103的温度控制在80-95℃，第四反应釜104的温度控制在55-65℃。

本磷酸铁连续式合成槽中降温反应釜设置物料出口17，物料出口17安装在第四反应釜104的下部周侧，反应物料从物料出口17排出反应釜1；物料出口17上安装阀门11，阀门11能控制物料出口17的开启与关闭。

本磷酸铁连续式合成槽中，物料出口17经带有离心泵12的管路连接固液分离系统，离心泵12能将从物料出口17排出的反应物料输送到固液分离系统，固液分离系统对反应物料进行固液分离，降低反应物料的含水率。所述管路上安装有止回阀13，止回阀13能对反应物料的流向进行限制，使得反应物料只能从离心泵12流向固液分离系统。

具体使用时，物料出口17上的阀门11打开，反应物料从物料出口17排出反应釜1，经连接管路到达分离泵12，分离泵12提供离心力将反应物料经连接管路输送到固液分离系统，固液分离系统对反应物料进行固液分离，降低反应物料的含水率，提高纯度。需要说明的是，固液分离系统采用现有为本领域技术人员所公知的固液分离处理技术，在此不再进行赘述。

本磷酸铁连续式合成槽，由多级反应釜组成，通过在每个反应釜1上独立设置一个温度控制机构，可以独立控制每一级反应釜1的反应温度，实现对羟基氧化铁与磷酸反应的精准控制，从而实现对磷酸铁形貌和比表面积的调控；可以克服单级反应釜升温速度慢、产量低的缺点，实现每一级反应釜1温度相对恒定，显著提高反应速度，从而提高产量。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“水平方向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种磷酸铁连续式合成槽，包括反应釜、温度控制机构，其特征在于：

所述反应釜设置若干个，若干个反应釜依次连通，所述反应釜上设置尾气排气口，位于首位的反应釜上设置有物料入口，位于末位的反应釜上设置有物料出口；每个反应釜内均独立设置一个温度控制机构。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述温度控制机构包括温度探测器、换热管，所述反应釜上设置有分别连通换热管输入端、输出端的入口、出口；所述换热管能通入冷源或热源，以调控反应釜内的反应温度。

3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述换热管为盘管。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述反应釜具有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴及用以驱动搅拌轴旋转的搅拌电机，所述搅拌轴安装在反应釜内部，搅拌轴上设置有搅拌桨，所述搅拌电机安装在反应釜外，搅拌电机与搅拌轴连接传动，搅拌轴转动能带动搅拌桨转动。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述尾气排气口设置于反应釜顶部，尾气排气口经管路连接尾气处理系统。

6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述物料入口设置在反应釜顶部，所述物料入口包括羟基氧化铁入口和磷酸入口。

7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：除位于首位的反应釜外，其余各个反应釜均具有连通入口和连通出口，其中位于末位的反应釜上的连通出口为物料出口，位于首位的反应釜设置有连通出口，相邻的反应釜的连通入口和连通出口经连通管连通；所述连通出口处安装有比重计。

8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁连续式合成槽，其特征在于：所述反应釜至少设置2个，至少包括一个加热反应釜和一个降温反应釜，所述降温反应釜为位于末位的反应釜。