重結(jié)晶裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于結(jié)晶裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種LiPF6重結(jié)晶裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]六氟磷酸鋰是目前鋰離子二次電池所應(yīng)用的重要電解質(zhì)，而鋰離子二次電池是目前公認(rèn)較為理想的綠色能源，其體積小、電容量大，已被廣泛應(yīng)用。由六氟磷酸鋰與有機(jī)碳酸酯類溶劑類制備的電解液的性能優(yōu)劣直接影響到鋰離子二次電池的充放電容量、循環(huán)壽命以及電池的安全性；由于其吸濕性強(qiáng)，在空氣中極易分解，其制備條件要求也就十分苛刻，同樣包裝及儲(chǔ)存環(huán)境也有著嚴(yán)格的要求。
[0003]合成六氟磷酸鋰的方法主要有三種:氣固法、離子交換法、溶劑法。目前能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的是無水氫氟酸溶劑法，在此工藝中六氟磷酸鋰的質(zhì)量有著較大的波動(dòng)，主要體現(xiàn)在游離酸，不溶物等指標(biāo)上，造成波動(dòng)的原因主要是在合成過程中，人員操作及外界環(huán)境對其造成的不可避免的影響。為了保證質(zhì)量需要對六氟磷酸鋰進(jìn)行進(jìn)一步的重結(jié)晶純化。常見的純化有有機(jī)溶劑純化，氣固二次反應(yīng)法和HF溶劑重結(jié)晶純化。
[0004]有機(jī)溶劑法多適用于有機(jī)溶劑法合成的六氟磷酸鋰，在專利CN103539168A中采用的是將六氟磷酸鋰在0-40°C下溶于碳酸酯類或醚類溶劑中，經(jīng)過攪拌溶解，結(jié)晶成核，陳化后，過濾干燥得到六氟磷酸鋰成品。此類有機(jī)溶劑純化的弊端在于初期溶解困難，且有部分六氟磷酸鋰與有機(jī)溶劑產(chǎn)生絡(luò)合，不利于后期成核析出，導(dǎo)致重結(jié)晶效率差，另外析出的六氟磷酸鋰表面及內(nèi)部參雜有機(jī)溶劑多，干燥時(shí)間長，干燥后成品表層易泛黃，影響到下游產(chǎn)品電解液的色度指標(biāo)。
[0005]氣固反應(yīng)法純化，多采用氟氣，五氟化磷氣體等進(jìn)行純化，通過進(jìn)一步反應(yīng)消耗掉六氟磷酸鋰內(nèi)部的水分，氟化鋰，氟氧磷鋰等雜質(zhì)。在專利CN1850593A中通過將五氟化磷氣體通入到六氟磷酸鋰干燥設(shè)備中繼續(xù)反應(yīng)，達(dá)到除去六氟磷酸鋰中水分，氟化鋰，氟氧磷鋰等雜質(zhì)的目的。在專利CN102180456B中采用氟氣通入到專有裝置中，氟氣與六氟磷酸鋰中的雜質(zhì)反應(yīng)，從而得到除雜的目的。此類方法純化對設(shè)備要求較高，氣固反應(yīng)效率低，為了達(dá)到除雜的目的，氣體通入量較大，后續(xù)吸收系統(tǒng)壓力較大，不利于環(huán)保處理。
[0006]HF溶劑法純化，適用于HF溶劑法生產(chǎn)的六氟磷酸鋰，此工藝中HF與五氯化磷，氟化鋰反應(yīng)得到六氟磷酸鋰，發(fā)應(yīng)后過濾、干燥得到六氟磷酸鋰成品，過濾后的母液繼續(xù)在系統(tǒng)中循環(huán)使用，長久循環(huán)下去勢必造成雜質(zhì)在生產(chǎn)系統(tǒng)中富集，從而導(dǎo)致六氟磷酸鋰質(zhì)量產(chǎn)生波動(dòng)。為了保證六氟磷酸鋰質(zhì)量一致性，就需要將六氟磷酸鋰用新的HF進(jìn)行重結(jié)晶提純。常規(guī)的重結(jié)晶采用的設(shè)備通常存在著傳熱、傳質(zhì)效率低，結(jié)晶成核不均勻，純化時(shí)間長等問題，直接導(dǎo)致重結(jié)晶純化效果不明顯，重結(jié)晶后質(zhì)量依舊不穩(wěn)定。本專利針對六氟磷酸鋰HF溶劑純化方法中的問題，采用一種新的重結(jié)晶裝置進(jìn)行重結(jié)晶純化，能夠提升重結(jié)晶效率，提高傳熱、傳質(zhì)效率，通過栗循環(huán)保證其成核均一性，從而利用重結(jié)晶達(dá)到除雜的目的?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種LiPF6重結(jié)晶裝置，該裝置能得到高純度的LiPF6晶體。所述技術(shù)方案如下:
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種LiPF6重結(jié)晶裝置，該裝置包括主腔體1、循環(huán)栗9、主腔體I上的冷媒進(jìn)口 5、主腔體I上的冷媒出口6、主腔體I一側(cè)的進(jìn)料口7和主腔體I另一側(cè)的出料口 8，所述循環(huán)栗9通過管路與進(jìn)料口 7和出料口 8連接;所述主腔體I的腔體內(nèi)交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板3，所述折流板3內(nèi)部設(shè)有換熱夾層4，所述換熱夾層4與冷媒進(jìn)口 5和冷媒出口6連通。
[0009]具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I為矩形腔體結(jié)構(gòu)，所述主腔體I前、后兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)料口 7和出料口 8，所述主腔體I的左、右內(nèi)壁上間隔交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板3，所述折流板3沿左右向設(shè)置。
[0010]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I內(nèi)壁和折流板3的外壁均噴涂有耐腐蝕的納米材料。
[0011 ]其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的冷媒出口 6設(shè)于主腔體I 一側(cè)，所述冷媒進(jìn)口 5設(shè)于主腔體I另一側(cè)。
[0012]其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I上設(shè)有盤管2，所述盤管2與冷媒進(jìn)口5和冷媒出口 6連通。
[0013]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種LiPF6重結(jié)晶裝置，采用該結(jié)晶裝置后，六氟磷酸鋰重結(jié)晶時(shí)間縮短，提高了傳熱、傳質(zhì)效率，成核均一，雜質(zhì)在重結(jié)晶過程中得到有效的去除，同時(shí)體系全密封狀態(tài)，有效地避免了人為操作及外界環(huán)境的影響，得到的產(chǎn)品的游離酸和不溶物含量明顯降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升，同時(shí)提尚了單位生廣效率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LiPF6重結(jié)晶裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:I主腔體、2盤管、3折流板、4換熱夾層、5冷媒進(jìn)口、6冷媒出口、7進(jìn)料口、8出料口、9循環(huán)栗。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種LiPF6重結(jié)晶裝置，該裝置包括主腔體1、循環(huán)栗9、主腔體I上的冷媒進(jìn)口 5、主腔體I上的冷媒出口 6、主腔體I 一側(cè)的進(jìn)料口 7和主腔體I另一側(cè)的出料口 8等。其中，循環(huán)栗9通過管路與進(jìn)料口 7和出料口 8連接使物料在主腔體I內(nèi)循環(huán)，主腔體I上設(shè)有盤管或者夾套等換熱結(jié)構(gòu)，換熱結(jié)構(gòu)上設(shè)置冷媒出口 6和冷媒進(jìn)口5，而冷媒出口 6和冷媒進(jìn)口 5與冷凍機(jī)組連接構(gòu)成一循環(huán)降溫結(jié)構(gòu)。前述結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的換熱結(jié)晶裝置基本一致，不同之處在于:本實(shí)施例中的主腔體I的腔體內(nèi)交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板3，折流板3設(shè)于進(jìn)料口7與出料口8之間，使腔體內(nèi)形成一蛇形流道。具體地，折流板3的數(shù)量可以為5-15塊。其中，折流板3內(nèi)部設(shè)有換熱夾層4，該換熱夾層4與冷媒進(jìn)口 5和冷媒出口 6連通用于對主腔體I內(nèi)部進(jìn)行降溫。
[0018]具體地，參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I為矩形腔體結(jié)構(gòu)，主腔體I為臥式結(jié)構(gòu)，該主腔體I前、后兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)料口 7和出料口 8，該主腔體I的左、右內(nèi)壁上間隔交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板3，折流板3沿左右向設(shè)置且相互平行。當(dāng)然，主腔體I也可以為其他形狀，如圓柱形、菱形等，而折流板3也可以不相互平行設(shè)置。
[0019]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I內(nèi)壁和折流板3的外壁均噴涂有耐腐蝕的納米材料形成涂層，涂層的厚度為10_20μπι。
[0020]其中，參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中的冷媒出口6設(shè)于主腔體I一側(cè)(靠近進(jìn)料口 7的一側(cè))，冷媒進(jìn)口5設(shè)于主腔體I另一側(cè)(靠近出料口8的一側(cè))，即該裝置采用逆流降溫。具體地，如圖1所示，冷媒進(jìn)口5設(shè)于主腔體I后部側(cè)壁上，出料口8與最后一塊折流板3對側(cè)，冷媒出口 6設(shè)于主腔體I前部側(cè)壁上，進(jìn)料口 7與第一塊折流板3同側(cè)。
[0021]具體地，參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中的主腔體I上設(shè)有盤管2，盤管2與冷媒進(jìn)口5和冷媒出口 6連通(可以與換熱夾層4共用)。具體地，盤管2纏繞在主腔體I的外壁上且其前后兩端分別與冷媒進(jìn)口 5和冷媒出口 6連接。
[0022]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LiPF6重結(jié)晶裝置工作過程如下:
[0023]將六氟磷酸鋰按照比例于一定溫度下溶解在HF中，然后將混合溶液通過進(jìn)料口 7送入主腔體I中，開啟循環(huán)栗9讓結(jié)晶體系循環(huán)，冷媒由冷媒進(jìn)口 5進(jìn)入，再由冷媒出口 6去冷凍機(jī)組循環(huán)換熱，冷媒經(jīng)過盤管2和折流板3內(nèi)部的換熱夾層4充分對體系進(jìn)行換熱，保證結(jié)晶過程中體系溫度均一化，保證晶體能夠平穩(wěn)析出，達(dá)到除雜提純目的。折流板3在循環(huán)結(jié)晶過程中，使腔體內(nèi)形成一條蛇形通道并將體系溶液充分混勻，使得體系均勻，避免局部濃度過高造成了不規(guī)則的結(jié)晶析出，從而影響到產(chǎn)品質(zhì)量。控制結(jié)晶溫度，一段時(shí)間后結(jié)晶完成，結(jié)晶完成后由循環(huán)栗9將物料輸送至過濾工段，過濾干燥后得到合格產(chǎn)品。該裝置的整個(gè)體系密封，杜絕了人為操作和外界環(huán)境的二次污染。過濾得到的母液根據(jù)六氟磷酸鋰質(zhì)量變化，達(dá)到一定程度后可返還至六氟磷酸鋰合成工段循環(huán)使用。
[0024]通過上述過程得到的產(chǎn)品檢測結(jié)果如下:純度大于99.99%，游離酸(以HF計(jì))28ppm，水分(卡爾費(fèi)休法)5ppm，堿金屬離子含量(以K、Na計(jì))0.2ppm，重金屬離子含量(以Fe計(jì))0.lppm，DMC不溶物含量45ppm。
[0025]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LiPF6重結(jié)晶裝置，包括主腔體(1)、循環(huán)栗(9)、主腔體(I)上的冷媒進(jìn)口(5)、主腔體(I)上的冷媒出口(6)、主腔體(I)一側(cè)的進(jìn)料口(7)和主腔體(I)另一側(cè)的出料口(8)，所述循環(huán)栗(9)通過管路與進(jìn)料口(7)和出料口(8)連接;其特征在于，所述主腔體(I)的腔體內(nèi)交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板(3)，所述折流板(3)內(nèi)部設(shè)有換熱夾層(4)，所述換熱夾層(4)與冷媒進(jìn)口(5)和冷媒出口(6)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LiPF6重結(jié)晶裝置，其特征在于，所述主腔體(I)為矩形腔體結(jié)構(gòu)，所述主腔體(I)前、后兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)料口(7)和出料口(8)，所述主腔體(I)的左、右內(nèi)壁上間隔交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板(3)，所述折流板(3)沿左右向設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LiPF6重結(jié)晶裝置，其特征在于，所述主腔體(I)內(nèi)壁和折流板(3)的外壁均噴涂有耐腐蝕的納米材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LiPF6重結(jié)晶裝置，其特征在于，所述冷媒出口(6)設(shè)于主腔體(I) 一側(cè)，所述冷媒進(jìn)口( 5)設(shè)于主腔體(I)另一側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LiPF6重結(jié)晶裝置，其特征在于，所述主腔體(I)上設(shè)有盤管(2)，所述盤管(2)與冷媒進(jìn)口(5)和冷媒出口(6)連通。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種LiPF6重結(jié)晶裝置，屬于結(jié)晶裝置技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括主腔體、循環(huán)泵、主腔體上的冷媒進(jìn)口、主腔體上的冷媒出口、主腔體一側(cè)的進(jìn)料口和主腔體另一側(cè)的出料口，所述循環(huán)泵通過管路與進(jìn)料口和出料口連接；所述主腔體的腔體內(nèi)交錯(cuò)設(shè)有多塊折流板，所述折流板內(nèi)部設(shè)有換熱夾層，所述換熱夾層與冷媒進(jìn)口和冷媒出口連通。采用該結(jié)晶裝置后，六氟磷酸鋰重結(jié)晶時(shí)間縮短，提高了傳熱、傳質(zhì)效率，成核均一，雜質(zhì)在重結(jié)晶過程中得到有效的去除，同時(shí)體系全密封狀態(tài)，有效地避免了人為操作及外界環(huán)境的影響，得到的產(chǎn)品的游離酸和不溶物含量明顯降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升，同時(shí)提高了單位生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C01B25/10, B01D9/02
【公開號(hào)】CN205307856
【申請?zhí)枴緾N201520846031
【發(fā)明人】鄧支華, 舒?zhèn)シ? 高月, 劉華華
【申請人】湖北省宏源藥業(yè)科技股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年10月29日