一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备的制作方法

本发明涉及化工分离提纯，具体为一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备。

背景技术：

1、动力电池级羧酸酯如碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，是锂离子电池电解液的核心组分，其纯度直接关系到电池的循环寿命、安全性能和能量密度。随着新能源汽车产业的快速发展，对电解液用羧酸酯的纯度要求日益严苛，氯离子、硫酸盐等阴离子杂质也需控制在极低水平。目前，工业上提纯羧酸酯主要采用精馏技术，包括常压精馏、减压精馏和萃取精馏等。对于热敏性较强的羧酸酯，则采用降膜结晶或熔融结晶技术进行提纯。近年来，精馏-熔融结晶耦合工艺逐渐成为主流技术路线，先通过精馏将粗品纯度提升至90%以上，再经熔融结晶进一步精制获得高纯产品。

2、然而，现有提纯技术仍存在诸多不足。常规精馏技术对沸点相近的杂质分离效果有限，且操作温度较高，容易导致热敏性羧酸酯分解或聚合，影响产品收率和纯度。现有的熔融结晶器在长期运行中存在严重的结垢和堵塞问题，由于晶体在冷却壁面和筛板上不断沉积，导致传热效率持续下降，生产能力降低，严重时甚至迫使装置停机清理；同时结晶器底部容易残留高粘度物料，造成产品损失和排料困难；换热器表面的结晶垢层还会引起局部过热，进一步加剧热敏性物料的热分解问题。

技术实现思路

1、针对背景技术中提出的现有熔融结晶提纯设备在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，具备气动驱动与鼓泡防垢协同作用的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，包括结晶外筒，所述结晶外筒的顶部开设有进料口，所述结晶外筒的底部开设有出料口，所述结晶外筒的内部同轴活动设置有结晶内筒，所述结晶内筒的底部为锥形底板，所述锥形底板上均匀开设有多个鼓泡口，所述锥形底板的底面外侧固定安装有底部旋叶板，所述结晶外筒的底部与所述锥形底板的底面之间形成有储气空间，所述结晶外筒的底部开设有连通至所述储气空间的进气口，所述结晶外筒的顶部固定安装有顶部支撑架，所述顶部支撑架上固定设置有多个换热板，多个所述换热板之间通过换热介质管相互连通，所述换热介质管的两端分别连通至开设于所述结晶外筒上的换热介质进出口，所述顶部支撑架的底部固定安装有刮板，所述刮板的底面贴合于所述锥形底板的顶面。

3、优选的，所述结晶外筒的底面为锥形面，所述锥形底板的锥度与所述结晶外筒底面的锥度一致，所述出料口开设于所述锥形面的最低处，所述结晶内筒的底部与所述出料口相连通。

4、优选的，所述结晶内筒为顶部开口的桶状筒体，所述结晶内筒的轴向外径小于所述结晶外筒的轴向内径，所述结晶内筒的竖直外壁贴合于所述结晶外筒的竖直内壁。

5、优选的，所述储气空间为所述结晶外筒底部内壁与所述锥形底板底面之间的间隙，所述结晶内筒的竖直外壁与所述结晶外筒的竖直内壁之间的侧向间隙小于所述储气空间的底部间隙。

6、优选的，所述底部旋叶板为涡轮叶片结构，所述进气口向所述储气空间内通入气体，气体推动所述底部旋叶板带动所述结晶内筒绕其轴线旋转，同时气体经所述鼓泡口进入所述结晶内筒内部。

7、优选的，多个所述鼓泡口在所述锥形底板上呈均匀分布，所述鼓泡口连通所述储气空间与所述结晶内筒的内部空间。

8、优选的，多个所述换热板在所述顶部支撑架上呈交错倾斜布置，所述换热板与所述结晶内筒的内壁之间设置有供物料流通的间距。

9、优选的，所述换热介质管固定安装于所述顶部支撑架上，所述换热介质管的一端连通至所述换热介质进出口的进口端，另一端连通至所述换热介质进出口的出口端。

10、所述顶部支撑架自所述结晶外筒的顶部延伸至所述结晶内筒的底部，所述刮板固定安装于所述顶部支撑架的底端。

11、优选的，所述刮板的底面贴合于所述锥形底板的顶面，所述结晶内筒旋转时，所述刮板对所述锥形底板的顶面进行持续刮扫。

12、本发明具备以下有益效果：

13、1、本发明通过从进气口向储气空间内通入气体，能够使气体同时推动底部旋叶板带动结晶内筒旋转、经鼓泡口进入结晶内筒内部形成上升气泡流、以及在锥形底板与结晶外筒底部之间形成气浮支撑，实现驱动、鼓泡与减摩三种功能一气同源联动，简化了设备结构并降低了能耗。

14、2、本发明通过结晶内筒旋转时刮板对锥形底板顶面进行持续刮扫，能够使沉积于底部的晶体被及时推向中心出料口排出，同时刮板与锥形底板滑动摩擦产生的微小震动经顶部支撑架传导至换热板，使换热板产生微幅振动，有效避免晶体在换热板表面积累，保证长期运行中换热效率的稳定性。

15、3、本发明通过多组换热板在顶部支撑架上呈交错倾斜布置且相邻换热板倾斜方向相反，能够使进入结晶内筒内部的熔融物料沿折流路径流动，延长物料与换热板之间的接触时间和换热路径，避免物料未经充分降温便直接排出，从而显著提高结晶收率和晶体纯度的均匀性。

16、4、本发明通过换热介质管的两端分别连通至换热介质进出口的进口端和出口端，能够使操作人员根据工艺需要随时切换通入的换热介质类型，在结晶阶段通入冷却介质实现降温结晶、在发汗阶段通入热媒实现升温发汗，在同一设备内顺序完成结晶与发汗两个提纯工序，简化了操作流程并降低了设备投资成本。

17、5、本发明通过结晶外筒的底面与结晶内筒的锥形底板采用相适配的锥形面设计且出料口开设于锥面最低处，能够使结晶和发汗完成后熔融态的羧酸酯及母液在重力作用下顺畅地向底部汇聚并排出，避免高粘度物料在设备底部死角处积存残留，既提高了产品收率又减少了设备停机清理的频次。

1.一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，包括结晶外筒（1），所述结晶外筒（1）的顶部开设有进料口（11），所述结晶外筒（1）的底部开设有出料口（12），其特征在于：所述结晶外筒（1）的内部同轴活动设置有结晶内筒（2），所述结晶内筒（2）的底部为锥形底板（21），所述锥形底板（21）上均匀开设有多个鼓泡口（22），所述锥形底板（21）的底面外侧固定安装有底部旋叶板（23），所述结晶外筒（1）的底部与所述锥形底板（21）的底面之间形成有储气空间（24），所述结晶外筒（1）的底部开设有连通至所述储气空间（24）的进气口（25），所述结晶外筒（1）的顶部固定安装有顶部支撑架（3），所述顶部支撑架（3）上固定设置有多个换热板（31），多个所述换热板（31）之间通过换热介质管（32）相互连通，所述换热介质管（32）的两端分别连通至开设于所述结晶外筒（1）上的换热介质进出口（13），所述顶部支撑架（3）的底部固定安装有刮板（33），所述刮板（33）的底面贴合于所述锥形底板（21）的顶面。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述结晶外筒（1）的底面为锥形面，所述锥形底板（21）的锥度与所述结晶外筒（1）底面的锥度一致，所述出料口（12）开设于所述锥形面的最低处，所述结晶内筒（2）的底部与所述出料口（12）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述结晶内筒（2）为顶部开口的桶状筒体，所述结晶内筒（2）的轴向外径小于所述结晶外筒（1）的轴向内径，所述结晶内筒（2）的竖直外壁贴合于所述结晶外筒（1）的竖直内壁。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述储气空间（24）为所述结晶外筒（1）底部内壁与所述锥形底板（21）底面之间的间隙，所述结晶内筒（2）的竖直外壁与所述结晶外筒（1）的竖直内壁之间的侧向间隙小于所述储气空间（24）的底部间隙。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述底部旋叶板（23）为涡轮叶片结构，所述进气口（25）向所述储气空间（24）内通入气体，气体推动所述底部旋叶板（23）带动所述结晶内筒（2）绕其轴线旋转，同时气体经所述鼓泡口（22）进入所述结晶内筒（2）内部。

6.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：多个所述鼓泡口（22）在所述锥形底板（21）上呈均匀分布，所述鼓泡口（22）连通所述储气空间（24）与所述结晶内筒（2）的内部空间。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：多个所述换热板（31）在所述顶部支撑架（3）上呈交错倾斜布置，所述换热板（31）与所述结晶内筒（2）的内壁之间设置有供物料流通的间距。

8.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述换热介质管（32）固定安装于所述顶部支撑架（3）上，所述换热介质管（32）的一端连通至所述换热介质进出口（13）的进口端，另一端连通至所述换热介质进出口（13）的出口端。

9.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述顶部支撑架（3）自所述结晶外筒（1）的顶部延伸至所述结晶内筒（2）的底部，所述刮板（33）固定安装于所述顶部支撑架（3）的底端。

10.根据权利要求1所述的一种动力电池级羧酸酯的多杂质协同脱除提纯设备，其特征在于：所述刮板（33）的底面贴合于所述锥形底板（21）的顶面，所述结晶内筒（2）旋转时，所述刮板（33）对所述锥形底板（21）的顶面进行持续刮扫。