一种磷酸铁制备反应器的制作方法

1.本实用新型属于无机材料技术领域，涉及反应器，具体涉及一种磷酸铁制备反应器。


背景技术：

2.锂离子电池是以锂离子嵌入化合物为正负极的二次电池，依靠锂离子在正极和负极之间的移动来充电和放电，一般包括正极、负极，隔膜和电解质四个部分。通过对比不同的锂离子正极材料的性能，磷酸铁锂作为正极材料具有很多其他正极材料无法比拟的优点：环境友好，比容量高，电压平稳以及安全廉价。碳热还原法制备磷酸铁锂是目前工业制备磷酸铁锂最成熟的方法，利用该法制备主要铁源有氧化铁、硝酸铁和磷酸铁等，相比其他的铁源，磷酸铁具有以下优点：不用另外加入磷源，可以降低生产成本，此外，目前磷源一般采用nh4h2po4或(nh4)2hpo4，这样在焙烧过程中会产生大量的氨气，从而对环境造成污染，而采用磷酸铁就没有这样的问题；其次，磷酸铁中的铁元素和磷酸根都是磷酸铁锂材料中的必需元素，因此磷酸铁的加入不会带入其他杂质元素，从而能够提高所合成的lifepo4材料的纯度。
3.磷酸铁制备过程中需加入硫酸亚铁、浓硫酸、双氧水、磷酸氢二钠、除氧水和饱和蒸汽，由于高温强酸条件下对反应器和搅拌器的要求比较苛刻，传统采用碳钢罐体内衬玻璃钢防腐层和耐腐瓷砖，搅拌器采用的是316l材质，蒸汽加热直接采用进气管道加热，此反应器的体积庞大，比较笨重，加热时容易产生气锤振动，搅拌器容易腐蚀断裂，且该设备制造成本较高。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种磷酸铁制备反应器。
5.本实用新型采用的技术方案如下：一种磷酸铁制备反应器，包括反应器壳体，反应器壳体上部设有浓硫酸进料管、双氧水进料管、硫酸亚铁进料管、磷酸氢二钠进料管和除氧水进料管；反应器壳体内的底部设有蒸汽加热器，反应器壳体的上部还设有蒸汽进料管，蒸汽进料管从反应器壳体上部通过管道引入到蒸汽加热器；蒸汽加热器由多段换热管通过法兰连接形成六边形，每一换热管上分布有散热孔；反应器壳体中的轴向设有搅拌轴，搅拌轴通过反应器壳体外设有的搅拌电机驱动转动；反应器壳体底部设有取样口和出料口。
6.进一步的，搅拌轴上分布有搅拌桨叶。
7.进一步的，浓硫酸进料管、双氧水进料管、硫酸亚铁进料管，各进料管的前段均接有计量泵和流量计。
8.进一步的，反应器壳体设有配合控制蒸汽进料管加入蒸汽量的温度计。
9.进一步的，反应器壳体上还设有与除氧水进料管配合使用的液位计。
10.进一步的，反应器壳体下部设有与磷酸氢二钠进料管配合使用的ph计。
11.进一步的，反应器壳体外部设有岩棉保温层，岩棉保温层外设有铝板防护层。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1. 本实用新型解决了原有搅拌反应器蒸汽加热气锤振动造成设备使用寿命短的问题，具有体积小、重量轻、安装、拆卸蒸汽加热器方便，反应器成本低等优点。
14.2. 本实用新型采用多段换热管形成的六边形蒸汽加热器，不仅可以均匀加热，且降低了蒸汽压力，能够提高加热效率且有效的消除气锤现象，降低了反应器材质强度高的要求可采用pp材质。
15.3. 搅拌器为盘式搅拌器，便于容器内底部均匀搅拌；搅拌轴、搅拌桨叶材质为316l（镜面抛光）外层包裹聚四氟乙烯，适应耐高温、强酸的反应环境，有效避免了在高温强酸条件下腐蚀造成产品污染，品质下降的问题。
附图说明
16.图1本实用新型结构示意图；
17.图2反应器俯视图；
18.图3蒸汽加热器结构示意图。
19.图中：1.反应器壳体;3.温度计;4.ph计;5.液位计;6.出料口;7.取样口;8.支撑板;9.搅拌轴；10.搅拌桨叶;11.搅拌电机;12.减速电机;13.蒸汽加热器;21.浓硫酸进料管;22.双氧水进料管;23.硫酸亚铁进料管;24.磷酸氢二钠进料管;25.除氧水进料管;26.蒸汽进料管。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的解释和说明；
21.如图1-3所示，一种磷酸铁制备反应器，包括反应器壳体，反应器壳体可采用pp材质，反应器壳体1上部设有浓硫酸进料管21、双氧水进料管22、硫酸亚铁进料管23、磷酸氢二钠进料管24和除氧水进料管25；浓硫酸进料管21、双氧水进料管22、硫酸亚铁进料管23，各进料管的前段均接有计量泵和流量计；反应器壳体1下部设有与磷酸氢二钠进料管24配合使用的ph计4。反应器壳体1上还设有与除氧水进料管25配合使用的液位计5。反应器壳体1内的底部设有蒸汽加热器13，反应器壳体1的上部还设有蒸汽进料管26，蒸汽进料管26从反应器壳体1上部通过管道引入到蒸汽加热器13；反应器壳体1设有配合控制蒸汽进料管26加入蒸汽量的温度计3。所述的蒸汽加热器13由多段换热管通过法兰连接形成与反应器壳体1内径相匹配的六边形，每一换热管上分布有散热孔。反应器壳体1中的轴向设有搅拌器，其中，搅拌器为盘式搅拌器，包括搅拌轴9，搅拌轴9通过反应器壳体1外设有的搅拌电机11驱动转动；搅拌电机11设有减速电机12，减速电机12设于减速电机12上方设置的支撑板8上；搅拌轴9上分布有搅拌桨叶10，该环形叶片上分布有孔。搅拌轴9、搅拌桨叶10材质为316l（镜面抛光），且其外均由聚四氟乙烯层包裹，适应耐高温、强酸的反应环境。反应器壳体1底部设有取样口7和出料口6。反应器壳体1外部设有岩棉保温层，岩棉保温层外设有铝板防护层。
22.本实用新型的工作原理为：先开启搅拌电机11，按要求完成加料，在温度计3的配合下，适当改变蒸汽加热器13的排气量，辅助反应器内的物料温度处于恒定的状态，恒温保
持搅拌一定时间，观察反应器壳体1下部ph计4是否到设定值，如到设定值时，通过磷酸氢二钠进料管24引入磷源，通过取样口7取样检测，检测合格后通过出料口6放出，工作安全可靠、蒸汽加热器13安装拆卸方便，在工业生产上使用效果好。


技术特征：
1.一种磷酸铁制备反应器，包括反应器壳体，其特征在于：反应器壳体（1）上部设有浓硫酸进料管（21）、双氧水进料管（22）、硫酸亚铁进料管（23）、磷酸氢二钠进料管（24）和除氧水进料管（25）；反应器壳体（1）内的底部设有蒸汽加热器（13），反应器壳体（1）的上部还设有蒸汽进料管（26），蒸汽进料管（26）从反应器壳体（1）上部通过管道引入到蒸汽加热器（13）；蒸汽加热器（13）由多段换热管通过法兰连接形成六边形，每一换热管上分布有散热孔；反应器壳体（1）中的轴向设有搅拌轴（9），搅拌轴（9）通过反应器壳体（1）外设有的搅拌电机（11）驱动转动；反应器壳体（1）底部设有取样口（7）和出料口（6）。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：搅拌轴（9）上分布有搅拌桨叶（10）。3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：浓硫酸进料管（21）、双氧水进料管（22）、硫酸亚铁进料管（23），各进料管的前段均接有计量泵和流量计。4.根据权利要求1、2或3所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：反应器壳体（1）设有配合控制蒸汽进料管（26）加入蒸汽量的温度计（3）。5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：反应器壳体（1）上还设有与除氧水进料管（25）配合使用的液位计（5）。6.根据权利要求5所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：反应器壳体（1）下部设有与磷酸氢二钠进料管（24）配合使用的ph计（4）。7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的一种磷酸铁制备反应器，其特征在于：反应器壳体（1）外部设有岩棉保温层，岩棉保温层外设有铝板防护层。

技术总结
本实用新型公开了一种磷酸铁制备反应器，包括反应器壳体，反应器壳体上部设有浓硫酸进料管、双氧水进料管、硫酸亚铁进料管、磷酸氢二钠进料管和除氧水进料管；反应器壳体内的底部设有蒸汽加热器，反应器壳体的上部还设有蒸汽进料管，蒸汽进料管从反应器壳体上部通过管道引入到蒸汽加热器；反应器壳体中的轴向设有搅拌轴，搅拌轴通过反应器壳体外设有的搅拌电机驱动转动；反应器壳体底部设有取样口和出料口。本实用新型解决了原有搅拌反应器蒸汽加热气锤振动造成设备使用寿命缩短、搅拌轴和搅拌桨叶严重腐蚀、产品磷酸铁质量下降、反应器成本高的问题；本实用新型具有体积小、重量轻、成本低、安装、拆卸方便等优点。拆卸方便等优点。拆卸方便等优点。


技术研发人员：谢小明 赵伟刚 李建仓 唐丽梅 芦亚洲 申朋 杨耀华 白刚刚 曾能
受保护的技术使用者：兰州兰石中科纳米科技有限公司
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/7/4