一种生产高纯度高活性钒电解液的系统及方法

摘要

本发明公开了一种生产高纯度高活性钒电解液的系统及方法，采用流化床气相铵化将高纯度的三氯氧钒转化为铵盐，其后在另一流化床中将铵盐还原为钒平均价态为3.5的低价钒氧化物，配加洁净水和硫酸溶解，并进一步采用超声波活化得到3.5价钒电解液，可以直接用于全钒液流电池新电堆。通过流化床气相铵化制备含钒铵盐流程短、效率高，在还原流化床内设置内构件实现还原产物价态的精准调控，并利用超声波处理活化钒离子，大幅度提高电解液活性。本发明具有流程短、高效清洁、产品质量稳定等优点，适用于大规模工业化生产，具有良好的经济效益和社会效益。

主权项

一种生产高纯度高活性钒电解液的系统，其特征在于，所述系统包括三氯氧钒储罐(1)、气相铵化流化床(2)、还原流化床(3)、预冷却装置(4)、二级冷却装置(5)、低价钒氧化物加料装置(6)、溶解反应釜(7)、活化装置(8)；所述气相铵化流化床(2)包括三氯氧钒汽化器(2‑1)、纯化氨水汽化器(2‑2)、氯化物喷枪(2‑3)、气相铵化流化床主体(2‑4)、第一旋风分离器(2‑5)、氯化铵沉降塔(2‑6)；所述还原流化床(3)包括料阀(3‑1)、床体(3‑2)、排料器(3‑3)、气体加热器(3‑4)、气体净化器(3‑5)、第二旋风分离器(3‑6)；所述预冷却装置(4)包括旋风冷却器(4‑1)和第三旋风分离器(4‑2)；所述低价钒氧化物加料装置(6)包括低价钒氧化物料仓(6‑1)和低价钒氧化物螺旋加料器(6‑2)；所述三氯氧钒储罐(1)底部的出料口与所述三氯氧钒汽化器(2‑1)的进料口通过管道相连；所述三氯氧钒汽化器(2‑1)的进料口与净化氮气总管通过管道相连；所述三氯氧钒汽化器(2‑1)的出气口与所述氯化物喷枪(2‑3)的进气口通过管道相连；所述纯化铵水汽化器(2‑2)的进料口分别与纯化氨水及净化氮气总管通过管道相连；所述纯化氨水汽化器(2‑2)的出气口与所述气相铵化流化床主体(2‑4)底部的进气口通过管道相连；所述气相铵化流化床主体(2‑4)上部的出料口与所述料阀(3‑1)的进料口通过管道相连；所述第一旋风分离器(2‑5)设置于所述气相铵化流化床主体(2‑4)的扩大段顶部中心；所述第一旋风分离器(2‑5)的出气口与所述氯化铵沉降塔(2‑6)的进气口通过管道相连；所述氯化铵沉降塔(2‑6)的出气口与尾气吸收系统的进气口通过管道相连；所述料阀(3‑1)的出料口与所述床体(3‑2)的进料口通过管道相连；所述料阀(3‑1)的松动风入口与氮气总管通过管道相连；所述床体(3‑2)的出料口与所述排料器(3‑3)的进料口通过管道相连；所述排料器(3‑3)的出料口与所述第三旋风分离器(4‑2)的进料口通过管道相连；所述床体(3‑2)的进气口与所述气体加热器(3‑4)的出气口通过管道相连；所述气体加热器(3‑4)的进气口分别与所述气体净化器(3‑5)的出气口及所述第三旋风分离器(4‑2)的出气口通过管道相连；所述气体加热器(3‑4)的助燃风入口与压缩空气总管通过管道相连；所述气体加热器(3‑4)的燃料入口与燃料总管通过管道相连；所述气体净化器(3‑5)的进气口与还原气体总管通过管道相连；所述第二旋风分离器(3‑6)设置于所述床体(3‑2)的扩大段顶部中心；所述第二旋风分离器(3‑6)的出气口与所述气相铵化流化床主体(2‑4)的底部进气口通过管道相连；所述旋风冷却器(4‑1)的进气口与净化氮气总管通过管路相连；所述旋风冷却器(4‑1)的出料口与所述二级冷却装置(5)的进料口相连；所述旋风冷却器(4‑1)的出气口与所述第三旋风分离器(4‑2)的进气口通过管道相连；所述第三旋风分离器(4‑2)的出料口与所述旋风冷却器(4‑1)的进气口通过管道相连；所述二级冷却装置(5)的出料口与所述低价钒氧化物料仓(6‑1)的进料口通过管道相连；所述二级冷却装置(5)的工艺水入口与工艺水总管通过管道相连；所述二级冷却装置(5)的工艺水出口与所述水冷却系统通过管道相连；所述低价钒氧化物料仓(6‑1)底部的出料口与所述低价钒氧化物螺旋加料器(6‑2)的进料口相连接；所述低价钒氧化物螺旋加料器(6‑2)的出料口和与所述溶解反应釜(7)的进料口通过管道相连接；所述溶解反应釜(7)的洁净水入口通过管道与洁净水总管连接；所述溶解反应釜(7)的硫酸入口通过管道与硫酸总管连接；所述溶解反应釜(7)的气体出口与尾气吸收系统的进气口通过管道相连；所述溶解反应釜(7)的初级电解液出口与所述活化装置(8)的电解液入口通过管道相连。