[发明专利]一种生产3.5价高纯钒电解液的系统及方法

摘要

本发明公开了一种生产3.5价高纯钒电解液的系统及方法。采用流化床气相水解将高纯度的三氯氧钒水解为五氧化二钒，在还原流化床中将五氧化二钒精确控制还原为钒平均价态为3.5的低价钒氧化物，在外加微波场下配加水和硫酸溶液低温溶解得到3.5价高纯钒电解液，可直接用于全钒液流电池新电堆。通过流化床气相水解制备五氧化二钒流程短、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，通过微波场的特殊化学效应促进钒氧化物的溶解并活化钒离子，在低温区间溶解制备电解液，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3.5价高纯钒电解液的系统，其特征在于，所述系统包括三氯氧钒储罐(1)、气相水解流化床(2)、五氧化二钒加料装置(3)、预热除尘装置(4)、还原流化床(5)、一级冷却装置(6)、二级冷却装置(7)、低价钒氧化物加料装置(8)、溶解活化装置(9)、尾气淋洗吸收塔(10)、引风机(11)和烟囱(12)；所述气相水解流化床(2)包括三氯氧钒汽化器(2‑1)、洁净水汽化器(2‑2)、氯化物喷枪(2‑3)、气相水解流化床主体(2‑4)、水解流化床排料器(2‑5)、盐酸尾气吸收器(2‑6)；所述五氧化二钒加料装置(3)包括五氧化二钒料仓(3‑1)和五氧化二钒螺旋加料器(3‑2)；所述预热除尘装置(4)包括文丘里预热器(4‑1)、第一旋风分离器(4‑2)、旋风预热器(4‑3)、布袋除尘器(4‑4)；所述还原流化床(5)包括进料器(5‑1)、床体(5‑2)、排料器(5‑3)、气体加热器(5‑4)、气体净化器(5‑5)、旋风除尘器(5‑6)；所述一级冷却装置(6)包括文丘里冷却器(6‑1)、第二旋风分离器(6‑2)、旋风冷却器(6‑3)；所述低价钒氧化物加料装置(8)包括低价钒氧化物料仓(8‑1)和低价钒氧化物螺旋加料器(8‑2)；所述溶解活化装置(9)包括搅拌溶解装置(9‑1)和微波活化装置(9‑2)；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)的入口通过管道相连；所述三氯氧钒汽化器(2‑1)的入口通过管道与净化氮气总管相连；所述三氯氧钒汽化器(2‑1)的出气口通过管道与所述氯化物喷枪(2‑3)的进气口相连；所述洁净水汽化器(2‑2)的入口通过管道分别与洁净水总管及净化空气总管相连；所述洁净水汽化器(2‑2)的出气口通过管道与所述气相水解流化床主体(2‑4)底部的进气口相连接；所述气相水解流化床主体(2‑4)扩大段顶部的气体出口通过管道与所述盐酸尾气吸收器(2‑6)的气体入口相连接；所述盐酸尾气吸收器(2‑6)底部设置了盐酸溶液出口；所述盐酸尾气吸收器(2‑6)的气体出口通过管道与所述尾气淋洗吸收塔(10)的气体入口相连接；所述气相水解流化床主体(2‑4)上部的出料口通过管道与所述水解流化床排料器(2‑5)的进料口相连接；所述水解流化床排料器(2‑5)的松动风入气口通过管道与净化氮气总管相连；所述水解流化床排料器(2‑5) 的排料口通过管道与所述五氧化二钒料仓(3‑1)进料口相连接；所述五氧化二钒料仓(3‑1)底部的出料口与所述五氧化二钒螺旋加料器(3‑2)的进料口相连接；所述五氧化二钒螺旋加料器(3‑2)的出料口与所述文丘里预热器(4‑1)的进料口通过管道相连；所述文丘里预热器(4‑1)的出料口与所述第一旋风分离器(4‑2)的进料口通过管道相连，所述第一旋风分离器(4‑2)的出气口与所述布袋除尘器(4‑4)的进气口通过管道相连；所述第一旋风分离器(4‑2)的出料口与所述旋风预热器(4‑3)的进气口通过管道相连；所述布袋除尘器(4‑4)的出气口与所述尾气淋洗吸收塔(10)的进气口通过管道相连；所述布袋除尘器(4‑4)的细粉出口与所述旋风预热器(4‑3)的进气口通过管道连接；所述旋风预热器(4‑3)的进气口与所述旋风除尘器(5‑6)的出气口通过管道相连；所述旋风预热器(4‑3)的出气口与所述文丘里预热器(4‑1)的进气口通过管道相连；所述旋风预热器(4‑3)的出料口与所述进料器(5‑1)的进料口通过管道相连；所述进料器(5‑1)的出料口与所述床体(5‑2)的进料口通过管道相连；所述进料器(5‑1)的松动风入口与净化氮气总管相连；所述床体(5‑2)的进气口与气体加热器(5‑4)的出气口通过管道相连；所述床体(5‑2)中设置竖直挡板；所述床体(5‑2)的出料口与所述排料器(5‑3)的进料口通过管道相连；所述床体(5‑2)的出气口与所述旋风除尘器(5‑6)的进气口通过管道相连；所述旋风除尘器(5‑6)的出气口与所述旋风预热器(4‑3)的进气口通过管道相连；所述旋风除尘器(5‑6)的出料口与所述排料器(5‑3)的进料口通过管道相连；所述排料器(5‑3)的出料口与所述文丘里冷却器(6‑1)的进料口通过管道相连；所述排料器(5‑3)的松动风入口与净化氮气总管相连；所述气体加热器(5‑4)的出气口与所述床体(5‑2)的进气口通过管道相连；所述气体加热器(5‑4)的进气口分别与所述气体净化器(5‑5)的出气口及所述第二旋风分离器(6‑2)的出气口通过管道相连；所述气体加热器(5‑4)的燃料入口与燃料总管通过管道相连；所述气体加热器(5‑4)的助燃风入口与压缩空气总管通过管道相连；所述气体净化器(5‑5)的进气口与还原气体总管通过管道相连；所述文丘里冷却器(6‑1)的进料口与所述排料器(5‑3)的出料口相连；所述文丘里冷却器(6‑1)的进气口与所述旋风冷却器(6‑3)的出气口通过管道相连；所述文丘里冷却器(6‑1)的出气口与所述第二旋风分离器(6‑2)的进气口通过管道相连； 所述第二旋风分离器(6‑2)的出气口与所述气体加热器(5‑4)的进气口通过管道相连；所述第二旋风分离器(6‑2)的出料口与所述旋风冷却器(6‑3)的进气口相连；所述旋风冷却器(6‑3)的进气口与净化氮气总管相连；所述旋风冷却器(6‑3)的出气口与所述文丘里冷却器(6‑1)的进气口通过管道相连；所述旋风冷却器(6‑3)的出料口与所述二级冷却装置(7)的进料口通过管道相连；所述二级冷却装置(7)的进料口与所述旋风冷却器(6‑3)的出料口通过管道相连；所述二级冷却装置(7)的出料口与所述低价钒氧化物料仓(8‑1)的进料口通过管道相连；所述二级冷却装置(7)的进水口与工艺水总管通过管道相连；所述二级冷却装置(7)的出水口与水冷却系统的进水口通过管道相连；所述低价钒氧化物料仓(8‑1)底部的出料口与所述低价钒氧化物螺旋加料器(8‑2)的进料口相连接；所述低价钒氧化物螺旋加料器(8‑2)的出料口与所述溶解活化装置(9)的进料口通过管道相连；所述搅拌溶解装置(9‑1)的洁净水入口与洁净水总管通过管道相连；所述搅拌溶解装置(9‑1)的硫酸溶液入口通过管道与硫酸溶液总管连接；所述搅拌溶解装置(9‑1)的气体出口通过管道与所述尾气淋洗吸收塔(10)的进气口连接；所述搅拌溶解装置(9‑1)置于所述微波活化装置(9‑2)内部；所述尾气淋洗吸收塔(10)的气体出口通过管道与所述引风机(11)的气体入口相连接；所述引风机(11)的气体出口通过管道与所述烟囱(12)底部的气体入口相连接。