過濾洗滌干燥一體機在六氟磷酸鋰安全生產中的重要作用

發布時間：2021-10-19

      六(liu)氟磷(lin)酸(suan)鋰(li)為鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)池核(he)心材料(liao)之一(yi)，產(chan)品的(de)質量決定了(le)鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)池充放(fang)(fang)電(dian)性(xing)能、使用壽(shou)命和安全性(xing)。由六(liu)氟磷(lin)酸(suan)鋰(li)與有(you)機碳酸(suan)酯類溶劑(ji)類制備的(de)電(dian)解(jie)(jie)液的(de)性(xing)能優(you)劣直(zhi)(zhi)接(jie)影響到鋰(li)離子(zi)(zi)二次電(dian)池的(de)充放(fang)(fang)電(dian)容量、循環(huan)壽(shou)命以及電(dian)池的(de)安全性(xing)；由于其(qi)吸(xi)濕性(xing)強，在空氣中(zhong)極(ji)易分(fen)解(jie)(jie)，其(qi)制備條件要求也(ye)(ye)就很苛刻，同(tong)樣包(bao)裝及儲(chu)存環(huan)境(jing)也(ye)(ye)有(you)著嚴格的(de)要求，遇(yu)水分(fen)解(jie)(jie)變成酸(suan)，對(dui)肌體組織有(you)腐蝕(shi)作(zuo)用，不能直(zhi)(zhi)接(jie)接(jie)觸，必(bi)須儲(chu)存于氣密性(xing)容器(qi)內，使用時必(bi)須在濕度<10ppm的(de)干燥環(huan)境(jing)下操作(zuo)，防止(zhi)分(fen)解(jie)(jie)。

      LiPF6常用(yong)(yong)的(de)(de)純(chun)化方(fang)法(fa)(fa)主(zhu)(zhu)要熱(re)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)干(gan)燥法(fa)(fa)和溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)重結晶(jing)法(fa)(fa)，溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)重結晶(jing)法(fa)(fa)就是(shi)(shi)將LiPF6在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)定(ding)溫度下(xia)溶(rong)(rong)(rong)(rong)于(yu)(yu)(yu)乙醚、碳酸(suan)二(er)(er)(er)甲酯或(huo)碳酸(suan)二(er)(er)(er)乙酯中(zhong)(zhong)(zhong)，離(li)心除(chu)去不溶(rong)(rong)(rong)(rong)物，然后降低(di)溫度，使(shi)LiPF6會(hui)從(cong)(cong)有機溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)重結晶(jing)出來，將過(guo)濾得(de)到的(de)(de)LiPF6晶(jing)體經過(guo)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)干(gan)燥后，獲得(de)最(zui)終的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)，如CN1884046中(zhong)(zhong)(zhong)就披(pi)露這一(yi)(yi)(yi)純(chun)化方(fang)法(fa)(fa)，但這一(yi)(yi)(yi)方(fang)法(fa)(fa)操(cao)作(zuo)較為復雜(za)(za)(za)，無(wu)法(fa)(fa)連(lian)續生產(chan)(chan)(chan)，且在(zai)(zai)使(shi)LiPF6得(de)到純(chun)化的(de)(de)同時，重結晶(jing)產(chan)(chan)(chan)品(pin)會(hui)夾(jia)帶一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)有機溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)，影響產(chan)(chan)(chan)品(pin)純(chun)度，而(er)(er)且純(chun)化中(zhong)(zhong)(zhong)使(shi)用(yong)(yong)大量(liang)有機溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)導致生產(chan)(chan)(chan)成本(ben)增高，因此很(hen)難應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)LiPF6規(gui)模(mo)化生產(chan)(chan)(chan)，此外CN1462722中(zhong)(zhong)(zhong)披(pi)露一(yi)(yi)(yi)種使(shi)用(yong)(yong)酸(suan)性氣體脫除(chu)LIPF6中(zhong)(zhong)(zhong)水分的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)，該法(fa)(fa)一(yi)(yi)(yi)方(fang)面無(wu)法(fa)(fa)脫除(chu)LiPF6粗(cu)(cu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氟化氫，而(er)(er)且引入酸(suan)性氣體雜(za)(za)(za)質。相比于(yu)(yu)(yu)上述方(fang)法(fa)(fa)，熱(re)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)干(gan)燥法(fa)(fa)也就是(shi)(shi)對LiPF6粗(cu)(cu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)直接在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)狀態下(xia)加(jia)(jia)熱(re)純(chun)化，是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種適宜于(yu)(yu)(yu)LiPF6規(gui)模(mo)化生產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)純(chun)化方(fang)式，可避免溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)重結晶(jing)法(fa)(fa)中(zhong)(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)LiPF6二(er)(er)(er)次污(wu)染的(de)(de)問題，熱(re)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)干(gan)燥法(fa)(fa)存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要問題是(shi)(shi)如何避免加(jia)(jia)熱(re)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)LiPF6的(de)(de)分解(jie)和LiPF6粗(cu)(cu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)每一(yi)(yi)(yi)個顆粒都充(chong)分暴露在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)環境中(zhong)(zhong)(zhong)，使(shi)其最(zui)終獲得(de)的(de)(de)LiPF6產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)不存(cun)在(zai)(zai)氟化氫的(de)(de)夾(jia)雜(za)(za)(za)問題，從(cong)(cong)而(er)(er)使(shi)LiPF6產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)氟化氫的(de)(de)含(han)量(liang)小于(yu)(yu)(yu)80ppm。

      但是由于六氟(fu)磷酸鋰具有毒性，所以在六氟(fu)磷酸鋰生產管理過(guo)程中一(yi)定要(yao)嚴格管理，更重要(yao)的是選擇最為適合的六氟(fu)磷酸鋰生產設備。

      為了(le)克服傳統(tong)的(de)(de)六(liu)氟磷酸鋰結晶過濾干燥中(zhong)遇到的(de)(de)各種(zhong)問題，同時滿足化(hua)學工業向高品質、高附(fu)加(jia)值、多品種(zhong)、小批量(liang)的(de)(de)轉變.無錫市雙瑞機械有限公司成功研發出生產的六氟磷酸鋰過濾洗滌干燥一體機(專利號:202122464595.4)。本新型技術涉及鋰電池電解質分離純化領域，采用氮氣壓濾和脈沖真空低溫干燥法脫除六氟磷酸鋰粗產品中的HF和雜質時存在的主要問題，提供一種高效、安全、生產連續性好的六氧磷酸鋰純化干燥專用裝置。

      六氟磷酸(suan)鋰純化(hua)錐(zhui)(zhui)形過(guo)濾洗滌干(gan)燥機為筒(tong)錐(zhui)(zhui)式結構(gou)，在圓(yuan)簡(jian)體(ti)和下部(bu)(bu)錐(zhui)(zhui)體(ti)上(shang)設(she)置有加熱夾套，可對(dui)物(wu)料進行(xing)加熱或冷(leng)卻，在多功能機內(nei)部(bu)(bu)設(she)置有空(kong)心軸和變(bian)角(jiao)度變(bian)導程空(kong)心螺旋攪拌裝(zhuang)置模拌，對(dui)物(wu)料進行(xing)攪拌和提升，在出料時推出物(wu)料。在下部(bu)(bu)錐(zhui)(zhui)體(ti)內(nei)設(she)置有結構(gou)較為復雜的圓(yuan)錐(zhui)(zhui)形過(guo)濾裝(zhuang)置，在設(she)備底部(bu)(bu)有特殊設(she)計的無死(si)角(jiao)快(kuai)開(kai)出料裝(zhuang)置或無死(si)角(jiao)氣(qi)動出料球(qiu)閥。

      在反應(ying)階段(duan)，反應(ying)物(wu)料(liao)從(cong)頂(ding)部加(jia)入，獨特的攪拌結構(gou)可(ke)使(shi)(shi)物(wu)料(liao)在機(ji)(ji)內(nei)(nei)(nei)得到(dao)均勻的攪拌，并(bing)通過筒體(ti)(ti)夾(jia)套、錐(zhui)(zhui)體(ti)(ti)夾(jia)套及空(kong)(kong)心(xin)軸、空(kong)(kong)心(xin)螺帶的同時(shi)加(jia)熱或冷(leng)卻，使(shi)(shi)物(wu)料(liao)在機(ji)(ji)內(nei)(nei)(nei)充分反應(ying)。在過濾階段(duan)，本機(ji)(ji)可(ke)使(shi)(shi)物(wu)料(liao)在機(ji)(ji)內(nei)(nei)(nei)通過加(jia)壓(ya)或抽真空(kong)(kong)過濾濾干(gan)(gan)，并(bing)加(jia)入洗滌液，使(shi)(shi)物(wu)料(liao)在機(ji)(ji)內(nei)(nei)(nei)進(jin)行多次自(zi)動再(zai)漿洗滌，達到(dao)洗滌要求后再(zai)壓(ya)干(gan)(gan)。在干(gan)(gan)燥(zao)階段(duan)，筒體(ti)(ti)夾(jia)套、錐(zhui)(zhui)體(ti)(ti)夾(jia)套、空(kong)(kong)心(xin)軸，空(kong)(kong)心(xin)螺帶同時(shi)對物(wu)料(liao)進(jin)行加(jia)熱并(bing)在頂(ding)部抽真空(kong)(kong)，對物(wu)料(liao)進(jin)行真空(kong)(kong)密閉低溫干(gan)(gan)燥(zao)，干(gan)(gan)燥(zao)后自(zi)動密閉出料(liao)。

六氟磷酸鋰純化錐形過濾洗滌干燥機 技術改進
      (1)結晶母液、六氟磷酸鋰晶體密封過濾，高效分離，有效降低雜質金屬離子含量。
      常規(gui)熱(re)干(gan)(gan)燥法被普遍采用，但是該方(fang)法干(gan)(gan)燥晶體的時間較(jiao)長，且存在干(gan)(gan)燥不(bu)徹底等缺陷，產(chan)品中的HF不(bu)能有(you)效，快速(su)地去除，進而(er)影響產(chan)品質量。經過濾提純(chun)所得(de)的六氟磷酸鋰產(chan)品純(chun)度大于(yu)99.9%，且此工藝安全性(xing)高，母液能回收利用，成本較(jiao)低。

      (2)全密閉操作，在氧氣正壓保護下進行操作。
      六氟磷酸鋰遇水極易分解，由于其吸濕性強，在空氣中極易分解，其制備條件要求也就很苛刻，這要求在六氟磷酸鋰的生產過程工況涉及高純、低溫、無水無塵等條件，因此，體系內所有過程在惰性氣體保護下進行。優選的惰性氣體為氮氣，在體系內部充滿氮氣，保證系統內為正壓，可有效阻止空氣與產品接觸。
 ;     (3)在干燥(zao)過程(cheng)中，采用多(duo)區間多(duo)溫度加熱(re):干燥(zao)初期，采用低溫、緩慢加熱(re)，去除晶體表面(mian)殘余酸(suan)；縮(suo)減后期高熱(re)干燥(zao)區段(duan)時(shi)間，有效(xiao)分(fen)離游(you)離酷，將LPF6的分(fen)解程(cheng)度降到最低

      (4)干燥后期采用氮氣脈沖真空干燥方式，使得LiPF6晶體干爆時間縮短，干燥均勻，提高干燥效率及品質，且干燥完成后干燥倉內不積料，不堵料。
      物料在錐形簡體內被強制加熱，使物料作全方位不規則往復運動時完成物料同加熱螺帶及簡壁的熱交換，在真空狀態下短時間內達到混合干燥的目的。新型的脈中混合設計，利用高壓氮氣沖擊物料迅速混合，物料的混合更加快速和均勻，快速去除產物晶體內部的酸和少量表面殘酸，相較傳統熱干燥法，在同等干燥程度下氮氣脈沖直空干燥可大大縮短干燥時間，同時降低產品中游離算的含量，有效除去夾雜的HF，提高產品質量，更有利于生產操作。
      (5)六氟磷酸鋰的(de)熱(re)穩定(ding)性比其(qi)它鋰鹽差(cha)，60℃下可少量分解為LiF和PF5，但為了促使(shi)晶(jing)體內(nei)部的(de)游離酸揮發，在干燥后(hou)(hou)期采用短時間的(de)較高溫(wen)度烘(hong)干，所以(yi)在游離酸指標達到要求(qiu)后(hou)(hou)進行快速(su)冷卻，以(yi)縮減高溫(wen)區對不(bu)溶(rong)物的(de)影響。

      (6)熱源，冷源都采用精準控溫的導熱油模溫機
      熱油(you)模溫(wen)機(ji)獲得(de)低(di)壓高溫(wen)熱介質，調(diao)節方便，供熱均勻，可以(yi)滿(man)足精(jing)準的工(gong)藝溫(wen)度;導(dao)(dao)熱油(you)溫(wen)度大于80℃時，必須(xu)與空(kong)氣隔離(li)，否則導(dao)(dao)熱油(you)會(hui)被(bei)急劇氣化而變質。導(dao)(dao)熱油(you)是易(yi)燃物，設置(zhi)有效的防火(huo)滅火(huo)措施。

      (7) 采用氣干式雙端面機械密封。
      用“氣體阻塞”替代傳統的“液體阻塞”原理，即用帶壓密封氣替代帶壓密封液，保證工藝介質實現“零逸出”;整套密封非接觸運行，其功率消耗僅為傳統雙端面密封的5%，使用壽命比傳統密封長5倍以上:結構簡單的輔助系統，保證工藝介質不受污染及工藝介質不向大氣泄漏，徹底擺脫了傳統雙端面機械密封對冷卻水、油系統的依賴，密封氣采用工業氮氣或工業儀表風，其壓力高于介質0.15~0.2MPa。
      (8)自動(dong)化控制系統(tong)，智能能檢查(cha)設(she)備(bei)運行狀態和物(wu)料(liao)的(de)干(gan)燥程(cheng)度;無需人工操(cao)作頻繁連(lian)接設(she)備(bei)管線，降(jiang)低勞動(dong)強度，使用(yong)熱氮氣(qi)為其物(wu)料(liao)與空氣(qi)隔絕，使產品酸度保持(chi)穩定(ding)，由于因為全(quan)程(cheng)密閉輸送，所以產品質量(liang)更穩定(ding)操(cao)作更加安全(quan)便利，