六氟磷酸锂合成母液结晶方法及装置与流程

本发明属于六氟磷酸锂制备技术领域，具体涉及一种六氟磷酸锂合成液结晶方法，另外，本发明还涉及一种实施上述六氟磷酸锂合成液结晶方法的装置。

背景技术：

六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质，主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池领域，已经成为目前不可替代的锂离子电池电解质。目前六氟磷酸锂的合成主要采用氟化氢溶剂法，合成液采用静态冷却结晶方法，把合成液通过一定的温度梯度降低至-60℃，静态结晶冷冻20-40h，因此需要特殊的深冷设备，耗电量大，-60℃深冷能量效率更低。

为了解决上述问题，现有技术(cn107244681b)公开了一种连续制备六氟磷酸锂的方法和装置，将合成液送入加热器加热后再进入连续蒸发结晶器内，真空下对结晶内的物料进行搅拌，得到的晶体留在淘析腿内并通过外送泵排出进行分离干燥，分离后的母液打回至结晶器内循环使用；从连续蒸发结晶器内中蒸发处的部分无水氟化氢从结晶器顶部排出并冷凝成液态氟化氢，回收利用。该现有技术采用蒸发结晶的工艺，不需要深冷设备，大大降低了能耗。

由于六氟磷酸锂结晶速度对产品质量有很大的影响，高温下结晶速度太快，晶体过会夹带很多的hf在晶体中，导致hf超标，而且难以外理。因此现有技术将合成液先加热到45-50℃后再进入蒸发结晶器内结晶，即先将饱合的六氟磷酸锂溶液加热，加热温度超过hf的沸点，结晶很容易夹帶hf，影响产品质量。

技术实现要素：

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种六氟磷酸锂合成液结晶方法，先将合成液在-20～-30℃的冷媒中结晶，再将结晶后的母液进行蒸发浓缩，即在非饱合溶液状态下浓缩，解决了现有技术中易夹带hf，产品质量低的缺陷；本发明的另一目的是提供一种实施上述六氟磷酸锂合成液和母液结晶方法的装置。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

六氟磷酸锂合成母液结晶方法，先将合成母液在冷媒中冷冻结晶得到六氟磷酸锂，再将结晶过滤后的母液进行蒸发浓缩，浓缩后的母液返回与所述合成母液混合用于结晶。

其中，将结晶工艺中得到的六氟磷酸锂进行干燥，干燥温度为30～70℃，干燥时间为2-4h。

在一个实施例中，结晶工艺中的冷媒温度为-20～-30℃，冷冻时间为4-6h。

其中，结晶过滤后的母液中六氟磷酸锂与合成液中六氟磷酸锂的浓度为0.5～0.75:1。

在一个实施例中，蒸发浓缩工艺的温度为30～70℃。

其中，蒸发浓缩后母液中六氟磷酸锂与结晶过滤后母液中六氟磷酸锂的浓度比为1.3～1.7:1。

在一个实施例中，蒸发浓缩工艺蒸发出来的气相氢氟酸通过压缩冷凝工艺形成液相氢氟酸，并返回合成工艺重复使用。

其中，压缩工艺的压力为0.2-2mpa，冷凝温度为-20～-30℃。

为了实现上述目的，本发明还提供一种六氟磷酸锂合成母液结晶装置，包括：母液槽，用于存放合成液和结晶后过滤的母液；结晶器，用于对所述母液槽中的合成母液进行冷冻结晶、过滤干燥得到六氟磷酸锂；蒸发浓缩器，用于对结晶过滤后的母液进行蒸发浓缩，并分离出氢氟酸气体；压缩冷凝器，用于对蒸发浓缩器中分离出的氢氟酸气体压缩冷凝以得到氢氟酸液体。

优选地，所述母液槽内设有搅拌组件，所述结晶器为带搅拌组件的动态结晶器。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、本发明采用先将合成母液冷冻结晶再蒸发结晶的方法，在非饱合溶液状态下浓缩，解决了现有技术中易夹带hf，产品质量低的缺陷，并且能够提高结晶效果。

2、本发明结晶浓缩后的母液不返回合成工艺直接用于结晶工艺，提高了合成工艺的能力和效率，整体生产效率提高30％以上，能耗下降35％，hf消耗下降15％，生产成本10％降低。

3、本发明在-20～-30℃的温度区间进行冷冻结晶，结晶温区相对较高，无需深冷设备，常规冷冻机能在高效率区间工作，效率高，降低能耗。

4、本发明结晶装置中的结晶器采用带搅拌功能的动态结晶器，可以在一定范围内控制结晶晶体粒径的大小，且结晶器为结晶、过滤、干燥一体结构，工作效率高。

附图说明

图1为本发明实施例1中六氟磷酸锂合成母液结晶装置的示意图。

具体实施方式

本主要是为了解决现有技术中的缺陷，先将合成母液在冷媒中冷冻结晶得到六氟磷酸锂，再将结晶后的母液进行蒸发浓缩，浓缩后的母液返回与所述合成母液混合用于结晶。有利于提高结晶效率。

接下来通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例中提供一种六氟磷酸锂合成母液结晶装置，如图1所示，包括：母液槽1、结晶器2、蒸发浓缩器3、压缩机4以及冷凝器5，母液槽1用于存放合成工艺输出的合成母液，合成母液为含有六氟磷酸锂的氟化氢母液，为了保证母液槽1合成母液的均匀性，所述母液槽1内设有搅拌组件，用于对合成母液连续搅拌。母液槽1内的合成母液通过输送泵输送到结晶器2中。

结晶器2用于对母液进行冷冻结晶，结晶器2同样带有搅拌组件，可以在一定范围内控制结晶晶体粒径的大小，结晶后通过过滤得到六氟磷酸锂。本实施例的结晶器为结晶、过滤、干燥一体化设备，结晶后将结晶母液输出至蒸发浓缩器3内，六氟磷酸锂留在结晶器2内，然后向结晶器2内通入干燥氮气对其进行干燥。需要说明的是，结晶器2的结构并不局限于此，在其他实施例中，也可以是结晶、过滤、干燥分开方式，即设置一个结晶设备、一个过滤设备以及一个干燥设备。结晶器2的底部通过管路与所述蒸发浓缩器3连通，以将结晶后的母液输送至蒸发浓缩器3内进行蒸发浓缩。

蒸发浓缩器3用于对结晶器2中输送的结晶过滤后的母液进行蒸发浓缩，蒸发浓缩器3采用外夹套进行加热，外夹套内充有热水，蒸发浓缩器3的底部通过管路与母液槽1连通，以将浓缩后的母液通过管路返回至母液槽1内用于再次结晶。

蒸发浓缩过程中会从蒸发浓缩器3的顶部溢出氢氟酸气体，为了对氢氟酸气体进行回收利用，在蒸发浓缩器3的顶部通过管路依次连通压缩机4和冷凝器5，氢氟酸气体先通过压缩机压缩，再进入到冷凝器中冷凝得到氢氟酸液体。

需要说明的是，本实施例所用的结晶器2、蒸发浓缩器3、压缩机4以及冷凝器5均为本领域常规设备，其结构将不再赘述。

实施例2

本实施例提供一种六氟磷酸锂合成母液结晶方法，采用实施例1中的处理装置，将来自合成工艺的200kg氟化氢母液导入母液槽1中，氟化氢母液中六氟磷酸锂的质量浓度为20％，开启搅拌组件连续搅拌。

将上述母液通过输送泵输送至结晶器2中，通过温度为-20℃的冷媒冷冻6h结晶处六氟磷酸锂，冷冻温度和时间对结晶有一定的影响，可以依据温度-时间结晶曲线获得形态、质量较好的产品。过滤后通过干燥氮气进行干燥，控制干燥温度为30℃-40℃，干燥时间为4h，干燥完成的六氟磷酸锂为48kg，测定六氟磷酸锂中的hf含量小于10ppm，产品合格，转入产品包装工序进行产品包装。

从结晶器2中得到的结晶过滤后母液中六氟磷酸锂的质量浓度为13％，将结晶过滤后母液输送至蒸发浓缩器3中，控制外夹套中水温为30℃，将结晶后母液浓缩为六氟磷酸锂的质量浓度为22.1％的浓缩母液。

蒸发浓缩器3在蒸发过程中会溢出气相氢氟酸，溢出的氢氟酸气体通过耐酸压缩机4压缩到0.3mpa，压缩后的气体进入冷凝器5中，控制冷凝器5中的冷媒温度为-30℃，将氢氟酸气体冷凝成氢氟酸液体，得到的液体氢氟酸返回至合成工艺重复使用，此方法可以回收98％以上的氢氟酸。

实施例3

实施例3与实施例2不同的是：控制结晶器2中的冷媒温度为-30℃，冷冻时间为6h；干燥温度为70℃，干燥时间为2h，此时从结晶器2中得到的结晶后母液中六氟磷酸锂的质量浓度为10％；将上述结晶后母液输送至蒸发浓缩器3中，控制浓缩母液中六氟磷酸锂的质量浓度为15％；压缩后的气相氢氟酸的压力为2mpa，冷凝的温度为-20℃。

实施例4

实施例4与实施例2不同的是：控制结晶器2中的冷媒温度为-20℃，冷冻时间为4h，干燥温度为50℃，干燥时间为3h，此时从结晶器2中得到的结晶后母液中六氟磷酸锂的质量浓度为15％；将上述结晶后母液输送至蒸发浓缩器3中，控制浓缩母液中六氟磷酸锂的质量浓度为19.5％；压缩后的气相氢氟酸的压力为1mpa，冷凝的温度为-25℃。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。