The invention belongs to the field of chemical industry and metallurgy. The invention provides a system for preparation of high purity low chloride vanadium oxide and method by fluidization industrial grade vanadium oxide chloride will be converted into three through two grade vanadium oxychloride, dust removal, three leaching, three crude oxychloride vanadium; after distillation, catalytic oxidation, reduction to obtain high purity low precision control vanadium oxide, vanadium valence is 3 ~ 4.5 in any value. The present invention by spraying three vanadium oxychloride mud temperature regulation to chloride fluidized bed; through the component in catalytic oxidation in the fluidized bed set to enhance the reaction efficiency, by reducing the discharge regulation; setting the different height of the vertical baffle and fluidized bed reduction degree, high purity and low valence vanadium oxides specific valence. The invention has the advantages of strong raw material adaptability, no pollution, low production energy consumption and operation cost, stable product quality, etc., and is suitable for large-scale industrialized production of high purity and low cost vanadium oxide over 4N, and has good economic and social benefits.
【技术实现步骤摘要】
一种氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法
本专利技术属于化工、冶金领域,特别涉及一种氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法。
技术介绍
低价钒氧化物包括三氧化二钒、二氧化钒,是重要的工业钒制品,广泛应用于生产钒铁和氮化钒等合金添加剂以及催化剂、着色剂、硬质合金添加剂等领域。随着新能源技术的不断发展,电池行业对高纯低价钒氧化物(纯度3N5以上)的需求日益强劲,包括具有良好大规模储能性能的全钒液流电池(VRB)和电动汽车用钒酸盐系锂离子电池等。然而,现有工业技术通常仅可制备纯度2N5的低价钒氧化物,难以满足电池行业用低价钒氧化物的要求。因此,如何低成本、高效制备高纯低价钒氧化物是新能源
亟待解决的热点问题之一。目前,高纯低价钒氧化物主要通过高纯含钒铵盐或高纯五氧化二钒的还原制备。高纯含钒铵盐/五氧化二钒的制备通常以浸出钒溶液或富钒物料(如工业级多钒酸铵、偏钒酸铵、工业级五氧化二钒等)溶解得到钒溶液为原料,采用化学沉淀净化或(和)溶剂萃取/离子树脂交换等方法进行净化,得到纯净的钒溶液然后进行铵盐沉淀得到纯净的多钒酸铵或偏钒酸铵沉淀,或者再经过煅烧分解得到高纯五氧化二钒粉体,如CN1843938A、CN102730757A、CN103145187A、CN103515642A、CN103194603A、CN103787414A、CN102181635A、CN103663557A和EP0713257B1等。在这些方法中,除杂工艺参数与原料的杂质含量密切相关,因而对原料的适应性差;净化过程中使用的钙盐、镁盐净化剂或萃取剂、酸碱试剂以及钒沉淀用铵盐也容易引入杂质。 ...
【技术保护点】
一种氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统,其特征在于,所述系统包括加料工段(1)、氯化工段(2)、除尘淋洗工段(3)、精馏提纯工段(4)、催化氧化工段(5)、催化氧化产物加料工段(6)、预热除尘工段(7)、控制还原工段(8)、一级冷却工段(9)、二级冷却工段(10)、高纯低价钒氧化物料仓(11)、尾气淋洗吸收塔(12)、引风机(13)和烟囱(14);所述加料工段(1)包括工业级钒氧化物料仓(1‑1)、工业级钒氧化物螺旋加料器(1‑2)、碳源料仓(1‑3)和碳源螺旋加料器(1‑4);所述氯化工段(2)包括氯化床进料器(2‑1)、氯化流化床主体(2‑2)、氯化床旋风分离器(2‑3)和氯化床螺旋排渣器(2‑4);所述除尘淋洗工段(3)包括一级除尘装置(3‑1)、二级除尘装置(3‑2)、一级淋洗塔(3‑3)、二级淋洗塔(3‑4)、三级淋洗塔(3‑5)、离心过滤器(3‑6)、活性炭吸附塔(3‑7);所述精馏提纯工段(4)包括蒸馏釜(4‑1)、精馏塔(4‑2)、馏出物冷凝器(4‑3)、回流液收集罐(4‑4)、含硅三氯氧钒储罐(4‑5)、高纯三氯氧钒冷凝器(4‑6)、高纯三氯氧钒储罐(4‑7);所述催化 ...
【技术特征摘要】
1.一种氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统,其特征在于,所述系统包括加料工段(1)、氯化工段(2)、除尘淋洗工段(3)、精馏提纯工段(4)、催化氧化工段(5)、催化氧化产物加料工段(6)、预热除尘工段(7)、控制还原工段(8)、一级冷却工段(9)、二级冷却工段(10)、高纯低价钒氧化物料仓(11)、尾气淋洗吸收塔(12)、引风机(13)和烟囱(14);所述加料工段(1)包括工业级钒氧化物料仓(1-1)、工业级钒氧化物螺旋加料器(1-2)、碳源料仓(1-3)和碳源螺旋加料器(1-4);所述氯化工段(2)包括氯化床进料器(2-1)、氯化流化床主体(2-2)、氯化床旋风分离器(2-3)和氯化床螺旋排渣器(2-4);所述除尘淋洗工段(3)包括一级除尘装置(3-1)、二级除尘装置(3-2)、一级淋洗塔(3-3)、二级淋洗塔(3-4)、三级淋洗塔(3-5)、离心过滤器(3-6)、活性炭吸附塔(3-7);所述精馏提纯工段(4)包括蒸馏釜(4-1)、精馏塔(4-2)、馏出物冷凝器(4-3)、回流液收集罐(4-4)、含硅三氯氧钒储罐(4-5)、高纯三氯氧钒冷凝器(4-6)、高纯三氯氧钒储罐(4-7);所述催化氧化工段(5)包括催化氧化床空气净化器(5-1)、催化氧化床汽化器(5-2)、三氯氧钒喷嘴(5-3)、催化氧化流化床主体(5-4)、催化氧化流化床排料器(5-5)、催化氧化流化床旋风分离器(5-6);所述催化氧化产物加料工段(6)包括催化氧化产物料仓(6-1)、催化氧化产物螺旋加料器(6-2);所述预热除尘工段(7)包括文丘里预热器(7-1)、旋风预热器(7-2)、预热除尘段旋风分离器(7-3)、布袋除尘器(7-4);所述控制还原工段(8)包括还原床进料器(8-1)、还原床气体净化器(8-2)、还原床气体加热器(8-3)、还原流化床主体(8-4)、还原床排料器(8-5)、还原床旋风分离器(8-6);所述一级冷却工段(9)包括文丘里冷却器(9-1)、旋风冷却器(9-2)、一级冷却段旋风分离器(9-3);所述二级冷却工段(10)包括水冷螺旋装置(10-1);所述工业级钒氧化物料仓(1-1)底部的出料口与所述工业级钒氧化物螺旋加料器(1-2)的进料口相连接;所述碳源料仓(1-3)底部的出料口与所述碳源螺旋加料器(1-4)的进料口相连接;所述工业级钒氧化物螺旋加料器(1-2)的出料口和所述碳源螺旋加料器(1-4)的出料口均与所述氯化床进料器(2-1)的进料口通过管道相连接;所述氯化床进料器(2-1)的排料口与所述氯化流化床主体(2-2)上部的进料口通过管道相连接;所述氯化床进料器(2-1)底部的进气口通过管道与氮气气源总管相连接;所述氯化流化床主体(2-2)下部的进气口通过管道分别与氯气气源总管、氮气气源总管相连;所述氯化流化床主体(2-2)中部设置的三氯氧钒泥浆入口与三氯氧钒泥浆总管相连;所述氯化床旋风分离器(2-3)设置于所述氯化流化床主体(2-2)的扩大段顶部中心;所述氯化床旋风分离器(2-3)顶部的出气口通过管道与所述一级除尘装置(3-1)的热烟气入口相连接;所述氯化流化床主体(2-2)下部的排渣口与所述氯化床螺旋排渣器(2-4)的进料口通过管道相连接;所述一级除尘装置(3-1)顶部设置的三氯氧钒泥浆入口通过管道与三氯氧钒泥浆总管相连;所述一级除尘装置(3-1)下部设有带阀门的排渣口;所述一级除尘装置(3-1)的出气口与所述二级除尘装置(3-2)的进气口通过管道相连;所述二级除尘装置(3-2)顶部设置的三氯氧钒泥浆入口通过管道与三氯氧钒泥浆总管相连;所述二级除尘装置(3-2)的出气口与所述一级淋洗塔(3-3)进气口通过管道相连;所述一级淋洗塔(3-3)的泥浆出口与所述离心过滤器(3-6)的液体入口通过管道相连;所述一级淋洗塔(3-3)的烟气出口与所述二级淋洗塔(3-4)的烟气入口通过管道相连;所述二级淋洗塔(3-4)的液体出口与所述离心过滤器(3-6)的液体入口通过管道相连;所述二级淋洗塔(3-4)的气体出口与所述三级淋洗塔(3-5)的气体入口通过管道相连;所述三级淋洗塔(3-5)的液体出口与所述离心过滤器(3-6)的液体入口通过管道相连;所述三级淋洗塔(3-5)的气体出口与所述活性炭吸附塔(3-7)的气体入口通过管道相连;所述离心过滤器(3-6)的上清液出口与所述蒸馏釜(4-1)的液体入口通过管道相连;所述离心过滤器(3-6)的浆料出口与三氯氧钒泥浆总管通过管道相连;所述活性炭吸附塔(3-7)的气体出口与所述尾气淋洗吸收塔(12)的气体入口通过管道相连接;所述蒸馏釜(4-1)的出气口与所述精馏塔(4-2)的进气口通过管道相连接;所述蒸馏釜(4-1)的回流口与所述精馏塔(4-2)的底部的液体回流出口通过管道相连接;所述蒸馏釜(4-1)底部的液体出口与三氯氧钒泥浆总管通过管道相连;所述精馏塔(4-2)顶部的气体出口与所述馏出物冷凝器(4-3)的气体入口通过管道相连接;所述馏出物冷凝器(4-3)的液体出口与所述回流液收集罐(4-4)液体入口通过管道相连;所述回流液收集罐(4-4)底部的回流口与所述精馏塔(4-2)上部的回流液入口通过管道相连;所述回流液收集罐(4-4)中部的出液口与所述含硅三氯氧钒储罐(4-5)的进液口通过管道相连;所述精馏塔(4-2)中部的精馏产物出口与所述高纯三氯氧钒冷凝器(4-6)的气体入口通过管道相连接;所述高纯三氯氧钒冷凝器(4-6)的出液口与所述高纯三氯氧钒储罐(4-7)的进液口通过管道相连接;所述高纯三氯氧钒储罐(4-7)的出液口与所述三氯氧钒喷嘴(5-3)的进液口通过管道相连接;所述三氯氧钒喷嘴(5-3)设置于所述催化氧化流化床主体(5-4)的侧部;所述催化氧化床空气净化器(5-1)的气体入口与压缩空气总管通过管道相连;所述催化氧化床空气净化器(5-1)的气体出口分别与所述催化氧化床汽化器(5-2)的气体入口和所述三氯氧钒喷嘴(5-3)的气体入口通过管道相连;所述催化氧化床汽化器(5-2)的进液口与洁净水总管通过管道相连;所述催化氧化床汽化器(5-2)的出气口与所述催化氧化流化床主体(5-4)下部的进气口通过管道相连接;所述催化氧化流化床主体(5-4)中部设有水平多孔内构件;所述催化氧化流化床旋风分离器(5-6)置于所述催化氧化流化床主体(5-4)顶部中心;所述催化氧化流化床旋风分离器(5-6)的出气口通过管道与氯气再生系统进气口相连;所述催化氧化流化床主体(5-4)的排料口与所述催化氧化流化床排料器(5-5)的进料口通过管道相连接;所述催化氧化流化床排料器(5-5)底部的松动风入口与净化氮气总管通过管道相连;所述催化氧化流化床排料器(5-5)的出料口与所述催化氧化产物料仓(6-1)的进料口通过管道相连;所述催化氧化产物料仓(6-1)的出料口与所述催化氧化产物螺旋加料器(6-2)的进料口连接;所述催化氧化产物螺旋加料器(6-2)的出料口与所述文丘里预热器(7-1)的进料口通过管道相连接;所述文丘里预热器(7-1)的进气口与所述旋风预热器(7-2)的出气口通过管道相连;所述文丘里预热器(7-1)的出料口与所述预热除尘段旋风分离器(7-3)的进料口通过管道相连,所述预热除尘段旋风分离器(7-3)的出气口与所述布袋除尘器(7-4)的进气口通过管道相连;所述预热除尘段旋风分离器(7-3)的出料口与所述旋风预热器(7-2)的进气口通过管道相连;所述布袋除尘器(7-4)的出气口与尾气处理系统的进气口通过管道相连;所述布袋除尘器(7-4)的细粉出口与所述旋风预热器(7-2)的进气口通过管道连接;所述旋风预热器(7-2)的进气口与所述还原床旋风分离器(8-6)的气体出口通过管道相连;所述旋风预热器(7-2)的出料口与所述还原床进料器(8-1)的进料口通过管道相连;所述还原床进料器(8-1)的出料口与所述还原流化床主体(8-4)的进料口通过管道相连;所述还原床进料器(8-1)的松动风入口与净化氮气总管相连;所述还原流化床主体(8-4)的进气口与所述还原床气体加热器(8-3)的出气口通过管道相连;所述还原流化床主体(8-4)中设置竖直挡板;所述还原流化床主体(8-4)设置的带有阀门的不同高度的两个出料口均与所述还原床排料器(8-5)的进料口通过管道相连;所述还原流化床主体(8-4)的出气口与所述还原床旋风分离器(8-6)的进气口通过管道相连;所述还原床旋风分离器(8-6)的粉尘出口与所述还原床排料器(8-5)的进料口通过管道相连;所述还原床排料器(8-5)的出料口与所述文丘里冷却器(9-1)的进料口通过管道...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨海涛,朱庆山,范川林,
申请(专利权)人:中国科学院过程工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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