一种锂离子电池电解液溶剂生产装置的制作方法

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池电解液溶剂生产装置。

背景技术：

碳酸乙烯酯（ec）是一种性能优良的有机溶剂，可溶解多种聚合物；另可作为有机中间体，可替代环氧乙烷用于二氧基化反应，并是酯交换法生产碳酸二甲酯的主要原料；还可用作合成呋喃唑酮的原料、水玻璃系浆料、纤维整理剂等。此外，在电池工业上，碳酸乙烯酯可作为锂电池电解液的优良溶剂。

最初生产碳酸乙酯的方法为光气法，该工艺采用乙二醇与光气直接反应，由于光气有剧毒且对环境产生严重的污染，该方法已经逐渐被淘汰。另一种方法为酯交换法，即由碳酸二乙酯和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯。该法以二丁基二月桂酸锡和微量强碱作酯交换反应的催化剂，在二甲苯回流控制体系的反应温度下，不断分馏出副产物乙醇，以减少碳酸二乙酯在蒸出乙醇过程中的损失，提高体系反应温度，加快反应速度。然后直接加入对甲苯磺酸中和并催化预聚合反应，生成的低聚物在高效裂解催化剂锡粉的催化下，经高温解聚制得环状碳酸酯，最终产物的收率≥75%。但是由于这种方法产率较低，原料成本较高、催化剂的催化效率低，所以并非理想的制备方法。

目前，碳酸乙烯酯多采用环氧乙烷与二氧化碳加成反应制备碳酸乙烯酯。采用该工艺制备与前两种方法相比产物产率更高。但是该反应体系为非均相反应体系，即催化剂为碘化钾，而反应物为气体环氧乙烷和二氧化碳，所以如何研究出一种锂离子电池电解液溶剂生产装置，能够进一步提升碘化钾的催化效果，提升反应速率与产物产率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种锂离子电池电解液溶剂生产装置。

本发明一种锂离子电池电解液溶剂生产装置，包括反应釜主体和与所述反应釜主体密封连接的顶盖，所述顶盖与所述反应釜主体之间垫设有密封圈，所述密封圈的材质为聚氨酯橡胶材料，所述顶盖与所述反应釜主体顶端通过法兰连接固定。所述反应釜主体内部侧壁上设有凸缘，所述凸缘上搭接有用于盛放碘化钾催化剂的触媒网，所述触媒网由上至下依次包括共轴线设置的第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网，所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网中心固定连接有连接柱。

所述第一触媒网与所述顶盖之间的釜内空间安装有用于混合经过干燥处理后的环氧乙烷和二氧化碳的原料混合器，所述原料混合器下端安装有多根原料输送管，所述触媒网上开设有多个等间距分布的安装孔中，每根原料输送管穿过所述安装孔与所述连接柱顶端插接固定。

每根所述原料输送管底部为密封端，所述原料输送管的圆周侧面由上至下开设有多个排气孔，所述排气孔分别位于所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网上方2-5cm处。所述反应釜主体底部为碳酸乙烯酯产物的收集区，所述反应釜主体的侧壁为倒锥状，所述反应釜主体底部中心开设卸料口，所述卸料口上安装有卸料阀。

进一步地，所述反应釜主体外侧设有夹套，所述夹套内装有加热油。

进一步地，所述顶盖上还开设有温度测试孔。

进一步地，所述顶盖上开设有氮气输入口，所述氮气输入口上安装有压力测试仪表。

进一步地，所述顶盖上开设有原料注入口，所述原料注入口与所述原料混合器顶端的进料口通过管道密封连接。

进一步地，所述原料混合器中堆叠有拉西环填料。

进一步地，所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网的均为外侧包覆有聚四氟乙烯薄膜的不锈钢网，所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网网孔依次变大。

进一步地，所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网的均为外侧包覆有聚四氟乙烯薄膜的不锈钢网，所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网网孔孔径依次变大。

进一步地，所述第三触媒网的网孔边缘开设有引流用倒角。

进一步地，所述连接柱与所述第一触媒网、第二触媒网和第三触媒网通过激光焊接方式固定连接为一体。

本发明一种锂离子电池电解液溶剂生产装置，与现有技术相比具有以下优点：

该锂离子电池电解液溶剂生产装置中，通过合理优化碘化钾触媒在反应釜主体中的分布情况使其与所述原料气体之间的接触面积显著增大，另外为了进一步扩大触媒与原料气体之间的接触面积，所以本发明还改进了气体原料的输送方式，使混合后的干燥环氧乙烷、二氧化碳与碘化钾充分接触，从而降低环氧乙烷分子和二氧化碳分子表面的活化能，使环氧乙烷分子与二氧化碳分子之间的反应速度更快，生成碳酸乙烯酯的效率更高。综上所述，因为气体原料与固体碘化钾充分接触所以能够显著提升反应速率和碳酸乙烯酯的产率，使其与传统生产设备相比能够给由45min缩短至30min，并保证99%以上的转化率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明开启盖体后的结构示意图；

图3为本发明装的配图；

图4为本发明中触媒网的结构示意图；

图5为本发明中触媒网的仰视图。

图中：1、顶盖，2、密封圈，3、原料混合器，4、原料输送管，5、触媒网，6、反应釜主体，5.1、安装孔，5.2、连接柱，5.3、第一触媒网，5.4、第二触媒网，5.5、第三触媒网。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1-5所示，一种锂离子电池电解液溶剂生产装置，包括反应釜主体6和与所述反应釜主体6密封连接的顶盖1。所述顶盖1与所述反应釜主体6之间垫设有密封圈2。所述密封圈2的材质为耐磨、密封性好、耐腐蚀性能优异的聚氨酯橡胶材料。所述顶盖1与所述反应釜主体6顶端通过法兰连接固定，以提高反应釜主体6与顶盖1之间的连接强度，并且拆卸操作过程也较为容易。

所述反应釜主体6内部侧壁上设有凸缘，所述凸缘上搭接有用于盛放碘化钾催化剂的触媒网5。所述触媒网5由上至下依次包括共轴线设置的第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5，所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5中心固定连接有连接柱5.2。

由于反应过程中，反应釜主体6中的压力为高压环境约10mp，且所述顶盖1上开设有氮气输入口，所述氮气输入口上安装有压力测试仪表，即反应环境的加压气体为氮气，其是由上向下输送的，所以所述凸缘能够将触媒网5稳稳托住，可见该设计能够防止触媒网5因原料气流输送而使其发生震动。

所述第一触媒网5.3与所述顶盖1之间的反应釜主体6内部空间安装有用于混合经过干燥处理后的环氧乙烷和二氧化碳的原料混合器3。所述顶盖1上开设有原料注入口，所述原料注入口与所述原料混合器3顶端的进料口通过管道密封连接。为提高原料气体之间的混合效果，所以在所述原料混合器3中堆叠有拉西环填料。

所述原料混合器3下端安装有多根原料输送管4，所述触媒网5上开设有多个等间距分布的安装孔5.1。每根原料输送管4穿过所述安装孔5.1与所述连接柱5.2顶端插接固定。当然，所述触媒网5也会对原料混合器3提供良好的支撑作用。

为了使混合原料气体与触媒网5中的碘化钾充分接触，所以将每根所述原料输送管4底部设计为密封端，并在所述原料输送管4的圆周侧面由上至下开设有多个排气孔。为进一步提升气体原料与碘化钾的接触效果，所以将所述排气孔分别设计在位于所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5上方2-5cm处。

为了提高所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5的抗压能力和耐腐蚀能力，所以将所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5设计为外侧包覆有聚四氟乙烯薄膜的不锈钢网。

为了使气体原料反应更易于进行，并且液态产物更易于收集，所以将所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5网孔孔径设计为依次变大。

此外，所述连接柱5.2与所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5通过激光焊接方式固定连接为一体。该设计使所述连接柱5.2与所述第一触媒网5.3、第二触媒网5.4和第三触媒网5.5之间的连接强度更高，从而便于在反应完毕后通过提拉所述连接柱5.2而将所述触媒网5移出进行清洗、烘干、放置触媒等操作。

为了提高产物碳酸乙烯酯的收集效率，所以将所述反应釜主体6底部为碳酸乙烯酯产物的收集区。因产物为液态，所以在所述第三触媒网5.5的网孔边缘开设有引流用倒角，并将所述反应釜主体6的侧壁为倒锥状。所述反应釜主体6底部中心开设卸料口，所述卸料口上安装有卸料阀。

为了使该反应在合成过程中具有适宜的温度，所以在所述反应釜主体6外侧设有夹套，所述夹套内装有加热油。因该反应为放热反应，所以需要所述顶盖1上还开设有温度测试孔，通过安装在温度测试孔中的温度传感器实时监测反应釜主体6中的反应温度。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。