本发明是一种基于mvr生产水合氢氧化锂的装置及其生产方法。
背景技术：
锂作为新能源电池材料主要元素，现在世界上对于锂需求正在翻倍增长，尤其是中国。由此催生出水合氢氧化锂的大生产。
传统生成水合氢氧化锂的工艺，一般采用传统三效蒸发系统对氢氧化锂溶液进行蒸发结晶，结晶出水合氢氧化锂。由于氢氧化锂溶液属于强碱性，在蒸发结晶过程中容易起泡，尤其在传统多效的高传热温差的状态下，起泡尤为严重。同时系统极易形成堵管，影响换热器的传热，导致系统蒸发性能降低，导致能源浪费。
近年来，有很多厂家也在尝试采用机械式蒸汽再压缩蒸发结晶技术(mvr)生产精品水合氢氧化锂，但是效果都不是很理想。主要是水合氢氧化锂蒸发过程中，二次蒸汽夹带大量的泡沫（含有氢氧化锂），无法有效清除，导致冷凝水ph成强碱性，还需进一步回收冷凝水中的氢氧化锂。蒸发温度的选择不当，导致氢氧化锂溶液在换热管内受热过程中，析出水合氢氧化锂附着在换热管壁上，导致换热管传热性能降低，影响生产，无法做到长期连续生产。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于mvr生产水合氢氧化锂的装置及其生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于mvr生产水合氢氧化锂的装置，包括原料罐、冷凝水预热器、蒸汽预热器、强制循环蒸发器、稠厚器、离心机、压缩机和分汽包，所述原料罐内的原料通过进料泵输入到冷凝水预热器内，所述冷凝水预热器通过管道与蒸汽预热器连通；蒸汽预热器中的原料通过管道输入至强制循环蒸发器内，所述强制循环蒸发器包括加热器一、加热器二和结晶分离器，其中加热器一和加热器二串联安装，加热器一和加热器二中的其中一个通过管道与结晶分离器连接，且该管道上安装有轴流泵，所述结晶分离器的底部通过出料泵和管道与稠厚器连接，稠厚器的底部通过管道与离心机连接，离心机的出液端与母液罐连接，母液罐内的母液通过母液泵输入至强制循环蒸发器内，经过加热器一和加热器二的加热之后重新进入到结晶分离器内；所述结晶分离器的顶部与除雾塔连接，除雾塔一侧通过管道连接压缩机，压缩机的出气端与外部的锅炉蒸汽管道均与分汽包连接，分汽包向蒸汽预热器、加热器一和加热器二内输出高温蒸汽，压缩机的出液端与积液罐连接。
作为本发明进一步的方案：所述蒸汽预热器、加热器一和加热器二的底部均设有冷凝水管，冷凝水管与冷凝水罐连接，所述冷凝水罐通过管道和冷凝水泵向冷凝水预热器输出冷凝水，冷凝水预热器的一侧设有冷凝水出口。
作为本发明再进一步的方案：所述结晶分离器的下部具有养晶槽。
作为本发明再进一步的方案：所述冷凝水预热器和蒸汽预热器均为多管程列管式换热器。
作为本发明再进一步的方案：所述加热器一和加热器二的内部换热管均为长径比大的内抛光换热管。
一种基于mvr生产水合氢氧化锂的方法，包括以下步骤：
s1，氢氧化锂溶液通过进料泵打入到冷凝水预热器内，通过冷凝水预热器使氢氧化锂溶液初步升温至40~50℃，之后将冷凝水预热器内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器内，升温至70~80℃；
s2，将经过两次预热的氢氧化锂溶液输入到串联的加热器一和加热器二内，进行换热升温，过热度保持在0.8~1.0℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器中进行闪蒸，产生70℃的饱和二次蒸汽及75℃的浓缩液；
s3，浓缩液在结晶分离器中开始产生晶核，由于晶核比重较大，开始向结晶分离器下部的养晶槽沉降，形成晶核的成长到盐腿处形成晶体，盐腿形成的固含量约为8%的浓缩液由出料泵打入稠厚器中；二次蒸汽在结晶分离器之后进行初步分离后输入到除雾塔中；
s4，浓缩液在稠厚器内进行进一步的冷却、稠厚、养晶至固含量为25%~35%时，通过离心机甩出水合氢氧化锂钠晶体，母液进入母液罐中或者经过预热后回流至结晶分离器；
s5，在除雾塔使用高温循环洗涤水对二次蒸汽进行高压喷淋水浴，之后二次蒸汽通过压缩机压缩升温经由分汽包连同外部锅炉蒸汽在稳压后重新进入到蒸汽预热器、加热器一和加热器二中再次利用。
作为本发明再进一步的方案：所述除雾塔内的高温洗涤水在ph值升高至12时，重新更换高温洗涤水，并对原高温洗涤水进行蒸发浓缩，回收氢氧化锂。
作为本发明再进一步的方案：所述结晶分离器内的气液分离部经过抛光处理，且气液分离部的有效高度必须保证在6m以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）在实际生产过程中，可保证蒸发冷凝水带锂量小于等于10ppm；
（2）强制循环加热器换热管内部抛光，可有效减少溶液中晶体粘壁的附着力，保证换热管内溶液流速2.5m/s以上，同时对管壁进行冲刷，进一步降低换热管内结垢频率；同时降低加热器出口的过热度，有效防止管内闪蒸、堵管，降低由于过热度形成的局部大量结晶而导致的堵管现象；
（3）结晶分离器增大了气液分离高度，去除捕沫器，减少有压降的部位，筒体内壁采用抛光技术，可有效减少内部结垢，同时达到初步分离效果；
（4）在二次蒸汽进入压缩机之前，进行洗汽，可大大降低二次蒸汽中含氢氧化锂的雾滴，有效收集二次蒸汽中的氢氧化锂，同时保护蒸汽压缩机；
（5）改进后的mvr蒸发结晶系统，清洗频率明显降低，清洗周期约为2~3月/次；
（6）结晶分离器结晶端增加养晶槽，可保证水合氢氧化锂结晶体均匀，颗粒粒度≥0.65mm。
附图说明
图1为一种基于mvr生产水合氢氧化锂的装置的结构示意图。
图中：1-原料罐、2-进料泵、3-冷凝水预热器、4-蒸汽预热器、5-轴流泵、6-加热器一、7-加热器二、8-结晶分离器、9-除雾塔、10-稠厚器、11-离心机、12-母液罐、13-母液泵、14-出料泵、15-积液罐、16-压缩机、17-分汽包、18-冷凝水罐、19-冷凝水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于mvr生产水合氢氧化锂的装置，包括原料罐1、冷凝水预热器3、蒸汽预热器4、强制循环蒸发器、稠厚器10、离心机11、压缩机16和分汽包17，所述原料罐1内的原料通过进料泵2输入到冷凝水预热器3内，由冷凝水预热器3对原料进行初步提温至40~50℃，所述冷凝水预热器3通过管道与蒸汽预热器4连通，由于氢氧化锂溶液蒸发温度控制在70℃，可有效降低泡沫的产生，有助于水合氢氧化锂晶体的成长，因此，需蒸汽预热器4给原料进一步预热至70~80℃，即原料再次打入蒸汽预热器4中；蒸汽预热器4中的原料通过管道输入至强制循环蒸发器内，所述强制循环蒸发器包括加热器一6、加热器二7和结晶分离器8，其中加热器一6和加热器二7串联安装，加热器一6和加热器二7中的其中一个通过管道与结晶分离器8连接，且该管道上安装有轴流泵5，进入到强制循环蒸发器内的原料经过双加热器串联强制循环进行升温，并保持过热度在0.8~1.0℃，过热的原料由轴流泵5泵入到结晶分离器8中，在定压状态下，过热原料进行闪蒸，产生70℃的饱和二次蒸汽及75℃的浓缩液，此时，水合氢氧化锂处于过饱和区，开始产生晶核，由于晶核比重较大，开始向结晶分离器8下部的养晶槽沉降，形成晶核的成长到盐腿处形成晶体，所述结晶分离器8的底部通过出料泵14和管道与稠厚器10连接，盐腿形成的固含量约为8%的浓缩液由出料泵14打入稠厚器10进一步的冷却、稠厚、养晶至固含量为25%~35%，稠厚器10的底部通过管道与离心机11连接，离心机11的出液端与母液罐12连接，浓缩液经稠厚以后，进入离心机11甩出水合氢氧化锂钠晶体，母液进入到母液罐12内，母液罐12内的母液通过母液泵13输入至强制循环蒸发器内，经过加热器一6和加热器二7的加热之后重新进入到结晶分离器8内；所述结晶分离器8的顶部与除雾塔9连接，在结晶分离器8内经过初步分离后的二次蒸汽进入除雾塔9中，利用除雾塔9内的高温热水，对二次蒸汽进行高压喷淋水浴，可有效吸收二次蒸汽中夹带的残余氢氧化锂，除雾塔9一侧通过管道连接压缩机16，用于对二次蒸汽进行压缩升温，压缩机16的出气端与外部的锅炉蒸汽管道均与分汽包17连接，分汽包17向蒸汽预热器4、加热器一6和加热器二7内输出高温蒸汽，方便其对原料的预热或加热，压缩机16的出液端与积液罐15连接。
所述蒸汽预热器4、加热器一6和加热器二7的底部均设有冷凝水管，冷凝水管与冷凝水罐18连接，冷凝水罐18用于收集蒸汽预热器4、加热器一6和加热器二7产生的冷凝水，所述冷凝水罐18通过管道和冷凝水泵20向冷凝水预热器3输出冷凝水，对含有余温的冷凝水进行再次利用，冷凝水预热器3的一侧设有冷凝水出口。
所述结晶分离器8的下部具有养晶槽，有助于水合氢氧化锂钠晶体晶核的成长。
所述冷凝水预热器3和蒸汽预热器4均为多管程列管式换热器，由氢氧化锂溶液浓度较高，水合氢氧化锂溶解度随着温度升高而降低，易发生堵管现象，而普通的板式换热器流通面积较窄，容易导致排料不尽，影响氢氧化锂产品的品相，因此冷凝水预热器3和蒸汽预热器4采用流通性较好的多管程列管式换热器。
所述加热器一6和加热器二7的内部换热管均为长径比大的内抛光换热管，保证管内原料的流速在2.5m/s以上。
一种基于mvr生产水合氢氧化锂的方法，包括以下步骤：
s1，氢氧化锂溶液通过进料泵打入到冷凝水预热器内，通过冷凝水预热器使氢氧化锂溶液初步升温至40~50℃，之后将冷凝水预热器内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器内，升温至70~80℃；
s2，将经过两次预热的氢氧化锂溶液输入到串联的加热器一和加热器二内，进行换热升温，过热度保持在0.8~1.0℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器中进行闪蒸，产生70℃的饱和二次蒸汽及75℃的浓缩液；较低的过热度，可以保证由于受热形成的水合氢氧化锂晶体处于极少状态；
s3，浓缩液在结晶分离器中开始产生晶核，由于晶核比重较大，开始向结晶分离器下部的养晶槽沉降，形成晶核的成长到盐腿处形成晶体，盐腿形成的固含量约为8%的浓缩液由出料泵打入稠厚器中；二次蒸汽在结晶分离器之后进行初步分离后输入到除雾塔中；
s4，浓缩液在稠厚器内进行进一步的冷却、稠厚、养晶至固含量为25%~35%时，通过离心机甩出水合氢氧化锂钠晶体，母液进入母液罐中或者经过预热后回流至结晶分离器；
s5，在除雾塔使用高温循环洗涤水对二次蒸汽进行高压喷淋水浴，用于回收二次蒸汽中的氢氧化锂，可有效保证二次蒸汽的洁净度及防止fc结晶分离器的翻料、跑料，之后二次蒸汽通过压缩机压缩升温经由分汽包连同外部锅炉蒸汽重新进入到蒸汽预热器、加热器一和加热器二中再次利用，充分利用二次蒸汽汽化潜热，达到节能减排效果。
所述除雾塔9内的高温洗涤水在ph值升高至12时，重新更换高温洗涤水，并对原高温洗涤水进行蒸发浓缩，回收氢氧化锂。
所述结晶分离器内的气液分离部经过抛光处理，且气液分离部的有效高度必须保证在6m以上，避免垢块富集、成长。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。