应用MVR蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统及方法与流程

本发明涉及生产水合氢氧化锂技术领域，具体涉及一种应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统及方法。

背景技术：

近几年随着新能源材料的高速发展，锂电池行业成为了热门领域，尤其市场对氢氧化锂的需求急剧增大。新建锂盐企业在全国片地开花，尤其在四川及江西更甚。各传统锂盐公司纷纷进行重组、扩产。

随着氢氧化锂含有的高速发展，现在很多新建项目已经开始使用较传统多效蒸发结晶更加节能的mvr蒸发结晶技术。由苛化冷冻法生产的氢氧化锂工艺，是需要将冷冻离心完成后的溶液，进行蒸发结晶出水合氢氧化锂。根据现有苛化冷冻法生产氢氧化锂的技术，冷冻后液含有25～35g/l的硫酸根，过量～10％的氢氧根等杂质，导致在蒸发结晶过程中，系统内部热量变化及同离子相应十分复杂。

由于各厂家对于氢氧化锂溶液蒸发结晶特性的不是很了解，引发出了较多的问题，导致整套工艺不流畅、生产受阻。主要表现如下：1、系统运行过程中，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，在气液分离过程，在有压力降处现成结巴结块。2、系统运行3～5天，换热器中的换热管内壁结垢严重，导致蒸发性能下降及压缩机喘振，系统无法连续长期运行。3、蒸发结晶完成后，晶体颗粒无法长大且十分不均匀，导致进行固液分离难度很大，且分离后的固体含水率较高，分离母液中含有大量的小晶体，严重影响产品品质和收率。4、现有对氢氧化锂进行固液分离基本长均采用平板刮刀自下料离心机。由于该离心机处理能力低，且属于半自动离心机，对于生产万吨/年的氢氧化锂系统需要配备多台该种形式离心机，导致占地面积大，人员操作强度大。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提出了一种应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统及方法，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、闪蒸器(10)、离心机(11)、压缩机(16)和分汽包(17)，其特征在于，所述原料罐(1)通过进料泵(2)向冷凝水预热器(3)内输入原料，所述冷凝水预热器(3)通过管道与蒸汽预热器(4)连通；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)，所述结晶分离器(8)的底部通过出料泵(14)和管道与闪蒸器(10)连接，闪蒸器(10)的底部通过管道与离心机(11)连接，闪蒸器(10)顶部与真空板换连接，保持闪蒸器(10)内的真空度，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或输送至下续工段，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)的顶部与洗气塔(9)连接，洗气塔(9)一侧通过管道连接压缩机(16)，压缩机(16)的出口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，压缩机(16)的出液端与积液罐(15)连接。

优选的，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，所述冷凝水罐(18)通过管道和冷凝水泵(19)向冷凝水预热器(3)输出冷凝水，冷凝水预热器(3)的一侧设有冷凝水出口。

优选的，所述结晶分离器(8)的下部无盐腿，且与加热器一(6)、加热器二(7)均相连接。

优选的，所述结晶分离器(8)通过所述出料泵(14)输出的晶浆进入所述闪蒸器(10)进一步降温蒸发。

优选的，所述结晶分离器(8)液位波动面以上及所述闪蒸器(10)均采用内壁抛光处理。

优选的，应用mvr蒸发结晶技术连续性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(3)内，通过冷凝水预热器(3)使氢氧化锂溶液初步升温至40～50℃，之后将冷凝水预热器(3)内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器(4)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(6)和加热器二(7)内，进行换热升温，过热度保持在0.5～0.7℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器(8)中进行闪蒸，产生70～75℃的饱和二次蒸汽及80～85℃的浓缩液；

s3：浓缩液在结晶分离器(8)中开始产生晶核，由于溶液属于强碱性，晶核成长速度较慢，开始形成的晶粒较小，结晶分离器(8)下锥段倾角65°～70°，保证无明显压力降及死角区域；小晶粒随着溶液通过大流量、高转速的轴流泵(5)，进入加热器进一步受热蒸发，晶浆固含量达到约为30％的浓缩液由出料泵打入闪蒸器(10)中；二次蒸汽在结晶分离器(8)之后进行初步分离后输入到洗气塔(9)中；

s4：晶浆在闪蒸器(10)内进行进一步的降温闪蒸、稠厚、养晶，保证晶体颗粒在0.2～0.8mm范围可调，颗粒均匀度达到95％以上；通过双级活塞推料离心机甩出水合氢氧化锂钠晶体，可实现自动化连续出料，并且离心颗粒；

s5：在洗气塔(9)使用高温循环洗涤水对二次蒸汽进行高压喷淋水浴，之后二次蒸汽蒸汽通过压缩机压缩升温经由分汽包稳压后进入到蒸汽预热器(4)、加热器一(6)和加热器二(7)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。

优选的，所述闪蒸器(10)内真空度需达到-80～-90kpa，溶液进一步蒸发，同时达到降温，稠厚养晶效果。

优选的，所有视镜、接管、人孔等均采用与设备筒体贴片连接，保证系统局部不结垢。

优选的，所述轴流泵(5)选型采用六级电机，同时电机等级需比正常轴流泵大一个等级，并且轴流泵(5)流量选择，保证溶液在加热器内换热管的流速在2.5～2.8m/s，可对换热器进行有效冲刷、清洗，同时可保证晶体颗粒圆润度。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明将氢氧化锂溶液通过闪蒸的方式，在蒸发结晶过程中避免了起泡的问题，在气液分离过程，避免了压力降处现成结巴结块的情况；

(2)本发明中通过晶浆在闪蒸器内进行进一步的降温闪蒸、稠厚、养晶，保证晶体颗粒在0.2～0.8mm范围可调，颗粒均匀度达到95％以上，确保了晶体颗粒均匀，分离后的母液易于处理；

(3)本发明中二次蒸汽冷凝水中锂含量≤20ppm，可应用于以锂云母及锂灰石为原料，生产工业级及电池级氢氧化锂的苛化冷冻后液和重溶液的处理，应用前景广。

附图说明

图1:为本发明的系统流程图；

其中：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、加热器一，8、结晶分离器，9、洗气塔，10、闪蒸器，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

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1：

应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统，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、闪蒸器(10)、离心机(11)、压缩机(16)和分汽包(17)，原料通过进料泵(2)向冷凝水预热器(3)内输入原料，冷凝水预热器(3)通过管道与蒸汽预热器(4)连通；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，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)，结晶分离器(8)的底部通过出料泵(14)和管道与闪蒸器(10)连接；闪蒸器(10)的底部通过管道与双极活塞推料心机连接，闪蒸器(10)顶部与真空板式换热器连接，保持闪蒸器(10)内部真空度；离心机(11)离心液口通过管道与母液罐(12)连接，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；结晶分离器(8)的顶部与洗气塔(9)连接，洗气塔(9)一侧通过管道连接压缩机(16)，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，压缩机(16)的出液端与积液罐(15)连接。

作为本发明进一步的方案：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)通过管道和冷凝水泵(19)向冷凝水预热器(3)输出冷凝水，冷凝水预热器(3)的一侧设有冷凝水出口。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)的下锥段采用大角度斜锥，下锥段直接与加热器相连，保持结晶器内液相部分成分基本相同。

作为本发明再进一步的方案：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。

作为本发明再进一步的方案：洗气塔(9)采用喷雾洗汽、丝网捕沫及旋流分离三种综合方式进行二次蒸汽的洁净。

作为本发明再进一步的方案：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，结晶分离器(8)液位波动面以上及闪蒸器(10)均采用内壁抛光处理。

本实施例中应用mvr蒸发结晶技术连续性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(2)打入到冷凝水预热器(3)内，通过冷凝水预热器(3)使氢氧化锂溶液初步升温至45℃，之后将冷凝水预热器(3)内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器(4)内，升温至75℃；

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(6)和加热器二(7)内，进行换热升温，过热度保持在0.6℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器(8)中进行闪蒸，产生72℃的饱和二次蒸汽及83℃的浓缩液；

s3：浓缩液在结晶分离器(8)中开始产生晶核，由于溶液属于强碱性，晶核成长速度较慢，开始形成的晶粒较小，结晶分离器(8)下锥段倾角68°，保证无明显压力降及死角区域；小晶粒随着溶液通过大流量、高转速的轴流泵(5)，进入加热器进一步受热蒸发，晶浆固含量达到30％的浓缩液由出料泵(14)打入闪蒸器(10)中；二次蒸汽在结晶分离器(8)之后进行初步分离后输入到洗气塔(9)中；

s4：晶浆在闪蒸器(10)内进行进一步的降温闪蒸、稠厚、养晶，保证晶体颗粒在0.2～0.8mm范围内，颗粒均匀度达到96.5％以上；通过双级活塞推料离心机(11)甩出水合氢氧化锂钠晶体，可实现自动化连续出料，并且离心颗粒。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)通过出料泵(14)输出的晶浆进入闪蒸器(10)，进一步降温蒸发，稠厚养晶。

作为本发明再进一步的方案：蒸发结晶出来的晶浆具备进入双极活塞推料离心机(11)的条件，采用双推离心机(11)取代平板离心机(11)，大大降低人员操作强度及系统占地面积。

作为本发明再进一步的方案：轴流泵(5)选型采用六级电机，同时电机等级需比正常轴流泵大一个等级，并且轴流泵(5)流量选择，保证溶液在加热器内换热管的流速在2.5～2.8m/s，系统运行周期可由3～5天，延长至25～35天。

实施例2：

应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统，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、闪蒸器(10)、离心机(11)、压缩机(16)和分汽包(17)，原料通过进料泵(2)向冷凝水预热器(3)内输入原料，冷凝水预热器(3)通过管道与蒸汽预热器(4)连通；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，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)，结晶分离器(8)的底部通过出料泵(14)和管道与闪蒸器(10)连接；闪蒸器(10)的底部通过管道与双极活塞推料心机连接，闪蒸器(10)顶部与真空板式换热器连接，保持闪蒸器(10)内部真空度；离心机(11)离心液口通过管道与母液罐(12)连接，母液罐(12)内的母液通过母液泵(13)输入至外排工艺车间，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；结晶分离器(8)的顶部与洗气塔(9)连接，洗气塔(9)一侧通过管道连接压缩机(16)，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，压缩机(16)的出液端与积液罐(15)连接。

作为本发明进一步的方案：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)通过管道和冷凝水泵(19)向冷凝水预热器(3)输出冷凝水，冷凝水预热器(3)的一侧设有冷凝水出口。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)的下锥段采用大角度斜锥，下锥段直接与加热器相连，保持结晶器内液相部分成分基本相同。

作为本发明再进一步的方案：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。

作为本发明再进一步的方案：洗气塔(9)采用喷雾洗汽、丝网捕沫及旋流分离三种综合方式进行二次蒸汽的洁净。

作为本发明再进一步的方案：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，结晶分离器(8)液位波动面以上及闪蒸器(10)均采用内壁抛光处理。

本实施例中应用mvr蒸发结晶技术连续性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(2)打入到冷凝水预热器(3)内，通过冷凝水预热器(3)使氢氧化锂溶液初步升温至40℃，之后将冷凝水预热器(3)内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器(4)内，升温至70℃；

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(6)和加热器二(7)内，进行换热升温，过热度保持在0.5℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器(8)中进行闪蒸，产生70℃的饱和二次蒸汽及80℃的浓缩液；

s3：浓缩液在结晶分离器(8)中开始产生晶核，由于溶液属于强碱性，晶核成长速度较慢，开始形成的晶粒较小，结晶分离器(8)下锥段倾角65°，保证无明显压力降及死角区域；小晶粒随着溶液通过大流量、高转速的轴流泵(5)，进入加热器进一步受热蒸发，晶浆固含量达到30％的浓缩液由出料泵(14)打入闪蒸器(10)中；二次蒸汽在结晶分离器(8)之后进行初步分离后输入到洗气塔(9)中；

s4：晶浆在闪蒸器(10)内进行进一步的降温闪蒸、稠厚、养晶，保证晶体颗粒在0.2～0.8mm范围内，颗粒均匀度达到95％以上；通过双级活塞推料离心机(11)甩出水合氢氧化锂钠晶体，可实现自动化连续出料，并且离心颗粒。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)通过出料泵(14)输出的晶浆进入闪蒸器(10)，进一步降温蒸发，稠厚养晶。

作为本发明再进一步的方案：蒸发结晶出来的晶浆具备进入双极活塞推料离心机(11)的条件，采用双推离心机(11)取代平板离心机(11)，大大降低人员操作强度及系统占地面积。

作为本发明再进一步的方案：轴流泵(5)选型采用六级电机，同时电机等级需比正常轴流泵大一个等级，并且轴流泵(5)流量选择，保证溶液在加热器内换热管的流速在2.5～2.8m/s，系统运行周期可由3～5天，延长至25～35天。

实施例3：

应用mvr蒸发结晶技术连续性生产水合氢氧化锂的系统，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、闪蒸器(10)、离心机(11)、压缩机(16)和分汽包(17)，原料通过进料泵(2)向冷凝水预热器(3)内输入原料，冷凝水预热器(3)通过管道与蒸汽预热器(4)连通；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，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)，结晶分离器(8)的底部通过出料泵(14)和管道与闪蒸器(10)连接；闪蒸器(10)的底部通过管道与双极活塞推料心机连接，闪蒸器(10)顶部与真空板式换热器连接，保持闪蒸器(10)内部真空度；离心机(11)离心液口通过管道与母液罐(12)连接，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；结晶分离器(8)的顶部与洗气塔(9)连接，洗气塔(9)一侧通过管道连接压缩机(16)，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，压缩机(16)的出液端与积液罐(15)连接。

作为本发明进一步的方案：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)通过管道和冷凝水泵(19)向冷凝水预热器(3)输出冷凝水，冷凝水预热器(3)的一侧设有冷凝水出口。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)的下锥段采用大角度斜锥，下锥段直接与加热器相连，保持结晶器内液相部分成分基本相同。

作为本发明再进一步的方案：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。

作为本发明再进一步的方案：洗气塔(9)采用喷雾洗汽、丝网捕沫及旋流分离三种综合方式进行二次蒸汽的洁净。

作为本发明再进一步的方案：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，结晶分离器(8)液位波动面以上及闪蒸器(10)均采用内壁抛光处理。

本实施例中应用mvr蒸发结晶技术连续性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(2)打入到冷凝水预热器(3)内，通过冷凝水预热器(3)使氢氧化锂溶液初步升温至50℃，之后将冷凝水预热器(3)内的氢氧化锂溶液输入到蒸汽预热器(4)内，升温至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(6)和加热器二(7)内，进行换热升温，过热度保持在0.7℃，然后将氢氧化锂溶液打入结晶分离器(8)中进行闪蒸，产生75℃的饱和二次蒸汽及85℃的浓缩液；

s3：浓缩液在结晶分离器(8)中开始产生晶核，由于溶液属于强碱性，晶核成长速度较慢，开始形成的晶粒较小，结晶分离器(8)下锥段倾角70°，保证无明显压力降及死角区域；小晶粒随着溶液通过大流量、高转速的轴流泵(5)，进入加热器进一步受热蒸发，晶浆固含量达到30％的浓缩液由出料泵(14)打入闪蒸器(10)中；二次蒸汽在结晶分离器(8)之后进行初步分离后输入到洗气塔(9)中；

s4：晶浆在闪蒸器(10)内进行进一步的降温闪蒸、稠厚、养晶，保证晶体颗粒在0.2～0.8mm范围内，颗粒均匀度达到95.5％以上；通过双级活塞推料离心机(11)甩出水合氢氧化锂钠晶体，可实现自动化连续出料，并且离心颗粒。

作为本发明再进一步的方案：结晶分离器(8)通过出料泵(14)输出的晶浆进入闪蒸器(10)，进一步降温蒸发，稠厚养晶。

作为本发明再进一步的方案：蒸发结晶出来的晶浆具备进入双极活塞推料离心机(11)的条件，采用双推离心机(11)取代平板离心机(11)，大大降低人员操作强度及系统占地面积。

作为本发明再进一步的方案：轴流泵(5)选型采用六级电机，同时电机等级需比正常轴流泵大一个等级，并且轴流泵(5)流量选择，保证溶液在加热器内换热管的流速在2.5～2.8m/s，系统运行周期可由3～5天，延长至25～35天。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。