本发明属于化工、能源领域，涉及一种高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统及方法。
背景技术：
全钒液流电池(vrfb)是一种具有良好的商业化应用前景的大规模储能装置。经过三十多年的发展，vrfb技术已经逐步完善，并实现了几十兆瓦级的工业示范。全钒液流电池的理论循环次数是无限的，在实际工业使用中其使用周期被认为在20年以上。在长期的服役过程中，为了避免有害副反应的发生，对钒电解液的纯度提出了很高的要求。在经济成本可接受的范围内，纯度越高越好。纯度的高低直接关系到钒电池的服役寿命。
高纯度钒电解液的制备方式主要有两种：一种是电解法，一种是低价钒氧化物溶解法。电解法通常以高纯五氧化二钒为原料，首先通过浓硫酸活化，进而加入硫酸溶液，通过恒电流电解制备钒电解液。低价钒氧化物溶解法是将高纯度低价钒氧化物直接溶解于硫酸溶液，即可制备得到钒电解液。经过上面的分析，制备高纯五氧化二钒或高纯低价钒氧化物是制备高纯度钒电解液的关键步骤。
近年来，氯化法制备高纯五氧化二钒或高纯低价钒氧化技术取得了长足发展，显示出显著的技术优越性，被认为是最有大规模工业化应用前景的技术之一。氯化法制备高纯钒氧化物的主要工艺路线为：含钒原料-氯化-提纯-铵盐沉淀/水解/氧化-五氧化二钒-还原-低价钒氧化物。
氯化法高纯五氧化二钒制备技术经历了长期的发展，并逐步完善。上世纪60年代，美国爱荷华州立大学的研究人员采用“多钒酸铵-配碳氯化-三氯氧钒蒸馏-铵盐沉淀-煅烧”的工艺制备了高纯五氧化二钒(journaloftheless-commonmetals,1960,2:29-35)。该文献中将高纯三氯氧钒直接加入氨水，处理难度大，回收率低，产生大量含氯化铵的废水。
2011年，cn103130279a公开了一种氯化法制备高纯五氧化二钒的工艺路线。该专利采用“含钒物质-配碳氯化-除尘-冷凝-精馏-超纯水水解/铵盐沉淀-煅烧”工艺路线制备高纯五氧化二钒。该专利与前述美国爱荷华州立大学研究类似，专利只给出了氯化的原则流程，实际上难以实施；另外将三氯氧钒通入超纯水溶液/超纯氨水中，回收率非常低，同时会带来严重的水污染问题。
近年来，中国科学院过程工程研究所围绕氯化法高纯钒氧化物制备技术进行了大量的研究，使氯化法高纯钒氧化物制备技术逐步完善，并呈现良好的大规模工业化应用前景。但是仍然存在系统优化及三氯氧钒清洁高效转化的问题亟待解决。
cn105984896a提出了采用氯化法，以工业级五氧化二钒为原料制备高纯五氧化二钒的系统及方法。经过配碳氯化-除尘冷凝-精馏提纯-气相铵化-钒酸铵煅烧制备高纯五氧化二钒。该专利存在如下不足：(1)配碳氯化是一个剧烈的放热过程，需要向氯化炉外部移热；该专利中向氯化炉鼓入空气，将会导致炉温升高，影响流化状态；(2)烟气除尘-冷凝部分非常简单，氯化烟气夹杂有大量的未反应的粉尘，单一的旋风分离器达不到有效的除尘效果，粉尘后移将会堵塞后续管路，带来停产的隐患；同时三氯氧钒冷凝不充分将会大大降低回收率，提高生产成本；(3)精馏提纯只能分离与三氯氧钒饱和蒸汽压差别大的金属氯化物，然而一些如钛、硅氯化物与三氯氧钒饱和蒸汽压相近，单独通过精馏的方法难以得到高纯三氯氧钒；(4)气相铵化-铵盐煅烧工艺将会产生大量氯化铵及富氨尾气，增大环保成本。
cn105984897a公开了一种类似的氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法。采用配碳氯化-除尘冷凝-精馏提纯-气相水解-流态化煅烧的工艺技术。采用气相水解工艺替代气相铵化工艺，解决了氯化铵及富氨尾气的问题。但是由于加入了大量的水而且压缩空气中氧浓度较低导致气相水解产生大量的盐酸，含钒盐酸的处理将大大提高环保成本。同时该专利技术也存在氯化炉过热、管路堵塞、三氯氧钒回收率低、三氯氧钒纯度不达标的问题。
cn105984899a公开了一种类似的氯化法制备高纯五氧化二钒的系统和方法。采用配碳氯化-除尘冷凝-精馏提纯-等离子体氧化的工艺技术。采用等离子体氧化工艺替代气相铵化和气相水解工艺，解决了富氨尾气及含钒盐酸的问题。但是等离子体氧化技术容易出现温度过高导致五氧化二钒熔化，产生结疤的问题，而且也存在氧化回收效率低，难以规模化操作。该专利技术同样也存在氯化炉过热、管路堵塞、三氯氧钒回收率低、三氯氧钒纯度不达标的问题。
cn105984900a公开了一种氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法。采用配碳氯化-除尘冷凝-精馏提纯-铵盐沉淀-流态化煅烧的工艺技术。铵盐沉淀工艺将会带来大量的氨氮废水，增大环保成本。同时该专利技术也存在氯化炉过热、管路堵塞、三氯氧钒回收率低、三氯氧钒纯度不达标的问题。
cn105986126a公开了一种以钒渣为原料氯化法制备五氧化二钒粉体的工艺技术。采用配碳氯化-除尘冷凝-蒸馏提纯-气相水解的工艺。该专利存在如下不足：(1)钒渣中存在大量的铁锰铬钛铝等杂质，在氯化工艺中大量的转化为氯化物，大量的氯化尾渣污染环境，无法经济高效的利用；(2)该专利技术同样存在氯化炉过热、管路堵塞、三氯氧钒回收率低、三氯氧钒纯度不达标、大量的含钒盐酸无法处理的问题。
cn105984898a公开了一种氯化法制备高纯四氧化二钒的系统和方法。采用配碳氯化-除尘冷凝-精馏提纯-气相水解-流化床还原的工艺技术。该专利技术同样存在氯化炉过热、管路堵塞、三氯氧钒回收率低、三氯氧钒纯度不达标、大量的含钒盐酸无法处理的问题。还原过程中四氧化二钒的价态难以准确控制，还原工艺之后缺少冷却装置，引起高温的四氧化二钒再次氧化的问题。
另外，cn106257724a公开了三氯氧钒铵盐沉淀的工艺，cn106257726a公开了三氯氧钒气相氨化的工艺，cn106257727a公开了液相水解的工艺，cn106257728a公开了气相水解的工艺。这些专利所公开的技术与前述专利类似，主要存在氨氮废水及含钒盐酸的问题。
低价钒氧化物主要以含钒铵盐/五氧化二钒为原料通过还原的方法制备。cn104495926a公开了一种三氧化二钒及其制备方法，采用五氧化二钒和石墨粉混合造团，在推板窑中600℃～700℃还原得到三氧化二钒粉体。cn104445041a公开了一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒及其制备方法，在回转窑中通入煤气将多钒酸铵脱氨还原得到三氧化二钒。cn103224252b公开了一种四氧化二钒的方法，在隧道窑中通入氮气和氢气将五氧化二钒还原得到四氧化二钒。这些专利技术存在的主要不足是采用固定床或回转窑的方式还原，能耗较高。
cn106257724a公开了采用流化床还原钒酸铵制备高纯低价钒氧化物的技术，主要存在的问题是还原尾气含有大量的氨气及氯化铵粉尘，严重污染环境，增大环保成本，难以大规模工业生产；而且还原尾气的潜热没有利用，不利于生产成本的降低。cn106257725a公开了一种流化床还原含钒物料制备高纯低价钒氧化物的技术，存在的不足是尾气潜热没有利用，生产成本增高。cn106257726a公开了一种采用流化床还原钒酸铵制备高纯低价钒氧化物的技术，存在的不足是还原尾气中氨气的污染及还原尾气潜热利用的问题。cn106257727a公开了一种流化床还原五氧化二钒湿料制备高纯钒氧化物的技术，该专利主要存在的不足是五氧化二钒滤饼含水量较高，不利于螺旋进料器输送；而且五氧化二钒湿料直接经受来自于尾气燃烧器的高温气体换热容易产生烧结的问题，从而导致五氧化二钒粉料粒径分布太宽，不利于还原流化床的还原操作。cn106257728a也公开了一种流化床还原五氧化二钒粉料制备高纯低价钒氧化物的技术，同样存在还原尾气潜热未利用的问题。
另外，对于工业大规模应用而言，现有氯化法制备高纯度电解液技术仍然存在如下六个问题：(1)钒原料氯化属于强放热过程，氯化反应产生的热量除了可满足固体和气体反应物料的预热外，仍大量剩余，将导致钒物料局部过热，影响流化状态和氯化的选择性，需要寻找有效的方法将热量移出流化床；(2)氯化烟气的除尘冷凝工段关系到生产的连续性及三氯氧钒的回收率，需要有特殊的装置加以强化；(3)精馏/蒸馏提纯只能分离与三氯氧钒饱和蒸汽压差别大的金属氯化物，然而一些如钛、硅氯化物与三氯氧钒饱和蒸汽压相近，单独通过精馏/蒸馏的方法难以得到高纯三氯氧钒，需要配合其他有效的除杂方法；(4)通过三氯氧钒制备五氧化二钒仍然没有清洁高效环保的制备方法。氯气如果不能实现循环，含钒盐酸不能有效处理，将大大提高生产成本，提升环保成本，难以实现大规模工业化。(5)流化床还原制备低价钒氧化物仍然面临物料输送，尾气中氨气的处理，尾气中的热量综合利用等问题。(6)现有的钒电解液制备方法存在不足。电解法需要浓硫酸活化五氧化二钒，生产环境恶劣。低价钒氧化物溶解法通常采用搅拌反应釜的方式，存在搅拌盲区，溶解效率低，需要长时间搅拌才能够充分溶解。
因此，通过工艺及技术创新，实现氯化过程的温度调控；开发高效的三氯氧钒提纯及转化为五氧化二钒的新工艺，实现氯气的再生循环；开发高效节能的流化床还原新工艺，降低生产能耗；开发高效的低价钒氧化物溶解反应器，提高生产效率是实现氯化法制备高纯度钒电解液技术大规模工业化的关键。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统及方法，以避免产生大量污染废水、降低生产能耗和操作成本。
为了达此目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明中：
所述高效是指本发明提供的制备高纯度钒电解液的系统能够实现氯气的再生循环，降低污染，节省生产成本；
所述高纯低价钒氧化物中的低价钒氧化物是指钒平均价态为3.0～4.0的钒氧化物，高纯是指低价钒氧化物的纯度为4n(即99.99％)以上；
所述高纯三氯氧钒液体是指纯度为4n(即99.99％)以上的三氯氧钒液体；
所述低价钒氧化物中钒的等效平均价态为3.0～4.0；
所述高纯度钒电解液是指杂质含量小于10ppm的钒电解液；
所述高沸点组分是指精馏塔底部物料；
所述洁净富氧空气是指经过除尘、除油、除水处理的富氧空气，所述富氧空气是指氧气的体积分数>23.5％的空气；
所述洁净氮气是指经过除尘处理的氮气；
所述洁净水是指电阻率是14mω*cm(25℃)以上的水；
所述洁净还原气体是指经过除尘、除油、除水处理的还原气体；
所述超纯水是指电阻率达到18mω*cm(25℃)的水；
所述高温还原气体是指温度为300℃以上的还原气体。
所述工业氮气总管用于提供工业氮气；所述氯气气源总管用于提供氯气；所述洁净水总管用于提供洁净水；所述洁净富氧空气总管用于提供洁净富氧空气；所述燃料总管用于提供燃料；所述压缩空气总管用于提供压缩空气；所述洁净还原气体总管用于提供洁净还原气体；所述洁净氮气总管用于提供洁净氮气；所述超纯水总管用于提供超纯水；所述纯硫酸总管用于提供纯硫酸。
一方面，本发明提供了一种高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统，所述系统包括加料工段1、氯化工段2、除尘淋洗工段3、提纯工段4、催化氧化工段5、催化氧化产物加料工段6、流化床预热工段7、还原焙烧工段8、冷却流化床工段9、高纯低价钒氧化物加料工段10和液固流化床溶解工段11；
所述加料工段1包括工业级钒氧化物料仓1-1、工业级钒氧化物星形给料机1-2、碳源料仓1-3、碳源星形给料机1-4、混料器1-5和混料器星形给料机1-6；
所述氯化工段2包括沸腾氯化炉进料器2-1、沸腾氯化炉2-2、氯化炉旋风分离器2-3、第一浆料喷嘴2-4、第二浆料喷嘴2-5和氯化残渣排渣器2-6；
所述除尘淋洗工段3包括除尘塔3-1、一级淋洗塔3-2、二级淋洗塔3-3、三级淋洗塔3-4、离心过滤器3-5和三氯氧钒浆料罐3-6；
所述提纯工段4包括水解除杂釜4-1、蒸馏釜4-2、精馏塔4-3、三氯氧钒冷凝器4-4、三氯氧钒回流罐4-5和高纯三氯氧钒储罐4-6；
所述催化氧化工段5包括三氯氧钒汽化器5-1、三氯氧钒喷嘴5-2、洁净水雾化喷嘴5-3、盐酸雾化喷嘴5-4、洁净富氧空气预热器5-5、催化氧化流化床5-6、催化氧化流化床旋风分离器5-7、盐酸冷凝吸收塔5-8和催化氧化流化床排料器5-9；
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和催化氧化产物星形给料机6-2；
所述流化床预热工段7包括预热流化床进料器7-1、预热流化床7-2、预热流化床排料器7-3和预热流化床旋风分离器7-4；
所述还原焙烧工段8包括还原床气体加热器8-1、还原流化床8-2、还原床旋风分离器8-3和还原床排料器8-4；
所述冷却流化床工段9包括冷却流化床9-1、冷却流化床旋风分离器9-2和冷却流化床排料器9-3；
所述高纯低价钒氧化物加料工段10包括高纯低价钒氧化物料仓10-1和高纯低价钒氧化物星形给料机10-2；
所述液固流化床溶解工段11包括液固流化床进料器11-1、液固流化床11-2和高纯度钒电解液储罐11-3；
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星形给料机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星形给料机1-4的进料口相连接；所述工业级钒氧化物星形给料机1-2的出料口和所述碳源星形给料机1-4的出料口均与所述混料器1-5的进料口通过管道相连；所述混料器1-5底部的出料口与所述混料器星形给料机1-6的进料口相连接；所述混料器星形给料机1-6的出料口与所述沸腾氯化炉进料器2-1的进料口通过管道相连接；
所述沸腾氯化炉进料器2-1的排料口与所述沸腾氯化炉2-2上部的进料口通过管道相连接；所述沸腾氯化炉进料器2-1底部的进气口与工业氮气总管相连接；所述沸腾氯化炉2-2下部的进气口通过管道分别与氯气气源总管和工业氮气总管相连接；所述第一浆料喷嘴2-4位于所述沸腾氯化炉2-2上部；所述第一浆料喷嘴2-4的进料口与所述三氯氧钒浆料罐3-6中部的浆料出口通过管道相连接；所述第二浆料喷嘴2-5位于所述沸腾氯化炉2-2下部；所述第二浆料喷嘴2-5的进料口与所述三氯氧钒浆料罐3-6中部的浆料出口通过管道相连接；所述氯化炉旋风分离器2-3设置于所述沸腾氯化炉2-2的顶部中心；所述氯化炉旋风分离器2-3顶部的出气口通过管道与所述除尘塔3-1的进气口相连接；所述沸腾氯化炉2-2下部的排渣口与所述氯化残渣排渣器2-6的进料口通过管道相连接；所述氯化残渣排渣器2-6底部的进气口与工业氮气总管相连接；
所述除尘塔3-1顶部的三氯氧钒泥浆喷嘴与所述三氯氧钒浆料罐3-6的底部出口通过管道相连接；所述除尘塔3-1顶部的三氯氧钒泥浆喷嘴同时与所述蒸馏釜4-2的底部出口通过管道相连接；所述除尘塔3-1包括设有刮刀的旋转除尘筒；所述除尘塔3-1下部设有带阀门的排渣口；所述除尘塔3-1的出气口与所述一级淋洗塔3-2进气口通过管道相连；所述一级淋洗塔3-2的液体出口与所述离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；所述一级淋洗塔3-2的出气口与所述二级淋洗塔3-3的进气口通过管道相连；所述二级淋洗塔3-3的液体出口与所述离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；所述二级淋洗塔3-3的出气口与所述三级淋洗塔3-4的进气口通过管道相连；所述三级淋洗塔3-4的液体出口与所述离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；所述三级淋洗塔3-4的出气口与尾气处理系统的进气口通过管道相连接；所述离心过滤器3-5的上清液出口与所述水解除杂釜4-1的液体入口通过管道相连；所述离心过滤器3-5的浆料出口与所述三氯氧钒浆料罐3-6的浆料入口通过管道相连；
所述水解除杂釜4-1顶部设有除杂剂加入口；所述水解除杂釜4-1的液体出口与所述蒸馏釜4-2的液体入口通过管道相连接；所述蒸馏釜4-2的气体出口与所述精馏塔4-3的气体入口通过管道相连；所述蒸馏釜4-2的回流口与所述精馏塔4-3底部的液体回流出口通过管道相连接；所述精馏塔4-3顶部的气体出口与所述三氯氧钒冷凝器4-4的进气口通过管道相连接；所述三氯氧钒冷凝器4-4的液体出口与所述三氯氧钒回流罐4-5的液体进口通过管道相连接；所述三氯氧钒回流罐4-5的回流口与所述精馏塔4-3上部的液体回流口通过管道相连；所述三氯氧钒回流罐4-5的高纯三氯氧钒液体出口与所述高纯三氯氧钒储罐4-6的进液口通过管道相连接；所述高纯三氯氧钒储罐4-6下部的液体出口与所述三氯氧钒汽化器5-1的液体进口通过管道相连接；
所述三氯氧钒汽化器5-1的出气口与所述三氯氧钒喷嘴5-2的进气口通过管道相连接；所述三氯氧钒喷嘴5-2位于所述催化氧化流化床5-6的中下部；所述洁净水雾化喷嘴5-3的进液口与洁净水总管相连；所述洁净水雾化喷嘴5-3的进液口同时与洁净富氧空气总管相连；所述洁净水雾化喷嘴5-3位于所述催化氧化流化床5-6的下部；所述洁净富氧空气预热器5-5的进气口与所述洁净富氧空气总管相连接，所述洁净富氧空气预热器5-5的出气口与所述催化氧化流化床5-6底部的流化气体入口通过管道相连接；所述盐酸雾化喷嘴5-4位于所述催化氧化流化床5-6的下部；所述盐酸雾化喷嘴5-4的进液口与所述盐酸冷凝吸收塔5-8的出液口通过管道相连；所述盐酸雾化喷嘴5-4的进液口同时与洁净富氧空气总管相连；所述催化氧化流化床旋风分离器5-7置于所述催化氧化流化床5-6顶部中心；所述催化氧化流化床旋风分离器5-7的出气口与所述盐酸冷凝吸收塔5-8的进气口通过管道相连；所述盐酸冷凝吸收塔5-8的出气口通过管道与氯气循环系统的进气口相连；所述催化氧化流化床5-6中部的出料口与所述催化氧化流化床排料器5-9的进料口通过管道相连；所述催化氧化流化床排料器5-9的松动风入口与洁净氮气总管相连接；所述催化氧化流化床排料器5-9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星形给料机6-2的进料口相连接；所述催化氧化产物星形给料机6-2的出料口与所述预热流化床进料器7-1的进料口通过管道相连接；
所述预热流化床进料器7-1的出料口与所述预热流化床7-2的进料口通过管道相连接；所述预热流化床进料器7-1的松动风入口与洁净氮气总管相连接；所述预热流化床旋风分离器7-4置于所述预热流化床7-2的顶部中心；所述预热流化床旋风分离器7-4的出气口与所述还原床气体加热器8-1的燃料入口通过管道相连接；所述预热流化床7-2的高温气体入口与所述还原床旋风分离器8-3的气体出口通过管道相连；所述预热流化床7-2下部的排料口与所述预热流化床排料器7-3的进料口通过管道相连接；所述预热流化床排料器7-3的松动风入口与洁净氮气总管相连；所述预热流化床排料器7-3的出料口与所述还原流化床8-2的进料口通过管道相连接；
所述还原流化床8-2的流化气体入口与所述还原床气体加热器8-1的高温气体出口通过管道相连接；所述还原床气体加热器8-1的燃料入口与燃料总管相连接；所述还原床气体加热器8-1的助燃风入口与压缩空气总管相连接；所述还原床气体加热器8-1的还原气体入口分别与洁净还原气体总管和洁净氮气总管相连接；所述还原床旋风分离器8-3设置于所述还原流化床8-2的顶部中心；所述还原流化床8-2上部的出料口与所述还原床排料器8-4的进料口通过管道相连接；所述还原床排料器8-4的松动风入口与洁净氮气总管相连；所述还原床排料器8-4的出料口与所述冷却流化床9-1的进料口通过管道相连接；
所述冷却流化床9-1的冷却气体入口与洁净氮气总管相连；所述冷却流化床9-1内置竖直挡板；所述冷却流化床旋风分离器9-2置于所述冷却流化床9-1的顶部中心；所述冷却流化床旋风分离器9-2的出气口与所述尾气处理系统的进气口通过管道相连；所述冷却流化床9-1的出料口与所述冷却流化床排料器9-3的进料口通过管道相连接；所述冷却流化床排料器9-3的松动风入口与洁净氮气总管相连；所述冷却流化床排料器9-3的出料口与所述高纯低价钒氧化物料仓10-1的进料口通过管道相连接；
所述高纯低价钒氧化物料仓10-1的出料口与所述高纯低价钒氧化物星形给料机10-2的进料口相连接；所述高纯低价钒氧化物星形给料机10-2的出料口与所述液固流化床进料器11-1的进料口通过管道连接；
所述液固流化床进料器11-1的松动风入口与洁净氮气总管相连接；所述液固流化床进料器11-1的排料口与所述液固流化床11-2的进料口通过管道相连接；所述液固流化床11-2的超纯水入口与超纯水总管相连接；所述液固流化床11-2的硫酸入口与纯硫酸总管相连接；所述液固流化床11-2顶部气体出口与所述尾气处理系统的气体入口通过管道相连；所述液固流化床11-2的出液口与所述高纯度钒电解液储罐11-3通过管道相连接；所述高纯度钒电解液储罐11-3底部设有带阀门的高纯度钒电解液出口。
另一方面，本发明提供了一种基于上述系统的高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的方法，包括以下步骤：
所述工业级钒氧化物料仓1-1中的工业级钒氧化物和所述碳源料仓1-3中的碳源分别经所述工业级钒氧化物星形给料机1-2和所述碳源星形给料机1-4同时进入所述混料器1-5混合；混合之后的物料依次经所述混料器星形给料机1-6和所述沸腾氯化炉进料器2-1进入所述沸腾氯化炉2-2；来自氯气气源总管的氯气和工业氮气总管的氮气经所述沸腾氯化炉2-2下部的进气口进入所述沸腾氯化炉2-2，使工业级钒氧化物和碳源维持流态化并与之发生化学反应，氯气与碳源共同作用使钒氧化物和部分杂质发生氯化，得到氯化残渣和富含三氯氧钒的氯化烟气；来自于所述三氯氧钒浆料罐3-6中部浆料出口的三氯氧钒浆料分别经所述第一浆料喷嘴2-4和第二浆料喷嘴2-5喷入所述沸腾氯化炉2-2中，调节炉内温度；氯化残渣依次经所述沸腾氯化炉2-2下部的排渣口和所述氯化残渣排渣器2-6排出送处理；氯化烟气经所述氯化炉旋风分离器2-3将粉尘脱除并落回沸腾氯化炉2-2后，进入所述除尘塔3-1；
所述除尘塔3-1顶部设有泥浆喷嘴，来自于所述三氯氧钒浆料罐3-6及所述蒸馏釜4-2底部的浆料通过所述泥浆喷嘴进入所述除尘塔3-1冷却所述氯化烟气；产生的收尘渣通过所述除尘塔3-1下部的排渣口排出送处理；冷却之后的氯化烟气进入所述一级淋洗塔3-2淋洗，淋洗浆料送所述离心过滤器3-5处理；一级淋洗尾气送所述二级淋洗塔3-3淋洗，淋洗浆料送所述离心过滤器3-5处理；二级淋洗尾气送所述三级淋洗塔3-4淋洗，淋洗浆料送所述离心过滤器3-5处理；三级淋洗尾气送尾气处理系统；所述离心过滤器3-5底部的浆料送所述三氯氧钒浆料罐3-6中，上清液送所述水解除杂釜4-1中；
所述水解除杂釜4-1中经预除杂得到的三氯氧钒浆料送所述蒸馏釜4-2中蒸馏，蒸馏气体送所述精馏塔4-3精馏处理；蒸馏产生的浓缩液经所述除尘塔3-1顶部的喷嘴喷入所述除尘塔3-1中；所述精馏塔4-3底部的高沸点组分经回流口进入所述蒸馏釜4-2中；三氯氧钒蒸汽经所述三氯氧钒冷凝器4-4冷凝至液体后，部分经所述三氯氧钒回流罐4-5回流至所述精馏塔4-3，其余部分进入所述高纯三氯氧钒储罐4-6中；
所述高纯三氯氧钒储罐4-6中的高纯三氯氧钒通过所述三氯氧钒汽化器5-1汽化后经所述三氯氧钒喷嘴5-2进入所述催化氧化流化床5-6中；来自洁净水总管的洁净水及来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气经所述洁净水雾化喷嘴5-3进入所述催化氧化流化床5-6中；来自所述盐酸冷凝吸收塔5-8中的盐酸及来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气经所述盐酸雾化喷嘴5-4进入所述催化氧化流化床5-6中；来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气通过所述洁净富氧空气预热器5-5预热后经所述催化氧化流化床5-6下部的流化气体入口进入所述催化氧化流化床5-6中；所述催化氧化流化床5-6中的三氯氧钒在水和富氧空气的催化氧化作用下得到五氧化二钒粉体及含氯化氢和氯气的烟气；五氧化二钒粉体经所述催化氧化流化床排料器5-9进入所述催化氧化产物料仓6-1中；含氯化氢和氯气的烟气经所述催化氧化流化床旋风分离器5-7除尘后进入所述盐酸冷凝吸收塔5-8中，冷凝吸收的盐酸经所述盐酸雾化喷嘴5-4返回至所述催化氧化流化床5-6中，剩余的氯气送氯气循环系统；
所述催化氧化产物料仓6-1中的五氧化二钒粉体依次经所述催化氧化产物星形给料机6-2和所述预热流化床进料器7-1进入所述预热流化床7-2中；来自于所述还原床旋风分离器8-3的高温还原气体经所述预热流化床7-2下部流化气体入口进入，使所述预热流化床7-2中的五氧化二钒粉体维持流态化，并完成预热；预热尾气经所述预热流化床旋风分离器7-4脱出粉尘后送所述还原床气体加热器8-1燃烧；所述预热流化床7-2中完成预热的五氧化二钒粉体经所述预热流化床排料器7-3进入所述还原流化床8-2中；
洁净还原气体与洁净氮气经所述还原床气体加热器8-1加热后进入所述还原流化床8-2中维持五氧化二钒粉体的流态化并使之发生还原反应，得到还原烟气和低价钒氧化物粉体；还原烟气经所述还原床旋风分离器8-3脱除粉尘后送所述预热流化床7-2中进行换热；低价钒氧化物经所述还原床排料器8-4进入所述冷却流化床9-1中；
洁净氮气经所述冷却流化床9-1底部的进气口进入，维持低价钒氧化物的流态化并实现换热；所述冷却流化床9-1中设置有竖直挡板；换热尾气经所述冷却流化床旋风分离器9-2脱除粉尘后送尾气处理系统；冷却后的低价钒氧化物经所述冷却流化床排料器9-3进入所述高纯低价钒氧化物料仓10-1中；
所述高纯低价钒氧化物料仓10-1中的高纯低价钒氧化物依次经所述高纯低价钒氧化物星形给料机10-2和液固流化床进料器11-1进入所述液固流化床11-2中，与来自于超纯水总管的超纯水和纯硫酸总管的纯硫酸发生溶解反应，得到高纯度钒电解液和酸性气体；酸性气体送尾气处理系统，高纯度钒电解液送所述高纯度钒电解液储罐11-3。
所述高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统中，所述第一浆料喷嘴2-4和所述第二浆料喷嘴2-5用于向沸腾氯化炉2-2中喷入三氯氧钒泥浆调控沸腾氯化炉2-2的温度。
所述除尘塔3-1包括设有刮刀的旋转除尘筒，可以有效防止收沉渣结壁。
所述催化氧化工段5包括所述盐酸冷凝吸收塔5-8，用于回收并循环使用含钒盐酸。
所述高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的方法中，所述工业级钒氧化物料仓1-1中工业级钒氧化物选自工业级三氧化二钒、工业级四氧化二钒或工业级五氧化二钒中任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如工业级三氧化二钒与工业级四氧化二钒，工业级四氧化二钒与工业级五氧化二钒，工业级三氧化二钒、工业级四氧化二钒与工业级五氧化二钒；所述碳源料仓1-3中的碳源选自活性炭、冶金焦、石油焦或煤粉中任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如活性炭与冶金焦，石油焦与煤粉，活性炭、冶金焦与石油焦，冶金焦、石油焦与煤粉；所述碳源添加量为工业级钒氧化物质量的5～30％，如8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％或28％等。
所述沸腾氯化炉2-2内，氯化操作温度为290～600℃，如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或580℃等，进入所述沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气的气速为0.05～3.00m/s，如0.08m/s、0.10m/s、0.15m/s、0.18m/s、0.20m/s、0.25m/s或0.28m/s等，进入所述沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气中氯气的摩尔分数为20％～100％，如25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95等。
在所述沸腾氯化炉2-2内，氯气与碳源共同作用使钒氧化物和部分杂质发生氯化，所述发生氯化的杂质主要为：si的氧化物、ti的氧化物、fe的氧化物和mn的氧化物，所述发生氯化的杂质的质量占所述杂质总质量20％～50％以内，如25％、30％、35％、40％或45％等。
所述水解除杂釜4-1中进行的预除杂是指利用选择性水解的方法除去杂质钛和硅，所使用的除杂剂为水或水溶液，所述除杂剂的用量为三氯氧钒浆料质量的0.00001％～0.1％，如0.00005％、0.0001％、0.0005％、0.001％、0.002％、0.005％、0.008％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.06％或0.08％等。
在所述催化氧化流化床5-6中，洁净水雾化喷嘴5-3产生的水蒸气是三氯氧钒质量的0.01％～9.90％，如0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.2％、0.5％、0.7％、0.9％、1.0％、1.5％、2.5％、3.8％、4.9％、5.7％、6.6％、7.8％、8.5％或9.5％等，通入的洁净富氧空气中氧气的体积分数为30％～95％，如35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％等，催化氧化操作温度为130～620℃，如135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、200℃、250℃、300℃、400℃、450℃、550℃或600℃等。
所述还原床气体加热器8-1中通入的洁净还原气体选自氢气、氨气、电炉煤气、转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气或煤气发生炉煤气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如氢气与氨气，电炉煤气、转炉煤气与高炉煤气，焦炉煤气与煤气发生炉煤气，转炉煤气、高炉煤气与焦炉煤气。
在还原流化床8-2内，还原的操作温度为300～750℃，如350℃、400℃、450℃、500℃、520℃、580℃、600℃、630℃、680℃或720℃等，通入的氮气与还原气体的混合气体中还原气体的体积分数为9％～91％，如10％、13％、15％、18％、23％、28％、35％、45％、58％、64％、72％、86％或90％等，所述还原反应的时间为29～95min，如30min、32min、35min、38min、40min、42min、45min、48min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min等。
所述溶解的装置为液固流化床11-2，所述高纯度钒电解液中钒离子等效价态为3.0～4.0，如3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8或3.9等，即所述高纯度钒电解液中钒离子的等效价态为3.0～4.0中的任一值。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)通过向沸腾氯化炉返回三氯氧钒泥浆来调控床层温度，解决反应段温度平衡问题，使氯化炉温度分布更为均匀，氯化选择性更强；
(2)通过设置一级除尘，三级淋洗有效的实现氯化烟气除尘与冷凝，避免管路堵塞，保证生产的连续性，同时大大提高三氯氧钒气体回收率；
(3)三氯氧钒浆料在精馏操作前进行预除杂，利用选择性水解的方法脱除硅和钛等难以通过精馏操作除去的杂质，从而保证高纯三氯氧钒的成功制备；
(4)催化氧化流化床排出的含氯气及氯化氢的尾气先经过盐酸冷凝吸收塔处理，冷凝吸收的盐酸返回催化氧化流化床，剩余的氯气送氯气循环系统，实现氯气再循环；三氯氧钒在水与氧气的催化氧化作用下，生成五氧化二钒粉体以及氯气、氯化氢混合烟气，冷凝回收的盐酸返回至催化氧化流化床中，根据平衡移动，抑制了新氯化氢的产生，实现氯化氢的零排放；
(5)在工业级钒氧化物的氯化工段，高纯三氯氧钒的催化氧化工段，预热除尘工段、流态化还原工段、冷却流化床工段、液固流化床溶解工段均选用流化床作为反应器，高效节能，产能大，便于实现大规模工业化操作；
本发明具有原料适应性强、良好的氯化选择性、无污染废水排放、无含钒氯化氢的排放、实现氯气循环利用、生产能耗和操作成本低、产品质量稳定等优点，适用于高纯度钒电解液的大规模工业化制备，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为实施例1提供的高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统的结构示意图。
其中：
1，加料工段；
1-1，工业级钒氧化物料仓；1-2，工业级钒氧化物星形给料机；1-3，碳源料仓；1-4，碳源星形给料机；1-5，混料器；1-6，混料器星形给料机；
2，氯化工段；
2-1，沸腾氯化炉进料器；2-2，沸腾氯化炉；2-3，氯化炉旋风分离器；2-4，第一浆料喷嘴；2-5，第二浆料喷嘴；2-6，氯化残渣排渣器；
3，除尘淋洗工段；
3-1，除尘塔；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；3-6，三氯氧钒浆料罐；
4，提纯工段；
4-1，水解除杂釜；4-2，蒸馏釜；4-3，精馏塔；4-4，三氯氧钒冷凝器；4-5，三氯氧钒回流罐；4-6，高纯三氯氧钒储罐；
5，催化氧化工段；
5-1，三氯氧钒汽化器；5-2，三氯氧钒喷嘴；5-3，洁净水雾化喷嘴；5-4，盐酸雾化喷嘴；5-5，洁净富氧空气预热器；5-6，催化氧化流化床；5-7，催化氧化流化床旋风分离器；5-8，盐酸冷凝吸收塔；5-9，催化氧化流化床排料器；
6，催化氧化产物加料工段；
6-1，催化氧化产物料仓；6-2，催化氧化产物星形给料机；
7，流化床预热工段；
7-1，预热流化床进料器；7-2，预热流化床；7-3，预热流化床排料器；7-4，预热流化床旋风分离器；
8，还原焙烧工段；
8-1，还原床气体加热器；8-2，还原流化床；8-3，还原床旋风分离器；8-4，还原床排料器；
9，冷却流化床工段；
9-1，冷却流化床；9-2，冷却流化床旋风分离器；9-3，冷却流化床排料器；
10，高纯低价钒氧化物加料工段；
10-1，高纯低价钒氧化物料仓；10-2，高纯低价钒氧化物星形给料机；
11，液固流化床溶解工段；
11-1，液固流化床进料器；11-2，液固流化床；11-3，高纯度钒电解液储罐。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统，如图1所示，包括加料工段1、氯化工段2、除尘淋洗工段3、提纯工段4、催化氧化工段5、催化氧化产物加料工段6、流化床预热工段7、还原焙烧工段8、冷却流化床工段9、高纯低价钒氧化物加料工段10和液固流化床溶解工段11；
加料工段1包括工业级钒氧化物料仓1-1、工业级钒氧化物星形给料机1-2、碳源料仓1-3、碳源星形给料机1-4、混料器1-5和混料器星形给料机1-6；
氯化工段2包括沸腾氯化炉进料器2-1、沸腾氯化炉2-2、氯化炉旋风分离器2-3、第一浆料喷嘴2-4、第二浆料喷嘴2-5和氯化残渣排渣器2-6；
除尘淋洗工段3包括除尘塔3-1、一级淋洗塔3-2、二级淋洗塔3-3、三级淋洗塔3-4、离心过滤器3-5和三氯氧钒浆料罐3-6；
提纯工段4包括水解除杂釜4-1、蒸馏釜4-2、精馏塔4-3、三氯氧钒冷凝器4-4、三氯氧钒回流罐4-5和高纯三氯氧钒储罐4-6；
催化氧化工段5包括三氯氧钒汽化器5-1、三氯氧钒喷嘴5-2、洁净水雾化喷嘴5-3、盐酸雾化喷嘴5-4、洁净富氧空气预热器5-5、催化氧化流化床5-6、催化氧化流化床旋风分离器5-7、盐酸冷凝吸收塔5-8和催化氧化流化床排料器5-9；
催化氧化产物加料工段6包括催化氧化产物料仓6-1和催化氧化产物星形给料机6-2；
流化床预热工段7包括预热流化床进料器7-1、预热流化床7-2、预热流化床排料器7-3和预热流化床旋风分离器7-4；
还原焙烧工段8包括还原床气体加热器8-1、还原流化床8-2、还原床旋风分离器8-3和还原床排料器8-4；
冷却流化床工段9包括冷却流化床9-1、冷却流化床旋风分离器9-2和冷却流化床排料器9-3；
高纯低价钒氧化物加料工段10包括高纯低价钒氧化物料仓10-1和高纯低价钒氧化物星形给料机10-2；
液固流化床溶解工段11包括液固流化床进料器11-1、液固流化床11-2和高纯度钒电解液储罐11-3；
工业级钒氧化物料仓1-1底部的出料口与工业级钒氧化物星形给料机1-2的进料口相连接；碳源料仓1-3底部的出料口与碳源星形给料机1-4的进料口相连接；工业级钒氧化物星形给料机1-2的出料口和碳源星形给料机1-4的出料口均与混料器1-5的进料口通过管道相连；混料器1-5底部的出料口与混料器星形给料机1-6的进料口相连接；混料器星形给料机1-6的出料口与沸腾氯化炉进料器2-1的进料口通过管道相连接；
沸腾氯化炉进料器2-1的排料口与沸腾氯化炉2-2上部的进料口通过管道相连接；沸腾氯化炉进料器2-1底部的进气口与工业氮气总管相连接；沸腾氯化炉2-2下部的进气口通过管道分别与氯气气源总管和工业氮气总管相连接；第一浆料喷嘴2-4位于沸腾氯化炉2-2上部；第一浆料喷嘴2-4的进料口与三氯氧钒浆料罐3-6中部的浆料出口通过管道相连接；第二浆料喷嘴2-5位于沸腾氯化炉2-2下部；第二浆料喷嘴2-5的进料口与三氯氧钒浆料罐3-6中部的浆料出口通过管道相连接；氯化炉旋风分离器2-3设置于沸腾氯化炉2-2的顶部中心；氯化炉旋风分离器2-3顶部的出气口通过管道与除尘塔3-1的进气口相连接；沸腾氯化炉2-2下部的排渣口与氯化残渣排渣器2-6的进料口通过管道相连接；氯化残渣排渣器2-6底部的进气口与工业氮气总管相连接；
除尘塔3-1顶部的三氯氧钒泥浆喷嘴与三氯氧钒浆料罐3-6的底部出口通过管道相连接；除尘塔3-1顶部的三氯氧钒泥浆喷嘴同时与蒸馏釜4-2的底部出口通过管道相连接；所述除尘塔3-1包括设有刮刀的旋转除尘筒；除尘塔3-1下部设有带阀门的排渣口；除尘塔3-1的出气口与一级淋洗塔3-2进气口通过管道相连；一级淋洗塔3-2的液体出口与离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；一级淋洗塔3-2的出气口与二级淋洗塔3-3的进气口通过管道相连；二级淋洗塔3-3的液体出口与离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；二级淋洗塔3-3的出气口与三级淋洗塔3-4的进气口通过管道相连；三级淋洗塔3-4的液体出口与离心过滤器3-5的液体入口通过管道相连；三级淋洗塔3-4的出气口与尾气处理系统的进气口通过管道相连接；离心过滤器3-5的上清液出口与水解除杂釜4-1的液体入口通过管道相连；离心过滤器3-5的浆料出口与三氯氧钒浆料罐3-6的浆料入口通过管道相连；
水解除杂釜4-1顶部设有除杂剂加入口；水解除杂釜4-1的液体出口与蒸馏釜4-2的液体入口通过管道相连接；蒸馏釜4-2的气体出口与精馏塔4-3的气体入口通过管道相连；蒸馏釜4-2的回流口与精馏塔4-3底部的液体回流出口通过管道相连接；精馏塔4-3顶部的气体出口与三氯氧钒冷凝器4-4的进气口通过管道相连接；三氯氧钒冷凝器4-4的液体出口与三氯氧钒回流罐4-5的液体进口通过管道相连接；三氯氧钒回流罐4-5的回流口与精馏塔4-3上部的液体回流口通过管道相连；三氯氧钒回流罐4-5的高纯三氯氧钒液体出口与高纯三氯氧钒储罐4-6的进液口通过管道相连接；高纯三氯氧钒储罐4-6下部的液体出口与三氯氧钒汽化器5-1的液体进口通过管道相连接；
三氯氧钒汽化器5-1的出气口与三氯氧钒喷嘴5-2的进气口通过管道相连接；三氯氧钒喷嘴5-2位于催化氧化流化床5-6的中下部；洁净水雾化喷嘴5-3的进液口与洁净水总管相连；洁净水雾化喷嘴5-3的进液口同时与洁净富氧空气总管相连；洁净水雾化喷嘴5-3位于催化氧化流化床5-6的下部；洁净富氧空气预热器5-5的进气口与洁净富氧空气总管相连接，洁净富氧空气预热器5-5的出气口与催化氧化流化床5-6底部的流化气体入口通过管道相连接；盐酸雾化喷嘴5-4位于催化氧化流化床5-6的下部；盐酸雾化喷嘴5-4的进液口与盐酸冷凝吸收塔5-8的出液口通过管道相连；盐酸雾化喷嘴5-4的进液口同时与洁净富氧空气总管相连；催化氧化流化床旋风分离器5-7置于催化氧化流化床5-6顶部中心；催化氧化流化床旋风分离器5-7的出气口与盐酸冷凝吸收塔5-8的进气口通过管道相连；盐酸冷凝吸收塔5-8的出气口通过管道与氯气循环系统的进气口相连；催化氧化流化床5-6中部的出料口与催化氧化流化床排料器5-9的进料口通过管道相连；催化氧化流化床排料器5-9的松动风入口与洁净氮气总管相连接；催化氧化流化床排料器5-9的出料口与催化氧化产物料仓6-1的进料口通过管道相连；
催化氧化产物料仓6-1的出料口与催化氧化产物星形给料机6-2的进料口相连接；催化氧化产物星形给料机6-2的出料口与预热流化床进料器7-1的进料口通过管道相连接；
预热流化床进料器7-1的出料口与预热流化床7-2的进料口通过管道相连接；预热流化床进料器7-1的松动风入口与洁净氮气总管相连接；预热流化床旋风分离器7-4置于预热流化床7-2的顶部中心；预热流化床旋风分离器7-4的出气口与还原床气体加热器8-1的燃料入口通过管道相连接；预热流化床7-2的高温气体入口与还原床旋风分离器8-3的气体出口通过管道相连；预热流化床7-2下部的排料口与预热流化床排料器7-3的进料口通过管道相连接；预热流化床排料器7-3的松动风入口与洁净氮气总管相连；预热流化床排料器7-3的出料口与还原流化床8-2的进料口通过管道相连接；
还原流化床8-2的流化气体入口与还原床气体加热器8-1的高温气体出口通过管道相连接；还原床气体加热器8-1的燃料入口与燃料总管相连接；还原床气体加热器8-1的助燃风入口与压缩空气总管相连接；还原床气体加热器8-1的还原气体入口分别与洁净还原气体总管和洁净氮气总管相连接；还原床旋风分离器8-3设置于还原流化床8-2的顶部中心；还原流化床8-2上部的出料口与还原床排料器8-4的进料口通过管道相连接；还原床排料器8-4的松动风入口与洁净氮气总管相连；还原床排料器8-4的出料口与冷却流化床9-1的进料口通过管道相连接；
冷却流化床9-1的冷却气体入口与洁净氮气总管相连；冷却流化床9-1内置竖直挡板；冷却流化床旋风分离器9-2置于冷却流化床9-1的顶部中心；冷却流化床旋风分离器9-2的出气口与尾气处理系统的进气口通过管道相连；冷却流化床9-1的出料口与冷却流化床排料器9-3的进料口通过管道相连接；冷却流化床排料器9-3的松动风入口与洁净氮气总管相连；冷却流化床排料器9-3的出料口与高纯低价钒氧化物料仓10-1的进料口通过管道相连接；
高纯低价钒氧化物料仓10-1的出料口与高纯低价钒氧化物星形给料机10-2的进料口相连接；高纯低价钒氧化物星形给料机10-2的出料口与液固流化床进料器11-1的进料口通过管道连接；
液固流化床进料器11-1的松动风入口与洁净氮气总管相连接；液固流化床进料器11-1的排料口与液固流化床11-2的进料口通过管道相连接；液固流化床11-2的超纯水入口与超纯水总管相连接；液固流化床11-2的硫酸入口与纯硫酸总管相连接；液固流化床11-2顶部气体出口与尾气处理系统的气体入口通过管道相连；液固流化床11-2的出液口与高纯度钒电解液储罐11-3通过管道相连接；高纯度钒电解液储罐11-3底部设有带阀门的高纯度钒电解液出口。
实施例2
一种基于实施例1所述系统的高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的方法，包括以下步骤：
工业级钒氧化物料仓1-1中的工业级钒氧化物和碳源料仓1-3中的碳源分别经工业级钒氧化物星形给料机1-2和碳源星形给料机1-4同时进入混料器1-5混合；混合之后的物料依次经混料器星形给料机1-6和沸腾氯化炉进料器2-1进入沸腾氯化炉2-2；来自氯气气源总管的氯气和工业氮气总管的氮气经沸腾氯化炉2-2下部的进气口进入所述沸腾氯化炉2-2中，使工业级钒氧化物和碳源维持流态化并与之发生化学反应，氯气与碳源共同作用使钒氧化物和部分杂质发生氯化，得到氯化残渣和富含三氯氧钒的氯化烟气；来自于三氯氧钒浆料罐3-6中部浆料出口的三氯氧钒浆料分别经第一浆料喷嘴2-4和第二浆料喷嘴2-5喷入沸腾氯化炉2-2中，调节炉内温度；氯化残渣依次经沸腾氯化炉2-2下部的排渣口和氯化残渣排渣器2-6排出送处理；氯化烟气经氯化炉旋风分离器2-3将粉尘脱除并落回沸腾氯化炉2-2后，进入除尘塔3-1；
除尘塔3-1顶部设有泥浆喷嘴，来自于三氯氧钒浆料罐3-6及蒸馏釜4-2底部的浆料通过所述泥浆喷嘴进入除尘塔3-1冷却所述氯化烟气；产生的收尘渣通过除尘塔3-1下部的排渣口排出送处理；冷却之后的氯化烟气进入一级淋洗塔3-2淋洗，淋洗浆料送离心过滤器3-5处理；一级淋洗尾气送二级淋洗塔3-3淋洗，淋洗浆料送离心过滤器3-5处理；二级淋洗尾气送三级淋洗塔3-4淋洗，淋洗浆料送离心过滤器3-5处理；三级淋洗尾气送尾气处理系统；离心过滤器3-5底部的浆料送三氯氧钒浆料罐3-6中，上清液送水解除杂釜4-1中；
水解除杂釜4-1中经预除杂得到的三氯氧钒浆料送蒸馏釜4-2中蒸馏，蒸馏气体送精馏塔4-3精馏处理；蒸馏产生的浓缩液经除尘塔3-1顶部的喷嘴喷入除尘塔3-1中；精馏塔4-3底部的高沸点组分经回流口进入蒸馏釜4-2中；三氯氧钒蒸汽经三氯氧钒冷凝器4-4冷凝至液体后，部分经三氯氧钒回流罐4-5回流至精馏塔4-3，其余部分进入高纯三氯氧钒储罐4-6中；
高纯三氯氧钒储罐4-6中的高纯三氯氧钒通过三氯氧钒汽化器5-1汽化后经三氯氧钒喷嘴5-2进入催化氧化流化床5-6中；来自洁净水总管的洁净水及来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气经洁净水雾化喷嘴5-3进入催化氧化流化床5-6中；来自盐酸冷凝吸收塔5-8中的盐酸及来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气经盐酸雾化喷嘴5-4进入催化氧化流化床5-6中；来自洁净富氧空气总管的洁净富氧空气通过洁净富氧空气预热器5-5预热后经催化氧化流化床5-6下部的流化气体入口进入催化氧化流化床5-6中；催化氧化流化床5-6中的三氯氧钒在水和富氧空气的催化氧化作用下生成五氧化二钒粉体及含氯化氢和氯气的烟气；五氧化二钒粉体经催化氧化流化床排料器5-9进入催化氧化产物料仓6-1中；含氯化氢和氯气的烟气经催化氧化流化床旋风分离器5-7除尘后进入盐酸冷凝吸收塔5-8中，冷凝吸收的盐酸经盐酸雾化喷嘴5-4返回至催化氧化流化床5-6中，剩余的氯气送氯气循环系统；
催化氧化产物料仓6-1中的五氧化二钒粉体依次经催化氧化产物星形给料机6-2和预热流化床进料器7-1进入预热流化床7-2中；来自于还原床旋风分离器8-3的高温还原气体经预热流化床7-2下部流化气体入口进入，使预热流化床7-2中的五氧化二钒粉体维持流态化，并完成预热；预热尾气经预热流化床旋风分离器7-4脱出粉尘后送还原床气体加热器8-1燃烧；预热流化床7-2中完成预热的五氧化二钒粉体经预热流化床排料器7-3进入还原流化床8-2中；
洁净还原气体与洁净氮气经还原床气体加热器8-1加热后进入还原流化床8-2中维持五氧化二钒粉体的流态化并使之发生还原反应，得到还原烟气和低价钒氧化物粉体；还原烟气经还原床旋风分离器8-3脱除粉尘后送预热流化床7-2中进行换热；低价钒氧化物经还原床排料器8-4进入冷却流化床9-1中；
洁净氮气经冷却流化床9-1底部的进气口进入，维持低价钒氧化物的流态化并实现换热；冷却流化床9-1中设置有竖直挡板；换热尾气经冷却流化床旋风分离器9-2脱除粉尘后送尾气处理系统；冷却后的低价钒氧化物经冷却流化床排料器9-3进入高纯低价钒氧化物料仓10-1中；
高纯低价钒氧化物料仓10-1中的高纯低价钒氧化物依次经高纯低价钒氧化物星形给料机10-2和液固流化床进料器11-1进入液固流化床11-2中，与来自于超纯水总管的超纯水和纯硫酸总管的纯硫酸发生溶解反应，得到高纯度钒电解液和酸性气体；酸性气体送尾气处理系统，高纯度钒电解液送高纯度钒电解液储罐11-3。
实施例3
本实施例以粉状的工业级五氧化二钒(纯度为98.50％)为原料，采用实施例2所述的方法制备高纯度钒电解液。工业级五氧化二钒的处理量为80kg/h，经氯化、除尘淋洗、三氯氧钒提纯、催化氧化、流态化还原、流化床溶解制备得到平均价态为3.0的高纯度钒电解液。
在沸腾氯化炉2-2内，氯化过程石油焦添加量为工业级五氧化二钒粉体质量的30％，氯化操作温度600℃，进入所述沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气的气速为3.0m/s，进入沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气中氯气的摩尔分数为20％；水解除杂釜4-1中加入的除杂剂为水，用量为三氯氧钒浆料质量的0.00001％；在催化氧化流化床5-6内，催化氧化过程通入水蒸气是三氯氧钒质量的9.90％，通入的洁净富氧空气中氧气的体积分数为95％，催化氧化操作温度为130℃；在还原流化床8-2内，还原温度750℃，还原反应的时间95min，通入氮气与氢气的混合气体中氢气体积分数为91％，钒的直收率达90％，得到高纯三氧化二钒；在所述液固流化床中高纯三氧化二钒溶于硫酸溶液制备得到钒离子平均价态为3.0的高纯度钒电解液，除了有效组分，杂质总含量低于10ppm。
实施例4
本实施例以工业级三氧化二钒(纯度为97.50％)为原料，采用实施例2所述的方法制备高纯度钒电解液。工业级三氧化二钒的处理量为2t/h，经氯化、除尘淋洗、三氯氧钒提纯、催化氧化、流态化还原、流化床溶解制备得到钒等效价态为4.0的高纯度钒电解液。
在沸腾氯化炉2-2内，氯化过程冶金焦添加量为工业级五氧化二钒粉体质量的5％，氯化操作温度290℃，进入所述沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气的气速为0.05m/s，进入沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气中氯气的摩尔分数为100％；水解除杂釜4-1中加入的除杂剂为氯化氢水溶液，用量为三氯氧钒浆料质量的0.1％；在催化氧化流化床5-6内，催化氧化过程通入水蒸气是三氯氧钒质量的0.01％，通入的洁净富氧空气中氧气的体积分数为30％，催化氧化操作温度为620℃；在还原流化床8-2内，还原温度300℃，还原反应的时间29min，通入氮气与煤气的混合气体中煤气的体积分数为9％，钒的直收率达90％，得到钒等效价态为4.0的高纯钒氧化物，在液固流化床内，制备得到钒等效价态为4.0的高纯度钒电解液，除了有效组分，杂质总含量低于5ppm。
实施例5
本实施例以工业级三氧化二钒(纯度为98.00％)为原料，制备高纯度钒电解液。工业级三氧化二钒(纯度为98.00％)的处理量为1t/h，经氯化、除尘淋洗、三氯氧钒提纯、催化氧化、流态化还原、流化床溶解制备得到钒等效价态为3.5的高纯度钒电解液。
在沸腾氯化炉2-2内，氯化过程煤粉添加量为工业级五氧化二钒粉体质量的10％，氯化操作温度400℃，进入所述沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气的气速为0.3m/s，进入沸腾氯化炉2-2内的氯气与氮气的混合气中氯气的摩尔分数为50％；水解除杂釜4-1中加入的除杂剂为氢氧化钾水溶液，用量为三氯氧钒浆料质量的0.01％；在催化氧化流化床5-6内，催化氧化过程通入水蒸气是三氯氧钒质量的1％，通入洁净富氧空气中氧气的体积分数为60％，催化氧化操作温度为300℃；在还原流化床8-2内，还原温度500℃，还原反应的时间60min，通入氮气与氢气的混合气体中氢气的体积分数为50％，钒的直收率达90％，得到钒等效价态为3.5的高纯低价钒氧化物，在液固流化床中溶解制备得到钒等效价态为3.5的高纯度钒电解液，除了有效组分，杂质总含量低于1ppm。
上述实施例中钒的直收率是指原料中的钒转化为高纯低价钒氧化物中钒的原子百分含量。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。