1.本發(fā)明涉及一種制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)及工藝方法，屬于新能源產(chǎn)業(yè)，細化為鋰電池電解質(zhì)生產(chǎn)領域。

背景技術(shù)：

2.六氟磷酸鋰，化學式為lipf6，為白色結(jié)晶或粉末，易溶于水，低濃度甲醇、乙醇、丙酮等有機溶劑。它具有“鋰電之心”之稱，其電導率較高，化學和電化學穩(wěn)定，成本和安全隱患低，是電解液的重要的組成部分，廣泛用于鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池及其他日用電池。近年來,面對化石能源不斷枯竭和低碳經(jīng)濟的發(fā)展，新能源作為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)爆炸式發(fā)展，而鋰離子電池是新能源產(chǎn)業(yè)中一個重要分支。隨著新能源汽車行業(yè)持續(xù)放量增長，對六氟磷酸鋰的需求呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。

3.六氟磷酸鋰制備技術(shù)背景： 六氟磷酸鋰主要反應為

??? + ??5?

????6，其是一個體積減小的反應，所以高壓利于反應發(fā)生，而溶劑hf常壓沸點（19℃）較低，所以低溫利于溶劑不揮發(fā)。國外期刊i&ec research文獻estimating cost and energy demand in producing lithium hexafluorophosphate (lipf6) for li-ion battery electrolyte，doi: 10.1021/acs.iecr.8b03752采用反應壓力10bar，反應溫度0℃，存在高壓反應容易導致危險的問題。

4.公開號為cn102910612a的中國專利公開了一種制備六氟磷酸鋰方法，其是將五氯化磷和氟化鋰通過攪拌形成懸濁液后在反應器中加入高純氟化氫進行反應，反應時間長達6小時；反應后經(jīng)過濾蒸發(fā)結(jié)晶得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，該方法的缺點是全過程能耗大，操作周期長，操作參數(shù)難以控制，設備特殊難加工；申請?zhí)枮閏n200710129636的中國專利中公開了一種采用大量hf中投入少量五氯化磷的方法，該方法的缺點是五氯化磷容易吸潮板結(jié)堵塞管道和設備無法下料，經(jīng)常需要停車清洗的問題，導致生產(chǎn)效果低，產(chǎn)能低下；申請?zhí)枮閏n200810049662中國專利則是將五氯化磷冷卻到-40℃以后，通入hf進行緩慢反應，控制反應溫度在-40℃，這樣導致冷量使用過多，能耗高，且固體傳熱差，把固體冷卻到-40℃需要很長的時間。

5.申請?zhí)枮閏n200710129636中國專利申請?zhí)岢隽艘环N制備六氟磷酸鋰方法，其在某種溶劑中將五氯化磷和無水氟化氫進行反應制得五氟化磷氣體，將固體氟化鋰于五氟化磷氣體反應制得六氟磷酸鋰產(chǎn)品，但是該發(fā)明中五氟化磷容易和有機溶劑發(fā)生反應導致溶劑顏色加深，雜質(zhì)增多，有的溶劑本身有毒性，對操作人員和環(huán)境存在不利影響，且產(chǎn)品收率不高。且加入五氯化磷和溶劑質(zhì)量比為0.1-0.6:1，導致需要長期經(jīng)常加料，反應時間為2-6小時，反應溫度為-50~-10℃低溫反應，這樣導致冷量使用過多，能耗高。

6.公開號為cn1850592a的中國專利提出了一種pf

5 的生產(chǎn)方法，其主要是將pcl

5 升華提純，將無水hf 精餾提純，將提純后的pcl5和無水hf 接觸制備出pf5和hf的混合氣體，再將混合氣體通入溶有l(wèi)if的無水hf溶液中，制得lipf6，該方法的缺點是通過升華的方法很難將pcl5 中的水分等雜質(zhì)完全除去。

7.綜上所述，現(xiàn)有五氟化磷發(fā)生裝置，都存在冷量消耗大，固體傳熱差，反應時間長，五氯化磷容易板結(jié)堵塞的種種缺點。

8.六氟磷酸鋰連續(xù)結(jié)晶技術(shù)背景：六氟磷酸鋰連續(xù)結(jié)晶在國內(nèi)研究較少，申請?zhí)枮閏n201710198852.x中國專利申請公開一種六氟磷酸鋰的連續(xù)結(jié)晶系統(tǒng)，該發(fā)明采用真空加熱的方式，將母液的hf蒸發(fā)濃縮以后，溶液過飽和而析出晶體。該方法存在需要額外真空設備，且真空操作中容易導致空氣負壓泄露到設備中，進入空氣雜質(zhì)和水，導致六氟磷酸鋰產(chǎn)品不合格。且需要加熱蒸發(fā)hf以后，在冷凝回收hf，一次加熱，一次低溫冷卻，能耗較大。

9.且現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)結(jié)晶裝置95%以上均為間歇結(jié)晶，結(jié)晶過程容易結(jié)疤，裝置檢修時間長，間歇結(jié)晶需要設備多，5000噸裝置需要結(jié)晶釜多達20-40臺，設備投資大，生產(chǎn)效率低。采用的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶連續(xù)工藝能耗大，負壓容易吸入雜質(zhì)等問題。綜上所述，現(xiàn)有六氟磷酸鋰反應裝置，都存在冷量消耗大，反應壓力高，反應時間長，反應設備多、反應收率低的種種缺點。

10.六氟磷酸鋰裝置尾氣回收技術(shù)背景：在六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生一種含有n2、pf5、hf、hcl的尾氣，該尾氣中pf5與hcl沸點基本相同而無法直接通過精餾分離，且pf5與hf形成共沸物，因此直接精餾上述尾氣，是無法獲得較高純度hf和hcl或pf5產(chǎn)品套用的，因此目前工業(yè)化中，都是將尾氣通過冷凝器冷凝以后，回收主要是hf的液體，該液體中還含有hcl和pf5，然后剩余的混合氣體采用水吸收，形成含有氟離子的廢鹽酸溶液，該廢酸中f-濃度最大可達15%wt之多，所以導致六氟磷酸鋰生產(chǎn)中hf消耗過大，不回收尾氣裝置中1噸六氟磷酸鋰約需要消耗1200-1500kg的hf（理論值為774kg的hf），上述尾氣經(jīng)過水洗以后獲得飽和廢酸，不能吸收的酸性氣去堿液吸收，形成大量廢鹽溶液，環(huán)保問題巨大，生產(chǎn)成本高。

11.申請?zhí)枮閏n201610000694的中國專利申請公開一種六氟磷酸鋰的尾氣處理系統(tǒng)，該專利中將尾氣增壓以后進行冷凝，獲得含hf、少量hcl和pf5的混合液體，然后采用氣固反應，用licl反應生成licl和lif的混合物，然后去除塵器，最后去堿液吸收，該工藝存在化學反應，工藝危險，容易堵塞，且冷凝回收的混合物價值不搞，設備流程長投資大，收率低。

12.申請?zhí)枮閏n201911088189的中國專利申請公開了一種六氟磷酸鋰的尾氣處理系統(tǒng)，該專利中將尾氣與so3反應生成氯磺酸，但是so3與hf和hcl均會反應，生成氯磺酸和氟磺酸，產(chǎn)品也是混合物，不能直接利用，而且尾氣中還有pf5，且該反應溫度基本是100-200℃，需要高溫，工藝危險，產(chǎn)物后續(xù)還需要分離設備等問題。

13.申請?zhí)栆来螢閏n201920753715、cn202010798348、cn201920712683.1、cn201920893264.2的中國專利申請均為采用冷凝回收液相后，氣相去水洗吸收的六氟磷酸鋰的尾氣處理工藝，原理與上述類似。

14.綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的六氟磷酸鋰的尾氣處理技術(shù)都存在回收的產(chǎn)品屬于危廢，不能資源化利用，廢酸、廢水、廢鹽多，裝置的hf單耗高，或反應條件苛刻等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

15.本發(fā)明的目的在于提供一種投資小、能耗低、連續(xù)化、安全性高、工藝簡單且能回收尾氣的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)及工藝方法。

16.本發(fā)明的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案：一種制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其包括五氟化磷發(fā)生裝置、六氟磷酸鋰制備裝置、結(jié)晶裝置以及分離干燥裝置，所述五氟化磷發(fā)生裝置包括發(fā)生器，發(fā)生器上設有氟化氫進口、五氯化磷進口和氣相出口，發(fā)生器內(nèi)設有攪拌器和冷卻盤管，外置內(nèi)氣相回流冷卻器；所述六氟磷酸鋰制備裝置包括反應槽，反應槽內(nèi)設有微納米氣泡反應器，微納米氣泡反應器包括間隔設置的兩個發(fā)生主體，兩個發(fā)生主體通過連接件固定連接，兩個發(fā)生主體相互靠近的壁面之間具有間隙，該間隙內(nèi)具有氣泡發(fā)生界面，發(fā)生主體上開設有液相通道和氣相通道，液相通道的出口和氣相通道的出口均與所述間隙連通且朝向氣泡發(fā)生界面，液相通道和氣相通道均位于同一個發(fā)生主體上，或者液相通道和氣相通道分別位于兩個發(fā)生主體上，或者兩個發(fā)生主體上均有氣相通道和液相通道；當液相通道和氣相通道分別位于兩個發(fā)生主體上時，液相通道和氣相通道的出口相互錯開；當兩個發(fā)生主體上均有氣相通道和液相通道時，兩個發(fā)生主體上的液相通道的出口正對設置；液相通道和氣相通道的進口處分別設有液相管接口和氣相管接口，發(fā)生器的氣相出口通過管道與氣相通道的進口連接；所述結(jié)晶裝置包括結(jié)晶器，結(jié)晶器的進料口與反應槽底部的液體出口通過管道連接，結(jié)晶器頂部設有料液回收口，料液回收口通過管道連接有母液回收罐，結(jié)晶器為連續(xù)操作；所述母液回收罐上設有氟化氫進口和氟化鋰進口，母液回收罐通過管道與微納米氣泡反應器的液相通道的進口連接；所述分離干燥裝置包括離心機和干燥器，離心機的進料口與結(jié)晶器的出料口連接，離心機的出液口上連接有通入到母液回收罐內(nèi)的管道，離心機的晶漿出口與干燥器的進口連接。

17.所述制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)還包括尾氣回收裝置，尾氣回收裝置包括五氟化磷吸收塔，五氟化磷吸收塔內(nèi)設有噴淋器，反應槽上設有與五氟化磷吸收塔連接的氣體出口和回收液進口，五氟化磷吸收塔底部的排液口通過管道與反應槽的回收液進口連接，反應槽上的氣體出口與五氟化磷吸收塔的進氣口連接，反應槽和結(jié)晶器之間的管道上并聯(lián)有與噴淋器連接的循環(huán)管道；所述反應槽和結(jié)晶器之間的管道上設有母液吸收循環(huán)泵和吸收循環(huán)冷卻器。

18.所述尾氣回收裝置還包括尾氣壓縮機、尾氣冷凝器、尾氣精餾塔、尾氣水洗塔和尾氣堿洗塔，五氟化磷吸收塔的排氣口與尾氣壓縮機連接增壓，增壓后的尾氣與尾氣冷凝器的進口連接，尾氣冷凝器上連接有氟化氫收集罐，尾氣冷凝器的出口與尾氣精餾塔的氣體進口連接，尾氣精餾塔的排液口與氟化氫收集罐連接，氟化氫收集罐通過管道與發(fā)生器的氟化氫進口連接；尾氣精餾塔的氣體出口與尾氣水洗塔的氣體進口連接，尾氣水洗塔的氣體出口與尾氣堿洗塔的氣體進口連接，尾氣水洗塔和尾氣堿洗塔的底部分別連接有水洗罐和堿洗罐，水洗罐通過水洗循環(huán)管道與尾氣水洗塔內(nèi)的液體分布器連接，堿洗罐通過堿洗循環(huán)管道與尾氣堿洗塔內(nèi)的液體分布器連接，水洗循環(huán)管道和堿洗循環(huán)管道上分別設有水洗循環(huán)泵和堿洗循環(huán)泵，尾氣堿洗塔塔頂?shù)呐艢饪谏线B接有氣體排出管道，氣體排出管道上設有尾氣風機。

19.所述發(fā)生器外部設有夾套冷卻，發(fā)生器的外夾套設有冷卻液進口和冷卻液出口；

所述發(fā)生器為立式結(jié)構(gòu)，發(fā)生器內(nèi)位于攪拌器的上部位置處設有冷卻盤管，冷卻盤管的進口和出口均位于發(fā)生器的外部；發(fā)生器內(nèi)的上部設有液體分布器和/或者發(fā)生器內(nèi)的底部設有氣體分布器；發(fā)生器的氣相出口和反應槽之間的管道上設有氣相回流冷卻器。

20.所述干燥器外部設有夾套，干燥器的夾套上設有熱源介質(zhì)進口和熱源介質(zhì)出口，發(fā)生器夾套上的冷卻液出口通過管道連接在干燥器夾套的熱源介質(zhì)進口上；母液回收罐和反應槽之間的管路上設有熱耦合換熱器，干燥器夾套的熱源介質(zhì)出口和發(fā)生器夾套上的冷卻液進口分別連接在熱耦合換熱器的冷媒進口和冷媒出口上，形成完整熱耦合系統(tǒng)。

21.所述結(jié)晶裝置包括兩個以上的連續(xù)結(jié)晶器，每個結(jié)晶器上均連接有結(jié)晶循環(huán)冷卻器和結(jié)晶循環(huán)泵，各結(jié)晶器并聯(lián)或串聯(lián)；當結(jié)晶器依次串聯(lián)時，相鄰兩個結(jié)晶器中，上一個結(jié)晶器的出料口通過管道與下一個結(jié)晶器的進料口連接，下一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒出口，連接到上一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒入口。

22.所述結(jié)晶器采用dtb或olso結(jié)晶器；所述結(jié)晶循環(huán)冷卻器采用板式或螺旋板式或管殼式或纏繞管式或套管式，結(jié)晶循環(huán)冷卻器中的冷媒采用水、乙醇、乙二醇、丙二醇、硅油中的一種或多種。

23.本發(fā)明的制備六氟磷酸鋰的工藝方法采用如下技術(shù)方案：一種制備六氟磷酸鋰的工藝方法，其包括以下工藝步驟：（1）五氟化磷發(fā)生：先將固體五氯化磷投入發(fā)生器中，再將高純氟化氫液體或氣體噴入，在發(fā)生器內(nèi)反應生成五氟化磷和氯化氫氣體；（2）六氟磷酸鋰制備：將步驟（1）中生成的五氟化磷氣體通入微納米氣泡反應器的氣相通道中，將含有氟化鋰的循環(huán)母液通入微納米氣泡反應器的液相通道中，五氟化磷與循環(huán)母液在納米氣泡噴頭中形成微納米氣泡并且進行吸收反應，生成六氟磷酸鋰；（3）六氟磷酸鋰連續(xù)結(jié)晶：將步驟（2）中含有六氟磷酸鋰的反應液輸送至結(jié)晶裝置，含有六氟磷酸鋰的反應液在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，結(jié)晶器內(nèi)上部為澄清母液，下部為六氟磷酸鋰晶漿；（4）母液循環(huán)：將步驟（4）中的澄清母液送至母液回收罐，在母液回收罐中添加氟化鋰和氟化氫，母液回收罐中液體作為循環(huán)母液通入到入微納米氣泡反應器的液相通道中；（5）離心干燥：將步驟（4）中的六氟磷酸鋰晶漿送至離心機，用離心機將六氟磷酸鋰晶漿進一步固液分離，將離心機分離出的液體送至母液回收罐，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器，干燥后獲得六氟磷酸鋰產(chǎn)品。

24.所述制備六氟磷酸鋰的工藝方法還包括以下尾氣處理步驟，尾氣處理步驟為：s1.將反應槽中未被吸收的五氟化磷氣體通入五氟化磷吸收塔的氣體進口，將反應槽中部分循環(huán)母液通入五氟化磷吸收塔的噴淋器，五氟化磷氣體在塔內(nèi)與循環(huán)母液逆流吸收，所得的反應液由五氟化磷吸收塔塔底排入到反應槽；s2.將五氟化磷吸收塔塔頂排出的氣體通入到壓縮機增壓，然后進入尾氣冷凝器，經(jīng)尾氣冷凝器冷凝得到的氟化氫收集到氟化氫收集罐中；s3. 將尾氣冷凝器未冷凝的氣體通入尾氣精餾塔中，將尾氣精餾塔塔底產(chǎn)生的氟化氫收集到氟化氫收集罐中，將氟化氫收集罐中收集的氟化氫作為反應液體通入發(fā)生器；s4.將尾氣精餾塔塔頂排出的氣體依次經(jīng)水洗塔水洗、堿洗塔堿洗后排出。

25.步驟（1）采用的發(fā)生器和步驟（5）采用的干燥器均為帶有夾套的結(jié)構(gòu)，步驟（1）進行時將冷卻介質(zhì)通入反應器的夾套中，反應器夾套的冷卻介質(zhì)吸熱后通入干燥器的夾套內(nèi)作為干燥熱源，干燥器夾套內(nèi)的冷卻介質(zhì)放熱后通入熱耦合換熱器中作為冷媒，同時將母液循環(huán)槽中的循環(huán)母液通入熱耦合換熱器中作為熱媒，冷媒吸收循環(huán)母液的熱量后進入反應器的夾套和冷卻盤管中，循環(huán)母液降溫后通入反應槽。

26.本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首先通過五氯化磷與氟化氫在立式發(fā)生器中進行反應，生成五氟化磷氣體，然后將五氟化磷氣體與含有氟化鋰的母液在納米鼓泡反應器中進行反應，生成六氟磷酸鋰；然后將反應槽中含有六氟磷酸鋰的母液輸送至連續(xù)結(jié)晶器，將溶于母液的六氟磷酸鋰結(jié)晶，再將結(jié)晶器中含有固態(tài)六氟磷酸鋰的母液輸送至分離器將母液與六氟磷酸鋰分離后循環(huán)套用，再將濕潤固態(tài)六氟磷酸鋰送至干燥裝置干燥后獲得成品。

27.本發(fā)明在六氟磷酸鋰制備步驟中，通過微納米氣泡反應器使氣體形成納米級的微小氣泡，微納米氣泡反應器產(chǎn)生的微小氣泡直徑在1nm~5um之間，且微米級氣泡不大于40%含量，因此能提高傳質(zhì)效率，提升五氟化磷氣體和循環(huán)母液的反應效率。通過微納米鼓泡，使得反應槽中的反應為連續(xù)反應，將高壓的反應降低到常壓進行，反應收率從70%提高到95%以上，吸收溫度從-40℃提高到10℃。大大降低了反應的危險性，提高了反應效率。

28.本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1）原料氟化氫可用液體及氣體，適用性廣；（2）采用熱耦合、冷量梯級利用等設計，節(jié)約整體能耗；（3）五氟化磷發(fā)生器有氣液分布，多種移熱設計，防止反應熱累積；（4）五氟化磷與含氟化鋰的母液經(jīng)過微納米氣泡反應器反應，大大加快反應速度，降低了反應壓力和溫度，提高了反應效率，反應裝置由間斷反應變成連續(xù)反應；（5）結(jié)晶由間歇操作變?yōu)檫B續(xù)結(jié)晶，大大減少設備投資，操作簡單，自動控制；（6）尾氣加壓冷凝與精餾結(jié)合設計，最大限度回收氟化氫，降低裝置平均消耗，同時降低能耗；（7）產(chǎn)生的副產(chǎn)物為鹽酸，能提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。

附圖說明

29.圖1是本發(fā)明一種實施例的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1中微納米氣泡反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。

30.圖中：1-發(fā)生器，2-氣相回流冷卻器，3-反應槽，4-吸收循環(huán)冷卻器，5-五氟化磷吸收塔，6-母液吸收循環(huán)泵，7-結(jié)晶器，8-結(jié)晶循環(huán)泵，9-結(jié)晶循環(huán)冷卻器，10-母液回收罐，11-晶漿輸送泵，12-離心機，13-干燥器，14-尾氣壓縮機，15-尾氣冷凝器，16-氟化氫收集罐，17-尾氣精餾塔，18-再沸器，19-尾氣水洗塔，20-水洗罐，21-水洗循環(huán)泵，22

??

堿洗塔，23-堿洗罐，24-堿洗循環(huán)泵，25-尾氣風機， 26-熱耦合換熱器，27-微納米氣泡反應器，27.1-連接件，27.2-液相通道，27.3-液相管接口，27.4-氣相通道，27.5-發(fā)生主體，27.6-氣膜，27.7-間隙，27.8-氣相管接口。

具體實施方式

31.下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

32.本發(fā)明一種實施例的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)如圖1所示，本實施例的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其包括五氟化磷發(fā)生裝置、六氟磷酸鋰制備裝置、結(jié)晶裝置、分離干燥裝置以及尾氣回收裝置，以下對各個部分具體說明：

五氟化磷發(fā)生裝置用于生產(chǎn)反應所需的五氟化磷氣體，所述五氟化磷發(fā)生裝置包括發(fā)生器1，發(fā)生器1上設有氟化氫進口、五氯化磷進口和氣相出口，所述發(fā)生器1為立式結(jié)構(gòu)，發(fā)生器1內(nèi)設有攪拌器；所述發(fā)生器1外部設有夾套，發(fā)生器1的夾套上設有冷卻液進口和冷卻液出口；發(fā)生器1內(nèi)位于攪拌器的上部位置處設有冷卻盤管，冷卻盤管的進口和出口均位于發(fā)生器的外部；發(fā)生器1內(nèi)的上部設有液體分布器和/或者發(fā)生器內(nèi)的底部設有氣體分布器。

33.六氟磷酸鋰制備裝置用于生產(chǎn)六氟磷酸鋰，所述六氟磷酸鋰制備裝置包括反應槽3，反應槽3內(nèi)設有微納米氣泡反應器27，發(fā)生器1的氣相出口和反應槽2之間的管道上設有氣相回流冷卻器2。

34.如圖2所示，微納米氣泡反應器27包括間隔設置的兩個發(fā)生主體27.5，兩個發(fā)生主體27.5通過連接件27.1固定連接，兩個發(fā)生主體27.5相互靠近的壁面之間具有間隙，該間隙內(nèi)具有氣泡發(fā)生界面，發(fā)生主體27.5上開設有液相通道27.2和氣相通道27.4，液相通道27.2的出口和氣相通道27.4的出口均與所述間隙連通且朝向氣泡發(fā)生界面，本實施例中液相通道27.2和氣相通道27.4均位于同一個發(fā)生主體27.5上，液相通道27.2和氣相通道27.4的進口處分別設有液相管接口27.3和氣相管接口27.8，發(fā)生器2的氣相出口通過管道與氣相通道27.4的進口連接，所述液相通道27.2的直徑大于氣相通道27.4的直徑；所述液相通道27.2的進口位于發(fā)生主體27.5遠離間隙27.7的端部，液相通道27.2為圓柱形孔；所述氣相通道27.4的進口位于發(fā)生主體27.5的側(cè)部。所述液相通道27.2和氣相通道27.4的進口處分別設有液相管接口27.3和氣相管接口27.8，液相通道27.3的直徑小于液相管接口27.8的直徑。所述連接件27.1為調(diào)節(jié)螺桿，兩個發(fā)生主體27.5之間通過調(diào)節(jié)螺桿固定連接，調(diào)節(jié)螺桿的上下兩端均設有螺母。調(diào)節(jié)螺桿貫穿于兩個發(fā)生主體27.5，為全螺紋螺柱，兩端設有螺母，通過螺母調(diào)節(jié)發(fā)生主體27.5間隙的大小，調(diào)節(jié)螺桿數(shù)量至少兩個，且對稱布置。

35.結(jié)晶裝置用于將溶質(zhì)六氟磷酸鋰轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，所述結(jié)晶裝置包括結(jié)晶器7，結(jié)晶器7為連續(xù)操作；結(jié)晶器7的進料口與反應槽3底部的液體出口通過管道連接，所述反應槽3和結(jié)晶器7之間的管道上設有母液吸收循環(huán)泵6和吸收循環(huán)冷卻器4；結(jié)晶器7頂部設有料液回收口，料液回收口通過管道連接有母液回收罐；本實施例的結(jié)晶裝置采用兩個串聯(lián)的結(jié)晶器7，每個結(jié)晶器7上均連接有結(jié)晶循環(huán)冷卻器9和結(jié)晶循環(huán)泵8，上一個結(jié)晶器7的出料口通過管道與下一個結(jié)晶器7的進料口連接，下一個結(jié)晶器7所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器9的冷媒出口，連接到上一個結(jié)晶器7所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器8的冷媒入口。所述結(jié)晶器7采用dtb或olso結(jié)晶器；所述結(jié)晶循環(huán)冷卻器9可以采用板式或螺旋板式或管殼式或纏繞管式或套管式，結(jié)晶循環(huán)冷卻器9中的冷媒采用水、乙醇、乙二醇、丙二醇、硅油中的一種或多種。

36.所述母液回收罐10上設有氟化氫進口和氟化鋰進口，母液回收罐10通過管道與微納米氣泡反應器27的液相通道的進口連接，母液循環(huán)罐10用于母液的再生及循環(huán)使用。

37.分離干燥裝置用于六氟磷酸鋰與母液的分離及干燥，所述分離干燥裝置包括離心機12和干燥器13，離心機12的進料口與結(jié)晶器7的出料口連接，離心機12和結(jié)晶器7之間設有晶漿輸送泵11，離心機12的出液口上連接有通入到母液回收罐10內(nèi)的管道，離心機12的晶漿出口與干燥器13的進口連接。干燥器13上連接有真空裝置，用于干燥時使用，所述干燥器13外部設有夾套，干燥器13的夾套上設有熱源介質(zhì)進口和熱源介質(zhì)出口，發(fā)生器1夾套上的冷卻液出口通過管道連接在干燥器13夾套的熱源介質(zhì)進口上；母液回收罐10和反應槽3

之間的管路上設有熱耦合換熱器26，循環(huán)母液作為熱媒，干燥器13夾套的熱源介質(zhì)出口和發(fā)生器1夾套上的冷卻液進口分別連接在熱耦合換熱器26的冷媒進口和冷媒出口上。反應器1夾套的冷卻介質(zhì)吸熱后通入干燥器13的夾套內(nèi)作為干燥熱源，干燥器13夾套內(nèi)的冷卻介質(zhì)放熱后通入熱耦合換熱器26中作為冷媒，同時將母液循環(huán)槽10中的循環(huán)母液通入熱耦合換熱器26中作為熱媒，冷媒吸收循環(huán)母液的熱量后進入反應器1的夾套和冷卻盤管中，循環(huán)母液降溫后通入反應槽3。

38.尾氣回收裝置用于回收和處理尾氣，尾氣回收裝置包括五氟化磷吸收塔5、尾氣壓縮機14、尾氣冷凝器15、尾氣精餾塔17、尾氣水洗塔19和尾氣堿洗塔22。

39.五氟化磷吸收塔5內(nèi)設有噴淋器，反應槽3上設有與五氟化磷吸收塔5連接的氣體出口和回收液進口，五氟化磷吸收塔5底部的排液口通過管道與反應槽3的回收液進口連接，反應槽3上的氣體出口與五氟化磷吸收塔5的進氣口連接，反應槽3和結(jié)晶器7之間的管道上并聯(lián)有與噴淋器連接的循環(huán)管道。

40.五氟化磷吸收塔5的排氣口與尾氣壓縮機14連接增壓，增壓后的尾氣與尾氣冷凝器15的進口連接，尾氣冷凝器15上連接有氟化氫收集罐16，尾氣冷凝器15的出口與尾氣精餾塔17的氣體進口連接，尾氣冷凝器15與尾氣精餾塔17之間的管道上設有尾氣壓縮機14，尾氣精餾塔17的排液口與氟化氫收集罐15連接，氟化氫收集罐15通過管道與發(fā)生器1的氟化氫進口連接；尾氣精餾塔17上連接有再沸器18，尾氣精餾塔17的氣體出口與尾氣水洗塔19的氣體進口連接，尾氣水洗塔19的氣體出口與尾氣堿洗塔22的氣體進口連接，尾氣水洗塔19和尾氣堿洗塔22的底部分別連接有水洗罐20和堿洗罐23，水洗罐20通過水洗循環(huán)管道與尾氣水洗塔19內(nèi)的液體分布器連接，堿洗罐23通過堿洗循環(huán)管道與尾氣堿洗塔22內(nèi)的液體分布器連接，水洗循環(huán)管道和堿洗循環(huán)管道上分別設有水洗循環(huán)泵21和堿洗循環(huán)泵24，尾氣堿洗塔22塔頂?shù)呐艢饪谏线B接有氣體排出管道，氣體排出管道上設有尾氣風機25。

41.本實施例的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)運行過程如下：（1）在先將固體五氯化磷投入發(fā)生器中，再將高純氟化氫液體或氣體噴入，在發(fā)生器內(nèi)反應生成五氟化磷和氯化氫氣體。五氯化磷遇水易板結(jié)，故發(fā)生器設有攪拌裝置，且氟化氫、氯化氫、五氯化磷等為劇毒物質(zhì)，為防止發(fā)生器進水及有毒物質(zhì)泄露，所有動設備均采用磁力密封。本實施例的發(fā)生器設有頂部液體分布器或底部氣體分布器，使進入發(fā)生器的氟化氫與事先投入的五氯化磷充分均勻接觸，防止局部反應過熱。由于反應劇烈放熱，因此發(fā)生器帶外夾套及冷卻盤管，可及時移走反應熱。為充分利用反應熱從而降低系統(tǒng)整體能耗，本發(fā)明采用熱耦合設計，即用冷卻水或冷凍液（不與hf或pcl5反應的物質(zhì)）作為冷卻介質(zhì)通入夾套和冷卻盤管中對反應系統(tǒng)進行降溫，制得的熱介質(zhì)用于后續(xù)六氟磷酸鋰的干燥工序。操作溫度為0℃～90℃，優(yōu)選10~80℃；發(fā)生器操作壓力為0～1.5 mpa，優(yōu)選0～0.5 mpa。

42.同時在發(fā)生器的氣相出口設置氣相回流冷卻器，對出口氣體進行降溫，同時將混在五氟化磷氣體中的氟化氫冷凝后，自流至發(fā)生器內(nèi)繼續(xù)反應。氣相回流冷卻器可用板式、螺旋板式、管殼式、纏繞管式、套管式，氣相回流冷卻器的冷媒可以循環(huán)水、乙醇、乙二醇、丙二醇、硅油的一種或多種。氣體出口溫度為-40~40℃，優(yōu)選為-35~10℃。

43.（2）發(fā)生器產(chǎn)生的五氟化磷氣體與含有氟化鋰的循環(huán)母液在反應槽中反應，生成六氟磷酸鋰，反應槽中吸收反應所得的六氟磷酸鋰隨著母液進入連續(xù)結(jié)晶裝置。具體是將五氟化磷氣體與循環(huán)母液打入微納米氣泡反應器中進行反應生成六氟磷酸鋰，收率可達

與hf共沸后續(xù)無法分離，且pf5與hcl沸點接近，后續(xù)無法利用，因此利用五氟化磷吸收塔先脫出尾氣中的pf5，脫出pf5采用噴淋吸收方法。具體過程為：反應槽中未反應的五氟化磷氣體從五氟化磷吸收塔底部側(cè)面進入，五氟化磷吸收塔塔頂有母液噴淋逆流吸收，剩余少量未反應的氣體從五氟化磷吸收塔頂出，送至下一級五氟化磷吸收塔或其它尾氣回收設備。五氟化磷吸收塔臺數(shù)1~6個，優(yōu)選為2~3臺。單臺五氟化磷吸收塔理論板數(shù)為2~20塊，優(yōu)選為2~14塊。五氟化磷吸收塔操作溫度-5℃~45℃，優(yōu)選為0℃~15℃，操作壓力0mpag ~1.5mpag，優(yōu)選為0~0.4mpag，上述尾氣脫出pf5以后，剩余n2、hcl、hf混合物，經(jīng)過尾氣壓縮機壓縮后先去尾氣冷凝器冷凝，壓縮的壓力為0.5~4 mpa，優(yōu)選1~3.2 mpa，冷凝溫度為-30~20℃，優(yōu)選為-20~10℃。冷凝后的氟化氫回五氟化磷發(fā)生裝置套用。

52.壓縮后未被冷凝的氣體進入尾氣精餾塔，塔頂出不凝氣，塔底為氟化氫。尾氣精餾塔塔板數(shù)為15~40塊，優(yōu)選為20~30塊，塔頂操作溫度-30℃~10℃，優(yōu)選為-20℃~0℃，塔釜操作溫度10℃~100℃，優(yōu)選為30℃~80℃，操作壓力0.5~4 mpa，優(yōu)選1~2 mpa，回流比0.1~20，優(yōu)選0.2~12。

53.尾氣精餾塔頂出的不凝汽送入尾氣水洗塔底部，與塔頂?shù)乃媪魑?，尾氣水洗塔底部設有水洗罐，吸收液進入水洗罐中液體循環(huán)至水洗塔頂噴淋吸收，未被吸收的尾氣從塔頂出進入下道工序。當水洗罐中鹽酸溶液接近飽和，送出界外作為鹽酸產(chǎn)品，并補充新鮮水。尾氣水洗塔個數(shù)1~5級，優(yōu)選為2~4級。尾氣水洗塔操作溫度為5~50℃，優(yōu)選為10~40℃；尾氣水洗塔操作壓力為0.05~0.5mpa，優(yōu)選為0.1~0.3 mpa，尾氣水洗塔板數(shù)為5~20塊，優(yōu)選為8~15塊。經(jīng)過預處理后和精餾分離后，現(xiàn)有技術(shù)中沒有處理的尾氣直接吸收會變成hcl和pf5和hf的混合廢酸，經(jīng)過本技術(shù)處理后，鹽酸可以作為商品銷售。

54.尾氣水洗塔頂未被吸收的尾氣進入尾氣堿洗塔底部，與塔頂?shù)膲A液逆流吸收，尾氣堿洗塔底部設有堿洗罐，堿液進入堿洗罐中液體循環(huán)至尾氣堿洗塔頂噴淋吸收，合格尾氣從尾氣堿洗塔塔頂出高空排放。堿液為naoh、koh、ca(oh)2水溶液的一種或多種，堿液濃度為5~30%，優(yōu)選為10~20%。尾氣堿洗塔個數(shù)1~5級，優(yōu)選為1~3級。尾氣堿洗塔操作溫度為10~60℃，優(yōu)選為15~50℃；尾氣堿洗塔操作壓力為0.05~0.5mpa，優(yōu)選為0.1~0.3 mpa，尾氣堿洗塔板數(shù)為8~30塊，優(yōu)選為12~22塊。

55.在本發(fā)明制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)的其它實施例中，結(jié)晶裝置可以采用兩個以上的結(jié)晶器，各結(jié)晶器可以是并聯(lián)也可以是串聯(lián)；當結(jié)晶器依次串聯(lián)時，相鄰兩個結(jié)晶器中，上一個結(jié)晶器的出料口通過管道與下一個結(jié)晶器的進料口連接，下一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒出口，連接到上一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒入口。

56.在本發(fā)明制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)的其它實施例中，反應器的微納米氣泡反應器還可以采用以下任意一種結(jié)構(gòu)：（1）液相通道和氣相通道分別位于兩個發(fā)生主體上，此時液相通道和氣相通道的出口相互錯開；（2）兩個發(fā)生主體上均有氣相通道和液相通道，此時兩個發(fā)生主體上的液相通道的出口正對設置，兩個發(fā)生主體上的氣相通道的出口相互錯開。

57.本發(fā)明一種實施例的制備六氟磷酸鋰的工藝方法按照以下步驟進行：（1）五氟化磷發(fā)生：先將固體五氯化磷投入發(fā)生器中，再將高純氟化氫液體或氣體噴入，在發(fā)生器內(nèi)反應生成五氟化磷和氯化氫氣體；（2）六氟磷酸鋰制備：將步驟（1）中生成的五氟化磷氣體通入微納米氣泡反應器的氣相通道中，將含有氟化鋰的循環(huán)母液通入微納米氣泡反應器的液相通道中，五氟化磷與

循環(huán)母液在納米氣泡噴頭中形成微納米氣泡并且進行吸收反應，生成六氟磷酸鋰；（3）六氟磷酸鋰連續(xù)結(jié)晶：將步驟（2）中含有六氟磷酸鋰的反應液輸送至結(jié)晶裝置，含有六氟磷酸鋰的反應液在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，結(jié)晶器內(nèi)上部為澄清母液，下部為六氟磷酸鋰晶漿；（4）母液循環(huán)：將步驟（4）中的澄清母液送至母液回收罐，在母液回收罐中添加氟化鋰和氟化氫，母液回收罐中液體作為循環(huán)母液通入到入微納米氣泡反應器的液相通道中；（5）離心干燥：將步驟（4）中的六氟磷酸鋰晶漿送至離心機，用離心機將六氟磷酸鋰晶漿進一步固液分離，將離心機分離出的液體送至母液回收罐，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器，干燥后獲得六氟磷酸鋰產(chǎn)品。

58.（6）尾氣處理：s1.將反應槽中未被吸收的五氟化磷氣體通入五氟化磷吸收塔的氣體進口，將反應槽中部分循環(huán)母液通入五氟化磷吸收塔的噴淋器，五氟化磷氣體在塔內(nèi)與循環(huán)母液逆流吸收，所得的反應液由五氟化磷吸收塔塔底排入到反應槽；s2.將五氟化磷吸收塔塔頂排出的氣體通入到壓縮機增壓后進入尾氣冷凝器，經(jīng)尾氣冷凝器冷凝得到的氟化氫收集到氟化氫收集罐中；s3. 將尾氣冷凝器未冷凝的氣體通入尾氣精餾塔中，將尾氣精餾塔塔底產(chǎn)生的氟化氫收集到氟化氫收集罐中，將氟化氫收集罐中收集的氟化氫作為反應液體通入發(fā)生器；s4.將尾氣精餾塔塔頂排出的氣體依次經(jīng)水洗塔水洗、堿洗塔堿洗后排出。

59.上述步驟中，步驟（1）采用的發(fā)生器和步驟（5）采用的干燥器均為帶有夾套的結(jié)構(gòu)，步驟（1）進行時將冷卻介質(zhì)通入反應器的夾套中，反應器夾套的冷卻介質(zhì)吸熱后通入干燥器的夾套內(nèi)作為干燥熱源，干燥器夾套內(nèi)的冷卻介質(zhì)放熱后通入熱耦合換熱器中作為冷媒，同時將母液循環(huán)槽中的循環(huán)母液通入熱耦合換熱器中作為熱媒，冷媒吸收循環(huán)母液的熱量后進入反應器的夾套和冷卻盤管中，循環(huán)母液降溫后通入反應槽。

60.以下結(jié)合應用實例對本發(fā)明進行說明：實例1：一種六氟磷酸鋰的制備工藝步驟如下：（1）五氟化磷發(fā)生：將2000kg五氯化磷固體加入五氟化磷發(fā)生器中，以200kg/h流量加入液態(tài)氟化氫。打開冷卻水進口閥門，用來自循環(huán)母液換熱后的冷卻水控制操作溫度70℃，操作壓力0.5 mpa。發(fā)生器上部設置一管殼式冷卻器作為氣相回流冷卻器，采用40%乙二醇溶液作為冷媒，將出口氣體降溫至10℃。

61.（2）六氟磷酸鋰制備：采用三級吸收。將步驟（1）中制得的五氟化磷送至與循環(huán)母液打入反應槽的微納米氣泡反應器中反應，同時五氟化磷吸收塔采用三級吸收塔（圖中僅以1級吸收塔示例），未反應的五氟化磷進去一級吸收塔底部，與一級吸收塔頂部母液逆流吸收；未反應的五氟化磷氣體從一級吸收塔頂部出，進入二級吸收塔底部，與頂部母液逆流吸收，未反應的五氟化磷氣體從二級吸收塔頂部出，進入三級吸收塔底部與頂部母液逆流吸收，尾氣從三級吸收塔頂部出去尾氣回收裝置。五氟化磷吸收塔板數(shù)15塊，操作溫度5℃，操作壓力0.15 mpa，母液循環(huán)吸收流量為50 m3/h。

62.（3）六氟磷酸鋰結(jié)晶：采用二級結(jié)晶，溶有六氟磷酸鋰的飽和母液從反應槽進入一級結(jié)晶器，側(cè)邊物料出，經(jīng)過結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷卻后，由底部循環(huán)回至一級結(jié)晶器內(nèi)，上層含有細晶粒的母液從上部出口出送至二級結(jié)晶器，兩級結(jié)晶器停留時間為6h，下層含有粗

晶粒的母液由一級結(jié)晶器底部出，與二級結(jié)晶器側(cè)部循環(huán)物料一起經(jīng)過冷卻后，進入二級結(jié)晶器。上層澄清母液溢流至母液回收罐，六氟磷酸鋰晶漿從二級結(jié)晶器底部出。結(jié)晶器循環(huán)量比40，結(jié)晶冷卻器采用板式，冷媒為40%乙二醇水溶液，二級結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷卻溫度為-23℃，一級結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷卻溫度為-13℃。二級結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷媒出口接至一級結(jié)晶循環(huán)冷卻器入口，梯級利用冷量，節(jié)約能耗。

63.（4）六氟磷酸鋰分離：來自二級結(jié)晶器底部的晶漿經(jīng)過離心機分離固液后，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器中，打開干燥器夾套的熱源介質(zhì)進口開關(guān)，用來自五氟化磷發(fā)生器的降溫熱源加熱濕料。打開真空裝置維持干燥器壓力為0.08 mpa，操作溫度55℃，操作時間3.5h，最終得到干燥六氟磷酸鋰成品，晶體純度99.99 wt%，收率97.2%，晶體顆粒度集中在130-500um。

64.（5）母液循環(huán)：將二級結(jié)晶器頂部清液及離心機分離出的母液送至母液回收罐內(nèi)，加入氟化鋰260kg/h，攪拌均勻后，母液回收罐中的循環(huán)母液在熱耦合換熱器中與來自干燥器出口熱水換熱后，送至反應槽反應。

65.（6） 尾氣處理：將五氟化磷吸收塔的尾氣收集后，經(jīng)過壓縮機將尾氣壓力壓縮至1.3 mpa，然后冷凝至-5℃，未冷凝的氣體進入尾氣精餾塔，塔板數(shù)為22塊，塔頂操作溫度-18℃，塔底操作溫度56℃，操作壓力1.2 mpa，回流比為0.7。精餾塔塔頂出的不凝汽經(jīng)過3級水洗塔（附圖中僅以1級示例）水洗，水洗塔板數(shù)為10塊，操作溫度33℃，操作壓力0.15 mpa。剩余尾氣經(jīng)過2級級堿洗塔（附圖中僅以1級示例）堿洗，堿液為15%naoh溶液，操作溫度40℃，操作壓力0.12 mpa，塔板數(shù)12塊。最終尾氣氟化氫濃度0.20mg/m3，氟化氫綜合消耗為：820kg氟化氫/1噸六氟磷酸鋰。

66.實例2：一種六氟磷酸鋰的制備工藝步驟如下：（1）五氟化磷發(fā)生：將3000kg五氯化磷固體加入五氟化磷發(fā)生器中，以100kg/h流量加入液態(tài)氟化氫。打開冷卻水進口閥門，用來自循環(huán)母液換熱后的冷卻水控制操作溫度110℃，操作壓力0.3 mpa。發(fā)生器上部設置一管纏繞管式冷卻器作為氣相回流冷卻器，采用40%乙醇作為冷媒，將出口氣體降溫至15℃。

67.（2）六氟磷酸鋰制備：采用三級吸收。將步驟（1）中制得的五氟化磷送至與循環(huán)母液打入反應槽的微納米氣泡反應器中反應，同時五氟化磷吸收塔采用二級吸收塔（圖中僅以1級示例），未反應的五氟化磷進去一級吸收塔底部，與一級吸收塔頂部母液逆流吸收；未反應的五氟化磷氣體從一級吸收塔頂部出，進入二級吸收塔底部，與頂部母液逆流吸收尾氣從三級吸收塔頂部出去尾氣回收裝置。五氟化磷吸收塔板數(shù)20塊，操作溫度3℃，操作壓力常壓，母液循環(huán)吸收流量為125 m3/h。

68.（3）六氟磷酸鋰結(jié)晶：采用一級結(jié)晶（附圖中以二級示例），溶有六氟磷酸鋰的飽和母液從反應槽進入結(jié)晶器，側(cè)邊物料出，經(jīng)過結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷卻后，由底部循環(huán)回至一級結(jié)晶器內(nèi)。上層澄清母液溢流至母液回收罐，六氟磷酸鋰晶漿從結(jié)晶器底部出。結(jié)晶循環(huán)冷卻器采用管殼式，冷媒為乙醇，冷卻器冷卻溫度為-30℃。

69.（4）六氟磷酸鋰分離：來自結(jié)晶器底部的晶漿經(jīng)過離心機分離固液后，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器中，打開干燥器夾套的熱源介質(zhì)進口開關(guān)，用來自五氟化磷發(fā)生器的降溫熱源加熱濕料。打開真空裝置維持干燥器壓力為0.05 mpa，操作溫度43℃，操作時間4h，最終得到干燥六氟磷酸鋰成品，晶體純度99.85 wt%，收率99%，晶體顆粒度集中在160-420um。

70.（5）母液循環(huán)：將結(jié)晶器頂部清液及離心機分離出的母液送至母液回收罐內(nèi)，加入氟化鋰130kg/h，攪拌均勻后，母液回收罐中的循環(huán)母液在熱耦合換熱器中與來自干燥器出口熱水換熱后，送至反應槽反應。

71.（6） 尾氣處理：將五氟化磷吸收塔的尾氣收集后，經(jīng)過壓縮機將尾氣壓力壓縮至1.5 mpa，然后冷凝至-5℃，未冷凝的氣體進入尾氣精餾塔，塔板數(shù)為28塊，塔頂操作溫度-14℃，塔底操作溫度61℃，操作壓力1.35 mpa，回流比為0.7。精餾塔塔頂出的不凝汽經(jīng)過2級水洗塔（附圖中僅以1級示例）水洗，水洗塔板數(shù)為15塊，操作溫度30℃，操作壓力0.11 mpa。剩余尾氣經(jīng)過1級堿洗塔堿洗，堿液為20%koh溶液，操作溫度35℃，操作壓力0.1 mpa，塔板數(shù)18塊。最終尾氣氟化氫濃度0.11mg/m3，氟化氫綜合消耗為：870kg氟化氫/1噸六氟磷酸鋰。

72.實例3：一種六氟磷酸鋰的制備工藝步驟如下：（1）五氟化磷發(fā)生：將1400kg五氯化磷固體加入五氟化磷發(fā)生器中，以80kg/h流量加入液態(tài)氟化氫。打開冷卻水進口閥門，用來自循環(huán)母液換熱后的冷卻水控制操作溫度100℃，操作壓力0.18 mpa。發(fā)生器上部設置一管纏繞管式冷卻器作為氣相回流冷卻器，采用40%乙醇作為冷媒，將出口氣體降溫至10℃。

73.（2）六氟磷酸鋰制備：采用三級吸收。將步驟（1）中制得的五氟化磷送至與循環(huán)母液打入反應槽的微納米氣泡反應器中反應，同時五氟化磷吸收塔采用二級吸收塔（圖中僅以1級示例），未反應的五氟化磷進去一級吸收塔底部，與一級吸收塔頂部母液逆流吸收；未反應的五氟化磷氣體從一級吸收塔頂部出，進入二級吸收塔底部，與頂部母液逆流吸收尾氣從三級吸收塔頂部出去尾氣回收裝置。五氟化磷吸收塔板數(shù)10塊，操作溫度8℃，操作壓力常壓，母液循環(huán)吸收流量為75 m3/h。

74.（3）六氟磷酸鋰結(jié)晶：采用二級結(jié)晶，一級結(jié)晶溫度5℃，二級結(jié)晶溫度-24℃，溶有六氟磷酸鋰的飽和母液從反應槽進入結(jié)晶器，側(cè)邊物料出，經(jīng)過結(jié)晶循環(huán)冷卻器冷卻后，由底部循環(huán)回至一級結(jié)晶器內(nèi)。上層澄清母液溢流至母液回收罐，六氟磷酸鋰晶漿從結(jié)晶器底部出。結(jié)晶循環(huán)冷卻器采用管殼式，冷媒為乙醇，冷卻器冷卻溫度為-35℃。

75.（4）六氟磷酸鋰分離：來自結(jié)晶器底部的晶漿經(jīng)過離心機分離固液后，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器中，打開干燥器夾套的熱源介質(zhì)進口開關(guān)，用來自五氟化磷發(fā)生器的降溫熱源加熱濕料。打開真空裝置維持干燥器壓力為0.05 mpa，操作溫度55℃，操作時間6h，最終得到干燥六氟磷酸鋰成品，晶體純度99.95 wt%，收率98.4%，晶體顆粒度集中在200-450um。

76.（5）母液循環(huán)：將結(jié)晶器頂部清液及離心機分離出的母液送至母液回收罐內(nèi)，加入氟化鋰85kg/h，攪拌均勻后，母液回收罐中的循環(huán)母液在熱耦合換熱器中與來自干燥器出口熱水換熱后，送至反應槽反應。

77.（6） 尾氣處理：將五氟化磷吸收塔的尾氣收集后，經(jīng)過壓縮機將尾氣壓力壓縮至2.4 mpa，然后冷凝至-15℃，未冷凝的氣體進入尾氣精餾塔，塔板數(shù)為35塊，塔頂操作溫度-20℃，塔底操作溫度114℃，操作壓力1.6 mpa，回流比為4。精餾塔塔頂出的不凝汽經(jīng)過2級水洗塔（附圖中僅以1級示例）水洗，水洗塔板數(shù)為11塊，操作溫度35℃，操作壓力0.15 mpa。剩余尾氣經(jīng)過1級堿洗塔堿洗，堿液為15%koh溶液，操作溫度40℃，操作壓力0.12 mpa，塔板數(shù)15塊。最終尾氣氟化氫濃度0.07mg/m3，氟化氫綜合消耗為：790kg氟化氫/1噸六氟磷酸

鋰。

78.本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。技術(shù)特征：

1.一種制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其包括五氟化磷發(fā)生裝置、六氟磷酸鋰制備裝置、結(jié)晶裝置以及分離干燥裝置，其特征在于：所述五氟化磷發(fā)生裝置包括發(fā)生器，發(fā)生器上設有氟化氫進口、五氯化磷進口和氣相出口，發(fā)生器內(nèi)設有攪拌器和冷卻盤管，外置內(nèi)氣相回流冷卻器；所述六氟磷酸鋰制備裝置包括反應槽，反應槽內(nèi)設有微納米氣泡反應器，微納米氣泡反應器包括間隔設置的兩個發(fā)生主體，兩個發(fā)生主體通過連接件固定連接，兩個發(fā)生主體相互靠近的壁面之間具有間隙，該間隙內(nèi)具有氣泡發(fā)生界面，發(fā)生主體上開設有液相通道和氣相通道，液相通道的出口和氣相通道的出口均與所述間隙連通且朝向氣泡發(fā)生界面，液相通道和氣相通道均位于同一個發(fā)生主體上，或者液相通道和氣相通道分別位于兩個發(fā)生主體上，或者兩個發(fā)生主體上均有氣相通道和液相通道；當液相通道和氣相通道分別位于兩個發(fā)生主體上時，液相通道和氣相通道的出口相互錯開；當兩個發(fā)生主體上均有氣相通道和液相通道時，兩個發(fā)生主體上的液相通道的出口正對設置；液相通道和氣相通道的進口處分別設有液相管接口和氣相管接口，發(fā)生器的氣相出口通過管道與氣相通道的進口連接；所述結(jié)晶裝置包括結(jié)晶器，結(jié)晶器的進料口與反應槽底部的液體出口通過管道連接，結(jié)晶器頂部設有料液回收口，料液回收口通過管道連接有母液回收罐，結(jié)晶器為連續(xù)操作；所述母液回收罐上設有氟化氫進口和氟化鋰進口，母液回收罐通過管道與微納米氣泡反應器的液相通道的進口連接；所述分離干燥裝置包括離心機和干燥器，離心機的進料口與結(jié)晶器的出料口連接，離心機的出液口上連接有通入到母液回收罐內(nèi)的管道，離心機的晶漿出口與干燥器的進口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)還包括尾氣回收裝置，尾氣回收裝置包括五氟化磷吸收塔，五氟化磷吸收塔內(nèi)設有噴淋器，反應槽上設有與五氟化磷吸收塔連接的氣體出口和回收液進口，五氟化磷吸收塔底部的排液口通過管道與反應槽的回收液進口連接，反應槽上的氣體出口與五氟化磷吸收塔的進氣口連接，反應槽和結(jié)晶器之間的管道上并聯(lián)有與噴淋器連接的循環(huán)管道；所述反應槽和結(jié)晶器之間的管道上設有母液吸收循環(huán)泵和吸收循環(huán)冷卻器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述尾氣回收裝置還包括尾氣壓縮機、尾氣冷凝器、尾氣精餾塔、尾氣水洗塔和尾氣堿洗塔，五氟化磷吸收塔的排氣口與尾氣壓縮機連接增壓，增壓后的尾氣與尾氣冷凝器的進口連接，尾氣冷凝器上連接有氟化氫收集罐，尾氣冷凝器的出口與尾氣精餾塔的氣體進口連接，尾氣精餾塔的排液口與氟化氫收集罐連接，氟化氫收集罐通過管道與發(fā)生器的氟化氫進口連接；尾氣精餾塔的氣體出口與尾氣水洗塔的氣體進口連接，尾氣水洗塔的氣體出口與尾氣堿洗塔的氣體進口連接，尾氣水洗塔和尾氣堿洗塔的底部分別連接有水洗罐和堿洗罐，水洗罐通過水洗循環(huán)管道與尾氣水洗塔內(nèi)的液體分布器連接，堿洗罐通過堿洗循環(huán)管道與尾氣堿洗塔內(nèi)的液體分布器連接，水洗循環(huán)管道和堿洗循環(huán)管道上分別設有水洗循環(huán)泵和堿洗循環(huán)泵，尾氣堿洗塔塔頂?shù)呐艢饪谏线B接有氣體排出管道，氣體排出管道上設有尾氣風機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)生器外部設有夾套冷卻，發(fā)生器的外夾套設有冷卻液進口和冷卻液出口；所述發(fā)生器為立式結(jié)構(gòu)，發(fā)生器內(nèi)

位于攪拌器的上部位置處設有冷卻盤管，冷卻盤管的進口和出口均位于發(fā)生器的外部；發(fā)生器內(nèi)的上部設有液體分布器和/或者發(fā)生器內(nèi)的底部設有氣體分布器；發(fā)生器的氣相出口和反應槽之間的管道上設有氣相回流冷卻器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述干燥器外部設有夾套，干燥器的夾套上設有熱源介質(zhì)進口和熱源介質(zhì)出口，發(fā)生器夾套上的冷卻液出口通過管道連接在干燥器夾套的熱源介質(zhì)進口上；母液回收罐和反應槽之間的管路上設有熱耦合換熱器，干燥器夾套的熱源介質(zhì)出口和發(fā)生器夾套上的冷卻液進口分別連接在熱耦合換熱器的冷媒進口和冷媒出口上，形成完整熱耦合系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述結(jié)晶裝置包括兩個以上的連續(xù)結(jié)晶器，每個結(jié)晶器上均連接有結(jié)晶循環(huán)冷卻器和結(jié)晶循環(huán)泵，各結(jié)晶器并聯(lián)或串聯(lián)；當結(jié)晶器依次串聯(lián)時，相鄰兩個結(jié)晶器中，上一個結(jié)晶器的出料口通過管道與下一個結(jié)晶器的進料口連接，下一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒出口，連接到上一個結(jié)晶器所連接的結(jié)晶循環(huán)冷卻器的冷媒入口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于：所述結(jié)晶器采用dtb或olso結(jié)晶器；所述結(jié)晶循環(huán)冷卻器采用板式或螺旋板式或管殼式或纏繞管式或套管式，結(jié)晶循環(huán)冷卻器中的冷媒采用水、乙醇、乙二醇、丙二醇、硅油中的一種或多種。8.一種制備六氟磷酸鋰的工藝方法，其特征在于，其包括以下工藝步驟：（1）五氟化磷發(fā)生：先將固體五氯化磷投入發(fā)生器中，再將高純氟化氫液體或氣體噴入，在發(fā)生器內(nèi)反應生成五氟化磷和氯化氫氣體；（2）六氟磷酸鋰制備：將步驟（1）中生成的五氟化磷氣體通入微納米氣泡反應器的氣相通道中，將含有氟化鋰的循環(huán)母液通入微納米氣泡反應器的液相通道中，五氟化磷與循環(huán)母液在納米氣泡噴頭中形成微納米氣泡并且進行吸收反應，生成六氟磷酸鋰；（3）六氟磷酸鋰連續(xù)結(jié)晶：將步驟（2）中含有六氟磷酸鋰的反應液輸送至結(jié)晶裝置，含有六氟磷酸鋰的反應液在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，結(jié)晶器內(nèi)上部為澄清母液，下部為六氟磷酸鋰晶漿；（4）母液循環(huán)：將步驟（4）中的澄清母液送至母液回收罐，在母液回收罐中添加氟化鋰和氟化氫，母液回收罐中液體作為循環(huán)母液通入到入微納米氣泡反應器的液相通道中；（5）離心干燥：將步驟（4）中的六氟磷酸鋰晶漿送至離心機，用離心機將六氟磷酸鋰晶漿進一步固液分離，將離心機分離出的液體送至母液回收罐，六氟磷酸鋰濕料進入干燥器，干燥后獲得六氟磷酸鋰產(chǎn)品。9.根據(jù)權(quán)利要求8述的制備六氟磷酸鋰的工藝方法，其特征在于：所述制備六氟磷酸鋰的工藝方法還包括以下尾氣處理步驟，尾氣處理步驟為：s1.將反應槽中未被吸收的五氟化磷氣體通入五氟化磷吸收塔的氣體進口，將反應槽中部分循環(huán)母液通入五氟化磷吸收塔的噴淋器，五氟化磷氣體在塔內(nèi)與循環(huán)母液逆流吸收，所得的反應液由五氟化磷吸收塔塔底排入到反應槽；s2.將五氟化磷吸收塔塔頂排出的氣體通入到壓縮機增壓，然后進入尾氣冷凝器，經(jīng)尾氣冷凝器冷凝得到的氟化氫收集到氟化氫收集罐中；s3. 將尾氣冷凝器未冷凝的氣體通入尾氣精餾塔中，將尾氣精餾塔塔底產(chǎn)生的氟化氫收集到氟化氫收集罐中，將氟化氫收集罐中收集的氟化氫作為反應液體通入發(fā)生器；

s4.將尾氣精餾塔塔頂排出的氣體依次經(jīng)水洗塔水洗、堿洗塔堿洗后排出。10.根據(jù)權(quán)利要求8述的制備六氟磷酸鋰的工藝方法，其特征在于：步驟（1）采用的發(fā)生器和步驟（5）采用的干燥器均為帶有夾套的結(jié)構(gòu)，步驟（1）進行時將冷卻介質(zhì)通入反應器的夾套中，反應器夾套的冷卻介質(zhì)吸熱后通入干燥器的夾套內(nèi)作為干燥熱源，干燥器夾套內(nèi)的冷卻介質(zhì)放熱后通入熱耦合換熱器中作為冷媒，同時將母液循環(huán)槽中的循環(huán)母液通入熱耦合換熱器中作為熱媒，冷媒吸收循環(huán)母液的熱量后進入反應器的夾套和冷卻盤管中，循環(huán)母液降溫后通入反應槽。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)及工藝方法，制備六氟磷酸鋰的系統(tǒng)包括五氟化磷發(fā)生裝置，用于生產(chǎn)反應所需的五氟化磷氣體；六氟磷酸鋰制備裝置，用于生產(chǎn)六氟磷酸鋰；結(jié)晶裝置，用于將溶質(zhì)六氟磷酸鋰轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)；分離干燥裝置，用于六氟磷酸鋰與母液的分離及干燥；尾氣回收裝置，用于系統(tǒng)回收和處理尾氣。本發(fā)明的原料氟化氫可用液體及氣體，適用性廣；五氟化磷與含氟化鋰的母液經(jīng)過微納米氣泡反應器反應，形成微納米鼓泡，使得反應槽中的反應為連續(xù)反應，將高壓的反應降低到常壓進行，大大加快反應速度，降低了反應壓力和溫度，提高了反應效率。尾氣處理的副產(chǎn)物為鹽酸，能提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝佳華 張揚 楊盼 高云山 王健 劉應慶 郭雨瀟

受保護的技術(shù)使用者：南京佳華工程技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.30

技術(shù)公布日：2022/7/8