用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置的製作方法
2023-05-26 23:35:16
本實用新型涉及機械領域，更具體地涉及用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置。
背景技術：
高純度氟化鹽(如氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀)具有重要的應用價值。例如，高純氟化鋰不僅可應用於一些傳統應用領域，還可以應用於一些新的領域，例如將其應用於合成六氟磷酸鋰的原料、遠距離通信光纖材料等。高純氟化鋰的製備技術主要包括直接製備法、離子交換製備法、萃取製備法等。
目前，製備高純氟化鹽的淨化設備，存在真空系統中的真空泵易腐蝕的問題。一種解決方案是選用耐HF腐蝕的真空螺杆泵，雖然可以解決真空泵的腐蝕問題，但其造價昂貴。另一種方案是選用普通的真空泵，要定期更換真空泵，同樣也增加生產成本。
因此，本領域尚缺乏有效克服高純氟化鹽的淨化設備中真空泵易腐蝕的問題的方法和設備，因此本領域迫切需要開發新的有效減少或消除高純氟化鹽的淨化設備中真空泵腐蝕現象的技術。
技術實現要素：
本實用新型的目的就是提供一種可有效少或消除高純氟化鹽的淨化設備中真空泵腐蝕現象的設備。
在本實用新型的第一方面，提供了一種價格低廉且保護真空泵不被腐蝕的過濾腐蝕性氣體良好的裝置。
一種用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置，其特徵在於，所述真空系統過濾裝置包括：
過濾罐；
用於將來自氟化鹽淨化設備的待過濾氣體引入所述過濾罐的進氣管，所述進氣管在所述過濾罐內的一端設有進氣口；
用於將經過濾的氣體排出所述過濾罐的排氣管，所述排氣管在所述過濾罐內的一端設有排氣口，並且所述排氣管的另一端與真空泵相連通；
裝載於所述過濾罐中的用作過濾材料的矽膠顆粒；
以及用於密封所述過濾罐的封蓋；
其中，所述排氣管設有用於阻擋矽膠顆粒吸入真空泵的過濾網。
所述排氣口一端浸沒於矽膠顆粒中。
在所述過濾罐中，矽膠顆粒的高度h1與所述過濾罐高度h0之比h1/h0≥1/2。
較佳地，矽膠顆粒的高度h1與所述過濾罐高度h0之比h1/h0≥2/3。
更佳地，矽膠顆粒的高度h1與所述過濾罐高度h0之比h1/h0≥3/4。
在所述過濾罐中，矽膠顆粒的總體積V1與所述過濾罐的內部容積V0之比V1/V0≥1/2。
在另一優選例中，在所述過濾罐中，矽膠顆粒的總體積V1與所述過濾罐的內部容積V0之比V1/V0≥2/3，更佳地V1/V0≥3/4。
所述真空系統過濾裝置具有選自下組的一個或多個特徵：
所述過濾罐的容積為10～100L
所述的進氣管的內徑d1為10-100cm；所述的排氣管的內徑d1為2-20cm。
在另一優選例中，所述的進氣管的內徑d1和/或所述排氣管的管徑d2之比d1/d2為0.5-2.0,較佳地，0.8-1.25。
所述的進氣管、所述的排氣管和所述的封蓋是一體的。
在所述封蓋與過濾罐之間用於密封的氟橡膠密封圈。
所述進氣口與所述封蓋內表面的距離D1≤20mm(較佳地≤15mm，更佳地10mm)；和/或所述排氣口與所述密封蓋內罐底導的距離D2滿足以下公式：5mm≤D2≤50mm，較佳地10mm≤D2≤20mm。
在另一優選例中，所述的過濾罐還設有矽膠顆粒入口和/或矽膠顆粒排放口。
所述的過濾網設置於所述排氣管的浸沒於矽膠顆粒的管段。
在另一優選例中，所述進氣管與淨化罐之間還設有匯總管，所述匯總管用於將來自多個所述罐的待過濾氣體匯總至所述的進氣管。
一種氟化鹽淨化設備，其特徵在於，所述的氟化鹽淨化設備包括熔煉罐、淨化罐、加壓式儲存罐及倒出式儲存罐，與所述罐的排氣管相連通的如權利要求1所述的用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置，以及與所述真空系統過濾裝置的排氣管相連通的真空泵。
應理解，在本實用新型範圍內中，本實用新型的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限於篇幅，在此不再一一累述。
附圖說明
圖1是本實用新型一個實例中的矽膠過濾裝置縱剖面構造圖。
圖2是本實用新型一個實例中的真空系統示意圖。
各附圖，各標示如下：
1-真空泵；
2-真空壓差閥；
3-真空閥；
4-矽膠過濾裝置排氣管；
5-矽膠過濾裝置進氣管；
6-淨化罐；
7-矽膠過濾裝置；
8-熔煉罐；
9-封蓋；
10-過濾罐；
11-過濾網；
12-矽膠顆粒；
13-氟橡膠密封圈；
14-匯總管；
16-排氣通路的閥門；
21-進氣口；
22-排氣口。
具體實施方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，通過大量篩選，首次開發了一種用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置。該過濾設備為具有特定結構的矽膠過濾裝置，該過濾裝置可大幅減少氫氟酸(HF)、水蒸氣等對真空系統造成腐蝕的成分所造成的腐蝕，從而大幅降低生產成本。在此基礎上完成了本發明。
術語
如本文所用，術語「氟化鹽」包括氟與鹼金屬或鹼土金屬的化合物，代表性的例子包括(但並不限於)：氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、或其組合。
如本文所用，術語「矽膠過濾裝置」、「用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置」、「本實用新型的真空系統過濾裝置」等可互換使用。
真空系統過濾裝置
本實用新型提供了一種用於氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置，它是一種具有特定結構的矽膠過濾裝置。
典型地，在本實用新型中，在原有的真空系統中，增加了該矽膠過濾裝置，其中，該矽膠過濾裝置的進氣口與被抽成真空的罐子相連，排氣口與閥門，真空泵連接。當抽真空時，HF、水蒸氣、氫氟酸先經過該矽膠過濾裝置，利用矽膠的強吸附作用以及矽膠與氫氟酸的化學反應的特性，將HF、水蒸氣、氫氟酸吸收掉，以消除或減弱對真空泵及閥門的損壞。
典型地，本實用新型的用於高純氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置，是在真空系統中，增加了一個過濾裝置，其中，在過濾罐內裝入一定量的矽膠顆粒，以利於吸收HF、水蒸氣等腐蝕性氣體或氫氟酸，消除或減弱HF等氣體或氫氟酸對真空系統中的真空泵等元件損壞，延長真空元件的使用壽命，從而減少了生產設計成本。
在另一優選例中，在(a)罐體的排氣通路的閥門、(b)真空泵之前加上該矽膠過濾裝置。
在另一優選例中，所述矽膠過濾裝置設有進氣口和排氣口。
在另一優選例中，在過濾罐內裝入至少2/3或3/4過濾罐體積的矽膠顆粒(按矽膠顆粒的表觀體積計)。
在本實用新型中，該矽膠過濾裝置的進氣口道伸入罐內的距離沒有特別限制，通常為≤20mm，較佳地≤15mm，更佳地10mm。
在本實用新型中，該矽膠過濾裝置的排氣管道口距罐底的距離沒有特別限制，通常為≤50mm，較佳地≤30mm，更佳地20mm，如10-20mm。
在另一優選例中，該矽膠過濾裝置的排氣口裝有過濾網，防止抽真空時，把矽膠顆粒吸入泵內，損壞泵。所述的過濾網的網孔應小於矽膠顆粒的粒徑，通常，所述的過濾網的網孔為80目，100目或更小。
在另一優選例中，該矽膠過濾裝置採用氟橡膠密封。
本發明的矽膠過濾裝置是一種可用於氟化鹽熔煉、淨化過程的，有效減少HF、水蒸氣、氫氟酸等腐蝕性氣體對真空系統元件腐蝕損壞的矽膠過濾裝置。
氟化鹽淨化設備
本實用新型還提供了一種氟化鹽淨化設備，所述的淨化設備配有本實用新型所述的真空系統過濾裝置。
通常，所述的高純度氟化鹽淨化設備包括：
(i)熔煉罐、淨化罐、加壓式儲存罐、倒出式儲存罐；
(ii)與所述罐的排氣管相連通的本實用新型所述的的真空系統過濾裝置；以及
(iii)與所述真空系統過濾裝置的排氣管相連通的真空泵。
本實用新型的主要優點包括：
(a)採用在真空泵和閥門之前加入該過濾裝置，提前把腐蝕性氣體吸收掉，從而大幅減弱或消除對真空系統元件的損壞。
(b)降低生產和設備成本。
(c)矽膠顆粒不僅對HF的吸附效果強，而且不易再次釋放HF。
(d)矽膠顆粒的更換非常方便，減少了維護時間和成本。
因此，本實用新型有效解決HF、水蒸氣、氫氟酸對真空系統的腐蝕問題，減少了生產成本。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外，附圖為示意圖，因此本發明裝置和設備的並不受所述示意圖的尺寸或比例限制。
實施例1
真空系統過濾裝置
本實施例的真空系統過濾裝置如圖1所示。
如圖1所示，該矽膠過濾裝置主要由矽膠過濾裝置排氣管4、矽膠過濾裝置進氣管5、封蓋9、過濾罐10、過濾網11、矽膠顆粒12、氟橡膠密封圈13等組成。
其中，所述排氣管4設有排氣口22；所述進氣管5設有進氣口21。
結合圖1，在氟化鹽熔煉和淨化過程中，會有一定量的HF、水蒸氣、氫氟酸進入到真空系統中，在淨化罐6、熔煉罐8與真空系統之間加入矽膠過濾裝置7可以有效的除去這些腐蝕性氣體或液體，消除或減少對真空系統的腐蝕性損壞。
實施例2
高純度氟化鹽淨化設備
本實施例的高純度氟化鹽淨化設備如圖2所示。
在圖2所示的高純度氟化鹽淨化設備中，本實用新型矽膠過濾裝置7(例如實施例1中的真空系統過濾裝置)的排氣口4通過法蘭(如KF快卸法蘭)與真空閥3相連接，真空閥3再與真空壓差閥2連接，最後將真空泵1連接到真空壓差閥2上；將矽膠過濾裝置7的進氣口5與淨化罐6和熔煉罐8(罐子的數量可以為1個、2個、3個或多個)相連接。
當有兩個或多個罐子時，可通過匯總管14將各罐體的氣體匯總於進氣管5。
此外，在罐體的排氣通路上，可設有閥門16。
本實用新型採用了特定結構的矽膠過濾裝置，設計巧妙、易於實現，既減少了生產成本，又保護了環境，特別適用作高純氟化鹽淨化設備的真空系統過濾裝置，尤其是含有HF、水蒸氣等腐蝕性氣體或氫氟酸的系統。
在本實用新型提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本實用新型的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。