本發(fā)明屬于能源、化工領(lǐng)域，特別涉及一種制備釩電池高純電解液的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)化石燃料一直是主要的能源來源，由于長期開采和大量使用，面臨資源枯竭的問題，同時(shí)也帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。風(fēng)能、水能、太陽能、潮汐能等清潔的可再生能源的開發(fā)與利用逐漸引起人類社會(huì)重視。但是可再生能源存在固有的間歇性，現(xiàn)有的能源管理系統(tǒng)難以有效利用。

能量儲(chǔ)存技術(shù)是解決這類問題的方法之一。在各式各樣的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)中，全釩液流電池(VRB)是一種引人注目的能量儲(chǔ)存裝置。VRB最大的優(yōu)勢(shì)是它的靈活性——功率和儲(chǔ)能容量是獨(dú)立的。VRB的功率決定于電池單元的數(shù)量和電池單元有效電極面積，而儲(chǔ)能容量決定于電解液中的活性物質(zhì)的濃度及電解液體積。每個(gè)電池單元由兩個(gè)極室(正極室和負(fù)極室)組成，中間被質(zhì)子交換膜分開。電解液即釩的硫酸鹽溶液用于存儲(chǔ)能量。當(dāng)電解液流經(jīng)電池單元時(shí)，在正負(fù)極室分別發(fā)生V(IV)/V(V)和V(II)/V(III)氧化還原反應(yīng)。釩電解液是全釩液流電池至關(guān)重要的組成部分。

釩電池新電堆配置時(shí)一般采用V(III)和V(IV)濃度比1:1混合電解液，即電解液中釩離子的平均價(jià)態(tài)為3.5。該種電解液可以直接加入正負(fù)極室使用，操作簡單。釩電解液純度對(duì)電池性能起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)電解液中雜質(zhì)濃度較高時(shí)，會(huì)帶來以下問題：(1)雜質(zhì)離子與釩離子存在競爭反應(yīng)，降低電池效率。(2)在正極室，雜質(zhì)離子在石墨氈電極上沉積，阻塞石墨氈空隙，降低石墨氈比表面積，進(jìn)而影響充放電效率。(3)在負(fù)極室，雜質(zhì)離子會(huì)響析氫過電位，氣體產(chǎn)生影響電池內(nèi)部的壓力平衡。(4)雜質(zhì)離子降低質(zhì)子交換膜的壽命。(5)雜質(zhì)離子影響釩離子的穩(wěn)定，導(dǎo)致電解液過早老化。

釩電解液的活性是指電解液中能用于充放電的有效釩離子濃度，由于電解液中的釩離子受溫度、雜質(zhì)等影響會(huì)形成氧橋鍵，發(fā)生縮聚，降低電化學(xué)活性。提高釩電解液活性可以有效提高釩資源利用效率，降低釩電池成本。

VRB電解液的制備方法有以下幾種：(1)VOSO₄方法：美國專利US849094公 開一種由VOSO₄溶于硫酸溶液，再通過電化學(xué)調(diào)整價(jià)態(tài)制備V(III)和V(IV)濃度比1:1的混合電解液。該種方法存在的主要問題是VOSO₄制作工藝比較復(fù)雜，且價(jià)格高，不利于在VRB中大規(guī)模推廣使用；VOSO₄難以實(shí)現(xiàn)高度純化，以這種工藝配置的電解液含雜質(zhì)較多；需要電化學(xué)處理以調(diào)整V(III)和V(IV)濃度比1:1，使電解液中釩離子平均價(jià)態(tài)為3.5。(2)化學(xué)還原法：中國專利CN101562256公開了一種在V₂O₅和硫酸溶液混合體系中加入乙二酸、丁醛等還原劑，在50-100℃保溫0.5-10小時(shí)，化學(xué)還原制備出V(III)和V(IV)混合的釩電解液。該種方法主要問題是還原程度不易精確控制；現(xiàn)有工藝制備的V₂O₅難以實(shí)現(xiàn)高度純化，以這種工藝配置的電解液含雜質(zhì)較多；添加還原劑會(huì)引入新的雜質(zhì)進(jìn)入釩電解液體系，影響電解液純度。(3)電解法：國際PCT專利AKU88/000471介紹了將V₂O₅活化后加入硫酸溶液，通過恒電流電解制備V(III)和V(IV)濃度比1:1的混合的釩電解液。電解法制備釩電解液適合大規(guī)模電解液生產(chǎn)，但是需要進(jìn)行前期的活化處理，需要額外的電解裝置及消耗電能；同樣存在電解液雜質(zhì)較多的問題(4)溶解低價(jià)釩氧化物的方法：中國專利CN101728560A公布了以高純V₂O₃為原料，在80～150℃溫度下，溶于1:1的稀硫酸中，制備V₂(SO₄)₃溶液用于負(fù)極電解液。該種工藝主要的問題是在80～150℃溫度下操作，V(III)釩離子水合物易形成氧橋鍵而產(chǎn)生縮聚，導(dǎo)致電解液活性降低，缺少活化步驟；該種方法只能用于制備負(fù)極電解液，適用面較窄；專利采用的工業(yè)高純V₂O₃，全釩含量為67％，相當(dāng)于98.5％的純度，仍然含有很多雜質(zhì)離子。中國專利CN102468509A公開了一種釩電池電解液的制備方法，以偏釩酸銨和碳酸氫銨為原料，經(jīng)過200～300℃和600～700℃分段煅燒制備出V₂O₃。在50～120℃，將V₂O₃溶于稀硫酸中，反應(yīng)5～20小時(shí)，得到V₂(SO₄)₃溶液。在80～110℃，將V₂O₅溶于V₂(SO₄)₃溶液中，反應(yīng)1～3小時(shí)，得到平均釩離子濃度為3.5價(jià)的釩電池電解液。該專利中制備V₂(SO₄)₃溶液用于負(fù)極電解液。該種方法主要問題是在較高溫度下長時(shí)間溶解操作，V(III)釩離子水合物易形成氧橋鍵而產(chǎn)生縮聚，導(dǎo)致電解液活性降低，缺少活化步驟；電解液純度不高。中國專利CN103401010A公開了一種全釩液流電池電解液制備方法，將V₂O₅粉末在氫氣中還原制備V₂O₄粉末和V₂O₃粉末。將V₂O₄和V₂O₃分別溶于濃硫酸中，得到釩電池的正極和負(fù)極電解液。該專利存在的主要問題是：沒有給出具體的還原工藝，在氫氣中還原V₂O₅制備V₂O₄粉末，很容易出現(xiàn)過還原或欠還原的情況，需要精確控制才能實(shí)現(xiàn)，該專利中沒有列出精確控制還原的措施；純度較低；中國專利CN101880059A和CN102557134A公開了一生產(chǎn)高純?nèi)趸C的流 態(tài)化還原爐及還原方法，通過流化床中加入換熱內(nèi)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱；采用旋風(fēng)預(yù)熱提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)V₂O₃的高效制備。這兩件專利所述方法只適用于V₂O₃的制備，不適于其他價(jià)態(tài)的低價(jià)釩氧化物的制備，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不具備精確控制還原的功能。

綜上所述，本領(lǐng)域亟需一種能夠解決全釩液流電池電解液制備工藝和技術(shù)上的不足，以實(shí)現(xiàn)簡化制備流程、提高電解液純度及活性、提高電解液配置及使用的簡潔性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出了一種制備釩電池高純電解液的系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)簡化制備流程、提高電解液純度、提高配置電解液的簡潔性、便于運(yùn)輸。為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明制備釩電池高純電解液的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三氯氧釩儲(chǔ)罐1、液相水解裝置2、五氧化二釩加料裝置3、預(yù)熱系統(tǒng)4、還原流化床5、燃燒室6、冷卻系統(tǒng)7、二次冷卻系統(tǒng)8、低價(jià)釩氧化物加料裝置9、溶解反應(yīng)釜10、活化裝置11；

所述液相水解裝置2包括液相水解反應(yīng)罐2-1和洗滌過濾器2-2；

所述五氧化二釩加料裝置3包括五氧化二釩料倉3-1和五氧化二釩螺旋加料器3-2；

所述預(yù)熱系統(tǒng)4包括文丘里預(yù)熱器4-1、一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2、二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3、布袋除塵器4-4；

所述還原流化床5包括進(jìn)料器5-1、床體5-2、排料器5-3、氣體加熱器5-4、氣體凈化器5-5、第一旋風(fēng)分離器5-6；

所述冷卻系統(tǒng)7包括文丘里冷卻器7-1、旋風(fēng)冷卻器7-2、第二旋風(fēng)分離器7-3；

所述低價(jià)釩氧化物加料裝置9包括低價(jià)釩氧化物料倉9-1和低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2；

所述三氯氧釩儲(chǔ)罐1底部的出料口與所述液相水解反應(yīng)罐2-1的氯化物進(jìn)料口通過管道相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的潔凈水入口與潔凈水總管通過管道相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的酸氣出口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的漿料出口與所述洗滌過濾器2-2的漿料入口通過管道相連；所述洗滌過濾器2-2的清水入口與潔凈水總管相連；所述洗滌過濾器2-2的洗滌液出口與廢水處理系統(tǒng)通過管 道相連；所述洗滌過濾器2-2的固體物料出口與所述五氧化二釩料倉3-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述五氧化二釩料倉3-1底部的出料口與所述五氧化二釩螺旋加料器3-2的進(jìn)料口相連接；所述五氧化二釩螺旋加料器3-2的出料口與所述文丘里預(yù)熱器4-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述文丘里預(yù)熱器4-1的進(jìn)氣口與所述燃燒室6的出氣口通過管道相連；所述文丘里預(yù)熱器4-1的出氣口與所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2的進(jìn)氣口通過管道相連；所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的出氣口與所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)氣口通過管道相連；所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3的出氣口與所述布袋除塵裝置4-4的進(jìn)氣口通過管道相連；所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱4-3的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述布袋除塵裝置4-4的出氣口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述布袋除塵裝置4-4的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述進(jìn)料器5-1的松動(dòng)風(fēng)入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述進(jìn)料器5-1的出料口與所述床體5-2的進(jìn)料口通過管道相連；所述床體5-2的進(jìn)氣口與所述氣體加熱器5-4的出氣口通過管道相連；所述氣體加熱器5-4的進(jìn)氣口與所述第二旋風(fēng)分離器7-3的出氣口及所述氣體凈化器5-5的出氣口通過管道相連；所述氣體加熱器5-4的助燃風(fēng)入口與壓縮空氣總管相連；所述氣體加熱器5-4的燃料入口與燃料總管相連；所述氣體凈化器5-5的進(jìn)氣口與還原氣體總管相連；所述床體5-2的出料口與所述排料器5-3的進(jìn)料口通過管道相連；所述排料器5-3的松動(dòng)風(fēng)入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述排料器5-3的出料口與所述文丘里冷卻器7-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述床體5-2的出氣口與所述第一旋風(fēng)分離器5-6的進(jìn)氣口通過管道相連；所述第一旋風(fēng)分離器5-6的出料口與所述排料器5-3的進(jìn)料口通過管道相連；所述第一旋風(fēng)分離器5-6的出氣口與所述燃燒室6的進(jìn)氣口通過管道相連；

所述燃燒室6的助燃風(fēng)入口與壓縮空氣總管相連；所述燃燒室6的氣體出口與所述文丘里預(yù)熱器的氣體入口通過管道相連；

所述文丘里冷卻器7-1的氣體入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述文丘里冷卻器7-1的出氣口與所述旋風(fēng)冷卻器7-2的進(jìn)氣口通過管道相連；所述旋風(fēng)冷卻器7-2的出氣口與所述第二旋風(fēng)分離器7-3的進(jìn)氣口通過管道相連；所述旋風(fēng)冷卻器7-2的出料口與所述二級(jí)冷卻裝置8的進(jìn)料口通過管道相連；所述第二旋風(fēng)分離器7-3的氣體出口 與所述氣體加熱器5-4的氣體入口通過管道相連；所述第二旋風(fēng)分離器7-3的排料口與所述二級(jí)冷卻裝置8的進(jìn)料口通過管道相連；

所述二級(jí)冷卻裝置8的排料口與所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述二級(jí)冷卻裝置8的工藝水入口與工藝水總管通過管道相連；所述二級(jí)冷卻裝置8的出水口與水冷卻系統(tǒng)通過管道相連；

所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1底部的出料口與所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2的進(jìn)料口相連接；所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2的出料口和與所述溶解反應(yīng)釜10的進(jìn)料口通過管道相連接；

所述溶解反應(yīng)釜10的潔凈水入口與潔凈水總管通過管道相連；所述溶解反應(yīng)釜10的濃硫酸入口與濃硫酸總管通過管道相連；所述溶解反應(yīng)釜10的氣體出口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述溶解反應(yīng)釜10的初級(jí)電解液出口與所述活化裝置11的初級(jí)電解液入口通過管道相連。

本發(fā)明的基于上述系統(tǒng)的制備釩電池高純電解液的方法，包括以下步驟：

所述三氯氧釩儲(chǔ)罐1中的三氯氧釩液體通過管道進(jìn)入所述液相水解反應(yīng)罐2-1后與來自潔凈水總管的潔凈水發(fā)生水解沉淀，形成五氧化二釩沉淀與鹽酸溶液的混合漿料；產(chǎn)生的酸氣通過管道送入尾氣處理系統(tǒng)；漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料；洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)；五氧化二釩沉淀送入所述五氧化二釩料倉3-1中；

所述五氧化二釩料倉3-1中的五氧化二釩沉淀依次經(jīng)所述五氧化二釩螺旋加料器3-2、所述文丘里預(yù)熱器4-1，進(jìn)入所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2中，與所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3和所述布袋除塵裝置4-4回收的細(xì)粉一同經(jīng)所述進(jìn)料器5-1進(jìn)入所述床體5-2中；來自于凈化氮?dú)饪偣艿膬艋獨(dú)庖来谓?jīng)過所述文丘里冷卻器7-1、所述旋風(fēng)冷卻器7-2、所述第二旋風(fēng)分離器7-3與來自于所述氣體凈化器5-5的凈化還原氣體匯合，一同經(jīng)所述氣體加熱器5-4預(yù)熱后，送入所述床體5-2中使五氧化二釩粉體物料維持流態(tài)化，并使之發(fā)生還原，得到釩平均價(jià)態(tài)為3.5的低價(jià)釩氧化物粉體和還原煙氣；

低價(jià)釩氧化物依次經(jīng)所述排料器5-3和所述文丘里冷卻器7-1進(jìn)入所述旋風(fēng)冷卻器7-2中，與所述第二旋風(fēng)分離器7-3回收的細(xì)粉一同經(jīng)所述二級(jí)冷卻裝置8、所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1、所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2進(jìn)入所述溶解反應(yīng)釜10中與來自于潔凈水總管的潔凈水、濃硫酸總管的濃硫酸發(fā)生溶解反應(yīng)得到初級(jí)電解 液，產(chǎn)生的酸霧氣體送尾氣處理系統(tǒng)，初級(jí)電解液經(jīng)所述活化裝置11活化后，得到釩電池高純電解液；

產(chǎn)生的還原煙氣經(jīng)所述第一旋風(fēng)分離器5-6除塵后，與助燃風(fēng)一起送入所述燃燒室6中，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖来芜M(jìn)入所述文丘里預(yù)熱器4-1、所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2、所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3，經(jīng)所述布袋除塵器4-4除塵后送入尾氣處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的特征之一在于：所述還原流化床的床體為矩形多倉的形式，內(nèi)置豎直擋板。

本發(fā)明的特征之二在于：所述三氯氧釩原料純度為99％～99.9999％，即2N～6N。

本發(fā)明的特征之三在于：在所述液相水解反應(yīng)罐2-1內(nèi)，加入潔凈水與三氯氧釩的質(zhì)量比為0.5～20，操作溫度30～90℃。

本發(fā)明的特征之四在于：通入還原氣體凈化器5-5中的還原氣體是氫氣或煤氣。

本發(fā)明的特征之五在于：在還原流化床主體5-2內(nèi)，還原的操作溫度為300～700℃，還原氣體經(jīng)所述凈化器5-5凈化后，有機(jī)物含量小于1mg/Nm³，固體顆粒總含量小于2mg/Nm³，通入氮?dú)馀c還原氣體的混合氣體中還原氣體積分?jǐn)?shù)為10％～90％，粉料的平均停留時(shí)間為20～120min。

本發(fā)明的特征之六在于：所述溶解反應(yīng)釜10中，配加的潔凈水電阻率不低于12.0MΩ·cm，濃硫酸為電子級(jí)濃硫酸，溶解溫度為30～90℃。

本發(fā)明的特征之七在于：所述釩電解液是V(III)和V(IV)釩離子摩爾濃度比為1:1混合電解液，釩離子的平均價(jià)態(tài)為3.5，可以直接用于全釩液流電池新電堆。

本發(fā)明的特征之八在于：在所述活化裝置11中，采用紫外線的方式活化釩離子，溶解活化時(shí)間為30～300分鐘，溶解活化溫度為20～45℃，功率密度為10～300W/m³。

本發(fā)明生產(chǎn)得到的電解液高純度，高活性，電解液裝配簡潔，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)：

(1)高純度：選用易于高度提純的三氯氧釩為原料，純度為2N～6N的高純度的三氯氧釩易于獲得。以5N三氯氧釩為例，通過本發(fā)明可以制備純度4N5(即純度99.995％)的低價(jià)釩氧化物，進(jìn)而配制出高純釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于5ppm；

(2)液相水解：操作簡單，便于工業(yè)化運(yùn)用；

(3)實(shí)現(xiàn)流化床高溫尾氣與高溫還原產(chǎn)物的熱量利用：通過還原流化床高溫尾氣燃燒預(yù)熱粉釩物料回收高溫尾氣的顯熱和潛熱，通過還原產(chǎn)物與流化氮?dú)鈸Q熱回 收還原產(chǎn)物的顯熱，

(4)精準(zhǔn)控制還原：采用矩形多倉流化床的形式，實(shí)現(xiàn)價(jià)態(tài)精確控制還原；

(5)高活性：通過紫外線照射的方式活化釩離子，大幅度提高電解液活性；

(6)運(yùn)輸方便：本工藝生產(chǎn)電解液流程短，適用于釩電池現(xiàn)場配置，可以運(yùn)輸?shù)蛢r(jià)釩氧化物，大大降低運(yùn)輸成本；

(7)3.5價(jià)電解液：適用于釩電池新電堆配置，可以直接加入正負(fù)極室使用，操作簡單。

本發(fā)明具有生產(chǎn)能耗和操作成本低、產(chǎn)品純度高、質(zhì)量穩(wěn)定、電解液配置及裝配簡潔等優(yōu)點(diǎn)，適用于全釩液流電池電解液的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步闡釋，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明的制備釩電池高純電解液的配置示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、三氯氧釩儲(chǔ)罐；

2、液相水解裝置；

2-1、液相水解反應(yīng)罐；2-2、洗滌過濾器；

3、五氧化二釩加料裝置；

3-1、五氧化二釩料倉；3-2、五氧化二釩螺旋加料器；

4、預(yù)熱系統(tǒng)；

4-1、文丘里預(yù)熱器；4-2、一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器；

4-3、二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器；4-4、布袋除塵器；

5、還原流化床；

5-1、進(jìn)料器；5-2、床體；5-3、排料器；

5-4、氣體加熱器；5-5、氣體凈化器；5-6、第一旋風(fēng)分離器；

6、燃燒室；

7、冷卻系統(tǒng)；

7-1、文丘里冷卻器；7-2、旋風(fēng)冷卻器；7-3、第二旋風(fēng)分離器；

8、二次冷卻系統(tǒng)；

9、低價(jià)釩氧化物加料裝置；

9-1、低價(jià)釩氧化物料倉；9-2、低價(jià)釩氧化物螺旋加料器；

10、溶解反應(yīng)釜；

11、活化裝置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。值得說明的是，實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。圖1為本發(fā)明的一種制備釩電池高純電解液的系統(tǒng)及方法示意圖。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1，本實(shí)施例所使用的制備釩電池高純電解液的系統(tǒng)，包括三氯氧釩儲(chǔ)罐1、液相水解裝置2、五氧化二釩加料裝置3、預(yù)熱系統(tǒng)4、還原流化床5、燃燒室6、冷卻系統(tǒng)7、二次冷卻系統(tǒng)8、低價(jià)釩氧化物加料裝置9、溶解反應(yīng)釜10、活化裝置11；

所述液相水解裝置2包括液相水解反應(yīng)罐2-1和洗滌過濾器2-2；

所述五氧化二釩加料裝置3包括五氧化二釩料倉3-1和五氧化二釩螺旋加料器3-2；

所述預(yù)熱系統(tǒng)4包括文丘里預(yù)熱器4-1、一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2、二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3、布袋除塵器4-4；

所述還原流化床5包括進(jìn)料器5-1、床體5-2、排料器5-3、氣體加熱器5-4、氣體凈化器5-5、第一旋風(fēng)分離器5-6；

所述冷卻系統(tǒng)7包括文丘里冷卻器7-1、旋風(fēng)冷卻器7-2、第二旋風(fēng)分離器7-3；

所述低價(jià)釩氧化物加料裝置9包括低價(jià)釩氧化物料倉9-1和低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2；

所述三氯氧釩儲(chǔ)罐1底部的出料口與所述液相水解反應(yīng)罐2-1的氯化物進(jìn)料口通過管道相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的潔凈水入口與潔凈水總管通過管道相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的酸氣出口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述液相水解反應(yīng)罐2-1的漿料出口與所述洗滌過濾器2-2的漿料入口通過管道相連；所述洗滌過濾器2-2的清 水入口與潔凈水總管相連；所述洗滌過濾器2-2的洗滌液出口與廢水處理系統(tǒng)通過管道相連；所述洗滌過濾器2-2的固體物料出口與所述五氧化二釩料倉3-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述五氧化二釩料倉3-1底部的出料口與所述五氧化二釩螺旋加料器3-2的進(jìn)料口相連接；所述五氧化二釩螺旋加料器3-2的出料口與所述文丘里預(yù)熱器4-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述文丘里預(yù)熱器4-1的進(jìn)氣口與所述燃燒室6的出氣口通過管道相連；所述文丘里預(yù)熱器4-1的出氣口與所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2的進(jìn)氣口通過管道相連；所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的出氣口與所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)氣口通過管道相連；所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3的出氣口與所述布袋除塵裝置4-4的進(jìn)氣口通過管道相連；所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱4-3的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述布袋除塵裝置4-4的出氣口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述布袋除塵裝置4-4的出料口與所述進(jìn)料器5-1的進(jìn)料口通過管道相連；

所述進(jìn)料器5-1的松動(dòng)風(fēng)入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述進(jìn)料器5-1的出料口與所述床體5-2的進(jìn)料口通過管道相連；所述床體5-2的進(jìn)氣口與所述氣體加熱器5-4的出氣口通過管道相連；所述氣體加熱器的進(jìn)氣口與所述第二旋風(fēng)分離器7-3的出氣口及所述氣體凈化器5-5的出氣口通過管道相連；所述氣體加熱器5-4的助燃風(fēng)入口與壓縮空氣總管相連；所述氣體加熱器5-4的燃料入口與燃料總管相連；所述氣體凈化器5-5的進(jìn)氣口與還原氣體總管相連；所述床體5-2的出料口與所述排料器5-3的進(jìn)料口通過管道相連；所述排料器5-3的松動(dòng)風(fēng)入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述排料器5-3的出料口與所述文丘里冷卻器7-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述床體5-2的出氣口與所述第一旋風(fēng)分離器5-6的進(jìn)氣口通過管道相連；所述第一旋風(fēng)分離器5-6的出料口與所述排料器5-3的進(jìn)料口通過管道相連；所述第一旋風(fēng)分離器5-6的出氣口與所述燃燒室6的進(jìn)氣口通過管道相連；

所述燃燒室6的助燃風(fēng)入口與壓縮空氣總管相連；所述燃燒室6的氣體出口與所述文丘里預(yù)熱器的氣體入口通過管道相連；

所述文丘里冷卻器7-1的氣體入口與凈化氮?dú)饪偣芟噙B；所述文丘里冷卻器7-1的出氣口與所述旋風(fēng)冷卻器7-2的進(jìn)氣口通過管道相連；所述旋風(fēng)冷卻器7-2的出氣口與所述第二旋風(fēng)分離器7-3的進(jìn)氣口通過管道相連；所述旋風(fēng)冷卻器7-2的出料口 與所述二級(jí)冷卻裝置8的進(jìn)料口通過管道相連；所述第二旋風(fēng)分離器7-3的氣體出口與所述氣體加熱器5-4的氣體入口通過管道相連；所述第二旋風(fēng)分離器7-3的排料口與所述二級(jí)冷卻裝置8的進(jìn)料口通過管道相連；

所述二級(jí)冷卻裝置8的排料口與所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1的進(jìn)料口通過管道相連；所述二級(jí)冷卻裝置8的工藝水入口與工藝水總管通過管道相連；所述二級(jí)冷卻裝置8的出水口與水冷卻系統(tǒng)通過管道相連；

所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1底部的出料口與所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2的進(jìn)料口相連接；所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2的出料口和與所述溶解反應(yīng)釜10的進(jìn)料口通過管道相連接；

所述溶解反應(yīng)釜10的潔凈水入口與潔凈水總管通過管道相連；所述溶解反應(yīng)釜10的濃硫酸入口與濃硫酸總管通過管道相連；所述溶解反應(yīng)釜10的氣體出口與尾氣處理系統(tǒng)相連；所述溶解反應(yīng)釜10的初級(jí)電解液出口與所述活化裝置11的初級(jí)電解液入口通過管道相連。

實(shí)施例2

本實(shí)施例利用上述系統(tǒng)制備釩電池高純電解液，具體方法包括以下步驟：

所述三氯氧釩儲(chǔ)罐1中的三氯氧釩液體通過管道進(jìn)入所述液相水解反應(yīng)罐2-1后與來自潔凈水總管的潔凈水發(fā)生水解沉淀，形成五氧化二釩沉淀與鹽酸溶液的混合漿料；產(chǎn)生的酸氣通過管道送入尾氣處理系統(tǒng)；漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料；洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)；五氧化二釩沉淀送入所述五氧化二釩料倉3-1中；

所述五氧化二釩料倉3-1中的五氧化二釩沉淀依次經(jīng)所述五氧化二釩螺旋加料器3-2、所述文丘里預(yù)熱器4-1，進(jìn)入所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2中，與所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3和所述布袋除塵裝置4-4回收的細(xì)粉一同經(jīng)所述進(jìn)料器5-1進(jìn)入所述床體5-2中；來自于凈化氮?dú)饪偣艿膬艋獨(dú)庖来谓?jīng)過所述文丘里冷卻器7-1、所述旋風(fēng)冷卻器7-2、所述第二旋風(fēng)分離器7-3與來自于所述氣體凈化器5-5的凈化還原氣體匯合，一同經(jīng)所述氣體加熱器5-4預(yù)熱后，送入所述床體5-2中使五氧化二釩粉體物料維持流態(tài)化，并使之發(fā)生還原，得到釩平均價(jià)態(tài)為3.5的低價(jià)釩氧化物粉體和還原煙氣；低價(jià)釩氧化物依次經(jīng)所述排料器5-3和所述文丘里冷卻器7-1進(jìn)入所述旋風(fēng)冷卻器7-2中，與所述第二旋風(fēng)分離器7-3回收的細(xì)粉一同經(jīng)所述二級(jí)冷卻裝置8、所述低價(jià)釩氧化物料倉9-1、所述低價(jià)釩氧化物螺旋加料器9-2進(jìn)入所述溶解反應(yīng)釜10 中與來自于潔凈水總管的潔凈水、濃硫酸總管的濃硫酸發(fā)生溶解反應(yīng)得到初級(jí)電解液，產(chǎn)生的酸霧氣體送尾氣處理系統(tǒng)，初級(jí)電解液經(jīng)所述活化裝置11活化后，得到釩電池高純電解液；產(chǎn)生的還原煙氣經(jīng)所述第一旋風(fēng)分離器5-6除塵后，與助燃風(fēng)一起送入所述燃燒室6中，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖来芜M(jìn)入所述文丘里預(yù)熱器4-1、所述一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-2、所述二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器4-3，經(jīng)所述布袋除塵器4-4除塵后送入尾氣處理系統(tǒng)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例以三氯氧釩(純度2N以上)為原料，處理量為3kg/h，在液相水解反應(yīng)罐2-1中，加入潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)與三氯氧釩的質(zhì)量比為0.5，操作溫度為90℃，得到含五氧化二釩漿料，漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料，洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)，五氧化二釩沉淀經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后進(jìn)入還原流化床；在還原流化床5中，通入的還原氣體為煤氣，通入還原流化床5中氮?dú)馀c煤氣的混合氣體中煤氣體積分?jǐn)?shù)為10％，粉料的平均停留時(shí)間為120min，操作溫度為300℃，得到釩的平均價(jià)態(tài)為3.5，純度為98.5％的低價(jià)釩氧化物；在溶解反應(yīng)釜中配加電子級(jí)濃硫酸和潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)，溶解溫度90℃；在活化裝置11中，紫外線功率密度30W/m³，活化溫度為20℃，活化300分鐘后得到釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于0.25％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例以三氯氧釩(純度3N以上)為原料，處理量為30kg/h，在液相水解反應(yīng)罐2-1中，加入潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)與三氯氧釩的質(zhì)量比為20，操作溫度為30℃，得到含五氧化二釩漿料，漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料，洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)，五氧化二釩沉淀經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后進(jìn)入還原流化床；在還原流化床5中，通入的還原氣體為煤氣，通入還原流化床5中氮?dú)馀c煤氣的混合氣體中煤氣體積分?jǐn)?shù)為90％，粉料的平均停留時(shí)間為20min，操作溫度為700℃，得到釩的平均價(jià)態(tài)為3.5，純度為99.85％的低價(jià)釩氧化物；在溶解反應(yīng)釜中配加電子級(jí)濃硫酸和潔凈水(電阻15.0MΩ·cm)，溶解溫度30℃；在活化裝置11中，紫外線功率密度300W/m³，活化溫度為45℃，活化30分鐘后，得到高純釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于0.03％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例以三氯氧釩(純度4N以上)為原料，處理量為300kg/h，在液相水解反應(yīng)罐2-1中，加入潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)與三氯氧釩的質(zhì)量比為10，操作溫度為60℃，得到含五氧化二釩漿料，漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料，洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)，五氧化二釩沉淀經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后進(jìn)入還原流化床；在還原流化床5中，通入的還原氣體為氫氣，通入還原流化床5中氮?dú)馀c氫氣的混合氣體中氫氣體積分?jǐn)?shù)為60％，粉料的平均停留時(shí)間為90min，操作溫度為600℃，得到釩的平均價(jià)態(tài)為3.5，純度為99.98％的低價(jià)釩氧化物；在溶解反應(yīng)釜中配加電子級(jí)濃硫酸和潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)，溶解溫度60℃；在活化裝置11中，紫外線功率密度200W/m³，活化溫度為40℃，活化200分鐘后，得到高純釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于0.005％。

實(shí)施例6

本實(shí)施例以三氯氧釩(純度5N以上)為原料，處理量為3000kg/h，在液相水解反應(yīng)罐2-1中，加入潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)與三氯氧釩的質(zhì)量比為3，操作溫度為50℃，得到含五氧化二釩漿料，漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料，洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)，五氧化二釩沉淀經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后進(jìn)入還原流化床；在還原流化床5中，通入的還原氣體為氫氣，通入還原流化床5中氮?dú)馀c氫氣的混合氣體中氫氣體積分?jǐn)?shù)為50％，粉料的平均停留時(shí)間為30min，操作溫度為550℃，得到釩的平均價(jià)態(tài)為3.5，純度為99.997％的低價(jià)釩氧化物；在溶解反應(yīng)釜中配加電子級(jí)濃硫酸和潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)，溶解溫度50℃；在活化裝置11中，紫外線功率密度100W/m³，活化溫度為30℃，活化150分鐘后，得到高純釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于5ppm。

實(shí)施例7

本實(shí)施例以三氯氧釩(純度6N以上)為原料，處理量為3000kg/h，在液相水解反應(yīng)罐2-1中，加入潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)與三氯氧釩的質(zhì)量比為3，操作溫度為50℃，得到含五氧化二釩漿料，漿料進(jìn)入所述洗滌過濾器2-2中經(jīng)潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)洗滌，過濾后得到洗滌液和五氧化二釩沉淀粉料，洗滌液送往廢水處理系統(tǒng)，五氧化二釩沉淀經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后進(jìn)入還原流化床；在還原流化床5中， 通入的還原氣體為氫氣，通入還原流化床5中氮?dú)馀c氫氣的混合氣體中氫氣體積分?jǐn)?shù)為50％，粉料的平均停留時(shí)間為30min，操作溫度為550℃，得到釩的平均價(jià)態(tài)為3.5，純度為5N5(即純度99.9995％)的低價(jià)釩氧化物；在溶解反應(yīng)釜中配加電子級(jí)濃硫酸和潔凈水(電阻18.0MΩ·cm)，溶解溫度50℃；在活化裝置11中，紫外線功率密度100W/m³，活化溫度為30℃，活化150分鐘后，得到高純釩電解液，除了有效組分，雜質(zhì)總含量低于1ppm。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

當(dāng)然，本發(fā)明還可以有多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明的公開做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。