用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法

摘要

本发明公开了一种用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，该方法将现有的反应器、反应釜进行改装后，构成进行反应过滤浓缩的反应器，本改装方法包括以下操作：准备需要放入反应器的过滤器；确保实现反应与过滤浓缩的反应器设置有通向反应器内部的开口；将过滤器通过所述开口伸入到所述反应器内；将过滤器固定在反应器上。通过本方法对能够以一种理想的方式在已有反应器上加装过滤器，实现对已有反应器的快速改装。

权利要求

1.用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于，包括以下操作：

准备需要放入反应器的过滤器；

确保实现反应与过滤浓缩的反应器设置有通向反应器内部的开口；

将过滤器通过所述开口伸入到所述反应器内；

将过滤器固定在反应器上；

所述反应器包含设有反应原料输入口和反应产品浓缩物输出口的反应器外壳，所述反应器外壳具有壳顶部，所述壳顶部上设有过滤器安装口，所述过滤器包含安装在该过滤器安装口上的净液输出通道部件以及从过滤器安装口向下装入反应器的净液输送通道部件和滤芯组，所述滤芯组悬空安装在净液输送通道部件的下端并被整体置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下，并且，所述滤芯组上端的滤芯组净液输出口通过所述净液输送通道部件与所述净液输出通道部件连接并形成净液输出流路；

所述净液输送通道部件包括第一筒体结构，第一筒体结构的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置，该第一筒体结构的下端口处设置有第一筒体结构下端板，所述滤芯组安装在该第一筒体结构下端板上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构的内部空间导通，该第一筒体结构的上端口处设置有第一筒体结构上端板，所述净液输出通道部件安装在该第一筒体结构上端板上并与第一筒体结构的内部空间导通，所述第一筒体结构上端板低于过滤器安装口一定距离，所述第一筒体结构及第一筒体结构下方的滤芯组通过连接在该第一筒体结构上端板上的净液输送拉管吊装于所述净液输出通道部件下方，该净液输送拉管将净液输出通道部件和第一筒体结构的内部空间导通，所述净液输送拉管的长度使所述第一筒体结构整体的置于反应器反应完成时反应器中待过滤物液面之下。

2.如权利要求1所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：根据过滤器尺寸，对反应器的开口进行扩孔或缩孔。

3.如权利要求2所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：进行所述缩孔时，根据过滤器尺寸加工安装部件，该安装部件上开有与该过滤器尺寸相配的孔并使该安装部件通过焊接、粘接或法兰设置于所述反应器的开口上。

4.如权利要求3所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：所述安装部件的尺寸与所述反应器上的开口相适配。

5.如权利要求1所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：在所述反应器的开口周边环向布置法兰孔，将过滤器伸入到反应器内后，将所述过滤器上用于固定在反应器上的部分通过法兰安装在反应器上。

6.如权利要求1所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：在所述反应器的开口上安装对应的管道结构的过滤器安装座，将过滤器通过该过滤器安装座伸入到反应器内并将过滤器固定在反应器上。

7.如权利要求6所述的用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，其特征在于：在所述反应器的过滤器安装座的开口处设置法兰，将过滤器伸入到反应器后使过滤器通过法兰固定在反应器内。

说明书

用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法

技术领域

[0001] 本发明说明书有关的部分中涉及实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，具体涉及使反应原料发生物理和/或化学反应并对反应产品进行过滤浓缩的方法，尤其涉及使制备三元材料前驱体的原料进行反应并对三元材料前驱体进行过滤浓缩的方法，涉及用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法。

背景技术

[0002] 在需要先使反应原料进行反应获得反应产品，然后再对该反应产品进行过滤浓缩的处理流程中，用于反应的反应设备和用于过滤浓缩的过滤浓缩设备之间通常是两个彼此独立的不同设备。例如，在一种锂离子电池三元材料前驱体的制备工艺中，反应釜和离心机之间彼此连接，运行时，由镍盐（如硫酸镍）、钴盐（如硫酸钴）、锰盐（如硫酸锰）和水配置成的一定浓度的混合盐溶液与一定浓度的氢氧化钠溶液分别进入反应釜并在反应釜中发生盐碱中和反应生成三元材料前驱体晶核，反应完成后反应釜中的浆液再被输送至离心机进行过滤浓缩。显然，由于反应釜与离心机属于两个彼此独立的不同设备，这些设备需配置的数量较多且占地面积也较大，此外，还导致工艺流程控制的难度增大。

发明内容

[0003] 本发明提供了用于实现反应与过滤浓缩的正极材料前驱体的制备方法，以解决由于用于反应的反应设备和用于过滤浓缩的过滤浓缩设备之间属于两个彼此独立的不同设备而带来的设备数量较多、设备占地面积较大的技术问题。

[0004] 为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种正极材料前驱体的制备方法，包括：

[0005] 向反应器提供包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；促使原料反应生成正极材料前驱体，并在正极材料前驱体生长过程中继续向反应器提供确保正极材料前驱体生长到设定要求的所述金属盐溶液；

[0006] 通过位于反应器中的过滤元件对反应器中的溶液进行固液分离过滤从而将反应器中的液体量维持在反应所需的范围；当正极材料前驱体生长到设定要求后，将其排出。

[0007] 通过采用本一种正极材料前驱体的制备方法，将原料的反应、过滤浓缩均集中于一个容器中反应器中进行，这样使制备正极材料前驱体的设备数量更少、设备占地面积较小，并且无需将原料在多个反应器或容器中进行循环流动，可直接通过过滤器将一定量的溶液直接进行固液分离。

[0008] 进一步地是，本制备方法，包括至少一组工艺单元制备得到所述正极材料前驱体；所述一组工艺单元包括：

[0009] 向反应器投入包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；

[0010] 当反应器中液位下降到第一位置时，继续向反应器投入所述原料；

[0011] 当反应器中液位上升到第二位置时，通过过滤元件对反应器中溶液进行所述固液分离。

[0012] 当需要通过多组所述工艺单元进行制备时，多组所述工艺单元时间连续或间隔的进行。

[0013] 进一步地是，还可以有另一种操作模式，包括以下操作：

[0014] 持续或间断的向反应器投入包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；

[0015] 同时，通过过滤元件对反应器中溶液进行所述固液分离，使反应器内液位高度保持预设范围值内。

[0016] 进一步地是，抽取的所述溶液从所述过滤器的净液输出口输出后，对其进行进行气液分离。

[0017] 作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种正极材料前驱体，所述正极材料前驱体为上述的正极材料前驱体的制备方法制备的反应产品浓缩物。

[0018] 具体的是，该正极材料前驱体为三元正极材料前驱体。

[0019] 作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种正极材料前驱体的制备系统，包括：

[0020] 过滤反应装置，包含过滤器和设有反应原料输入口、反应产品浓缩物输出口的外壳，所述过滤器通过所述外壳顶部上的安装口设置于或部分设置于外壳内；

[0021] 气液分离装置，包含设有来料输入端、气料输出口和液料输出端的外壳；所述液料输入端与所述过滤器的净液输出口连通；

[0022] 动力装置，包含与气液分离装置连通的泵体；或者，该动力装置包含与气液分离装置和过滤器连通的泵体。

[0023] 进一步地是，所述气液分离装置主要由至少两个串联的气液分离器组成，所述气液分离器包含来料输入口、液体输出口和气体输出口；位于前端的气液分离器的气体输出口与位于后端的气液分离器的来料输入口连通。

[0024] 进一步地是，所述气液分离装置主要由至少两个并联的气液分离器组成，所述气液分离器包含来料输入口、液体输出口和气体输出口；至少两个所述气液分离器的来料输入口均与过滤器的净液输出口连通。

[0025] 进一步地是，所述动力装置包括循环水槽，该循环水槽上设置有连通气料输出口的气料入口，所述循环水槽上设置有用于冷凝输入气料的冷凝装置；所述循环水槽的位于底部的液料出口通过泵体与位于循环水槽上部的液料入口连通；所述泵体与气液分离装置的气料输出口连接，用于抽取气料。

[0026] 本发明的另一个方面上，还提供了一种用于实现反应与过滤浓缩的装置，以解决由于用于反应的反应设备和用于过滤浓缩的过滤浓缩设备之间属于两个彼此独立的不同设备而带来的设备数量较多、设备占地面积较大的技术问题。

[0027] 本用于实现反应与过滤浓缩的装置，具体包括：反应器，包含设有反应原料输入口和反应产品浓缩物输出口的外壳，所述外壳具有壳顶部，所述壳顶部上设有过滤器安装口；过滤器，包含安装在该过滤器安装口上的净液输出通道部件以及从过滤器安装口向下装入反应器的净液输送通道部件和滤芯组；其中，所述滤芯组悬空安装在净液输送通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下，并且，所述滤芯组上端的滤芯组净液输出口通过所述净液输送通道部件与所述净液输出通道部件连接并形成净液输出流路。

[0028] 根据本发明的部分实施例，所述净液输送通道部件主要由第一筒体结构构成，所述第一筒体结构的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置；该第一筒体结构的下端口处设置有第一筒体结构下端板，所述滤芯组安装在该第一筒体结构下端板上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构的内部空间导通；该第一筒体结构的上端口处设置有第一筒体结构上端板，所述净液输出通道部件安装在该第一筒体结构上端板上并与第一筒体结构的内部空间导通。

[0029] 根据本发明的部分实施例，所述第一筒体结构的上端口向上延伸至所述过滤器安装口附近以使所述第一筒体结构上端板位于过滤器安装口上方。

[0030] 根据本发明的部分实施例，所述第一筒体结构上端板作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘或与净液输出通道部件上的法兰盘或同时与过滤器安装口上的法兰盘和净液输出通道部件上的法兰盘连接。

[0031] 根据本发明的部分实施例，所述第一筒体结构上端板被夹紧于过滤器安装口上的法兰盘与净液输出通道部件上的法兰盘之间，并且，第一筒体结构上端板、过滤器安装口上的法兰盘和净液输出通道部件上的法兰盘通过同一套螺栓连接件连接。

[0032] 根据本发明的部分实施例，所述第一筒体结构上端板低于过滤器安装口一定距离；所述第一筒体结构及第一筒体结构下方的滤芯组通过连接在该第一筒体结构上端板上的净液输送拉管吊装于所述净液输出通道部件下方，该净液输送拉管将净液输出通道部件和第一筒体结构的内部空间导通。

[0033] 根据本发明的部分实施例，所述净液输送拉管的长度可使所述第一筒体结构整体的置于反应器反应完成时反应器中待过滤物液面之下。

[0034] 根据本发明的部分实施例，所述过滤器安装口上安装有盖板，所述净液输送拉管的上端安装在该盖板上；所述盖板的外沿被夹紧于由螺栓连接件连接在一起的过滤器安装口上的法兰盘与净液输出通道部件上的法兰盘之间或该盖板的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘连接。

[0035] 根据本发明的部分实施例，若所述盖板的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘连接，则所述净液输出通道部件包括设置在所述净液输送拉管上端的管道接头。

[0036] 根据本发明的部分实施例，所述第一筒体结构的下端还设置有向下延伸的第二筒体结构，所述滤芯组位于该第二筒体结构中，且所述第二筒体结构上设置有供待过滤物进入该第二筒体结构与滤芯组之间的通孔。

[0037] 根据本发明的部分实施例，所述第二筒体结构的内侧还设置有滤芯限位板，该滤芯限位板上分布有滤芯限位孔，各滤芯限位孔分别与所述滤芯组中对应的滤芯相配合。

[0038] 根据本发明的部分实施例，所述净液输出通道部件包括位于过滤器安装口上的封头以及设置在封头上的管道接头，所述封头通过该封头下端的法兰盘安装于过滤器安装口上。

[0039] 根据本发明的部分实施例，所述反应器中还设有搅拌机构，所述滤芯组位于搅拌机构上方。

[0040] 根据本发明的部分实施例，所述反应器为用于制备三元材料前驱体的反应器，则所述反应原料输入口用于向反应器输入制备三元材料前驱体的原料，所述反应产品浓缩物输出口用于从反应器输出浓缩后的三元材料前驱体。

[0041] 本用于实现反应与过滤浓缩的装置还可以采用另一种结构，所述过滤器包含伸出于所述外壳的净液输出通道部件以及从过滤器安装口向下装入反应器的滤芯组；

[0042] 其中，所述滤芯组悬空安装在净液输出通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下。

[0043] 根据本发明的部分实施例，所述外壳内设置有盖体，所述净液输出通道部件通过该盖体上分布的孔洞与所述滤芯组连接。

[0044] 根据本发明的部分实施例，所述外壳内设置有横向布置的环板，所述环板外侧与净液输出通道部件的中段固定连接，形成净液输出通道部件环形分布于环板外侧的结构。

[0045] 根据本发明的部分实施例，所述外壳内设置有固定板，所述固定板与滤芯组的下端连接；所述滤芯组由多个环向排列的滤芯单元组成，所述固定板上设置有与所述滤芯单元下端对应的、用于对滤芯单元进行限位的孔洞，所述滤芯组的滤芯单元下端通过穿过该孔洞的螺栓固定。

[0046] 根据本发明的部分实施例，所述反应器为用于制备三元材料前驱体的反应器，则所述反应原料输入口用于向反应器输入制备三元材料前驱体的原料，所述反应产品浓缩物输出口用于从反应器输出浓缩后的三元材料前驱体。

[0047] 本发明上述用于实现反应与过滤浓缩的装置将反应器和过滤器整合成同一设备。其中，过滤器从反应器外壳顶部上的过滤器安装口进行安装，即，过滤器的净液输出通道部件安装在该过滤器安装口上，而净液输出通道部件下方的净液输送通道部件（在另一个种结构中为只有净液输出通道部件）和滤芯组从过滤器安装口向下装入反应器，由此，过滤器能够方便的在反应器上进行安装和拆卸，特别是能够以一种理想的方式在已有反应器上加装过滤器，实现对已有反应器的快速改装。

[0048] 此外，由于过滤器的滤芯组悬空安装在净液输送通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下，滤芯组更多地与所述待过滤物中固含量较低的上层待过滤物接触，有助于提高过滤浓缩效率。

[0049] 用于实现反应与过滤浓缩的方法，使用上述的用于实现反应与过滤浓缩的装置，从而通过所述反应产品浓缩物输出口获得浓缩后的反应产品。

[0050] 本发明还提供了一种用于实现反应与过滤浓缩的反应器改装方法，该方法将现有的反应器、反应釜进行改装后，构成进行反应过滤浓缩的反应器，本改装方法包括以下操作：

[0051] 准备需要放入反应器的过滤器；

[0052] 确保实现反应与过滤浓缩的反应器设置有通向反应器内部的开口；

[0053] 将过滤器通过所述开口伸入到所述反应器内；

[0054] 将过滤器固定在反应器上。

[0055] 通过本方法对能够以一种理想的方式在已有反应器上加装过滤器，实现对已有反应器的快速改装。

[0056] 进一步地是，当反应器原设置有开口，将过滤器通过该开口插入到反应器内；其中，根据过滤器尺寸，对反应器的开口进行扩孔或缩孔。

[0057] 进一步地是，进行所述缩孔时，根据过滤器尺寸，加工安装部件，该安装部件上开有与该过滤器尺寸相配的孔并使该安装部件尺寸通过焊接、粘接或法兰将安装部件设置于所述反应器的开口上。

[0058] 进一步地是，所述安装部件的尺寸与所述反应器上的开口相适配。

[0059] 进一步地是，在所述反应器的开口周边开环向布置的法兰孔，将过滤器伸入到反应器内后，将所述过滤器上用于固定在反应器上的部分通过法兰安装在反应器上。

[0060] 进一步地是，在所述反应器的开口上安装对应的、管道结构的过滤器安装座，将过滤器通过该过滤器安装座伸入到反应器内并将过滤器固定在反应器上。

[0061] 进一步地是，在所述反应器的过滤器安装座的开口处上设置法兰，将过滤器伸入到反应器后，使过滤器通过法兰固定在反应器内。

[0062] 进一步地是，在过滤器上设置连接件，过滤器的上通道穿过该连接件并伸出，将过滤器伸入到反应器后，将该连接件封堵所述开口。

[0063] 进一步地是，具体还包括以下步骤：

[0064] 准备封盖，该封盖为下端开口的中空结构；

[0065] 在所述封盖上开孔，用于过滤器上的管道可穿过；

[0066] 将过滤器伸入到反应器中后，将所述连接件能夹持在封盖与反应器的外壳之间。

[0067] 进一步地是，具体还包括该步骤，采用依次穿过所述封盖、连接件和外壳的螺栓将该三者固定；或者，采用依次穿过所述封盖和外壳的螺栓将连接件夹持于封盖和外壳之间。

[0068] 本发明还提供看一种实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，所述过滤器用于设置于实现反应与过滤浓缩的系统的反应器外壳内，该反应器外壳上设置有过滤器安装口，所述过滤器通过该过滤器安装口实现与反应器外壳的安装，该过滤器包括：

[0069] 净液输出通道部件，该净液输出通道部件上端伸出反应器，用于将净液输出；

[0070] 滤芯组，用于对反应器内金属盐溶液的原料进行固液分离；

[0071] 所述滤芯组悬空安装在净液输送通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下。

[0072] 进一步地是，所述滤芯组上端的滤芯组净液输出口通过设置净液输送通道部件与所述净液输出通道部件连接并形成净液输出流路；

[0073] 所述净液输送通道部件主要由第一筒体结构构成，所述第一筒体结构的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置；其中，

[0074] 该第一筒体结构的下端口处设置有第一筒体结构下端板，所述滤芯组安装在该第一筒体结构下端板上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构的内部空间导通；

[0075] 该第一筒体结构的上端口处设置有第一筒体结构上端板，所述净液输出通道部件安装在该第一筒体结构上端板上并与第一筒体结构的内部空间导通。

[0076] 进一步地是，所述第一筒体结构上端板作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘连接；或者，所述第一筒体结构上端板作为法兰盘通过螺栓连接件与净液输出通道部件上的法兰盘连接；或者，所述第一筒体结构上端板作为法兰盘通过螺栓连接件被夹持于净液输出通道部件上的法兰盘、过滤器安装口上的法兰盘之间并通过螺栓连接件连接；或者，所述第一筒体结构上端板设置于净液输出通道部件上的法兰盘、过滤器安装口上的法兰盘之间，净液输出通道部件上的法兰盘和过滤器安装口上的法兰盘通过螺栓连接件连接后将第一筒体结构上端板夹持。

[0077] 进一步地是，所述第一筒体结构上端板低于过滤器安装口一定距离；则，所述第一筒体结构及第一筒体结构下方的滤芯组通过连接在该第一筒体结构上端板上的净液输送拉管吊装于所述净液输出通道部件下方，该净液输送拉管将净液输出通道部件和第一筒体结构的内部空间导通。

[0078] 进一步地是，所述净液输送拉管的长度可使所述第一筒体结构整体的置于反应器反应完成时反应器中待过滤物液面之下。

[0079] 进一步地是，所述过滤器安装口上安装有盖板，所述净液输送拉管的上端安装在该盖板上；所述盖板的外沿被夹紧于由螺栓连接件连接在一起的过滤器安装口上的法兰盘与净液输出通道部件上的法兰盘之间或该盖板的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘连接；

[0080] 若所述盖板的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口上的法兰盘连接，则所述净液输出通道部件包括设置在所述净液输送拉管上端的管道接头。

[0081] 进一步地是，所述第一筒体结构的下端还设置有向下延伸的第二筒体结构，所述滤芯组位于该第二筒体结构中，且所述第二筒体结构上设置有供待过滤物进入该第二筒体结构与滤芯组之间的通孔；

[0082] 所述第二筒体结构的内侧还设置有滤芯限位板，该滤芯限位板上分布有滤芯限位孔，各滤芯限位孔分别与所述滤芯组中对应的滤芯相配合。

[0083] 进一步地是，过滤器包含伸出于所述外壳的净液输出通道部件以及从过滤器安装口向下装入反应器的滤芯组；其中，所述滤芯组悬空安装在净液输出通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下。

[0084] 进一步地是，所述净液输出通道部件直接与滤芯组中的过滤元件连接。

[0085] 进一步地是，所述滤芯组中的过滤元件上端设置有滤芯接头，该滤芯接头与净液输出通道部件螺纹连接。

[0086] 通过采用本实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，原料的反应、过滤浓缩均集中于一个容器中反应器中进行，使用的设备数量更少、设备占地面积较小，芯组悬空安装在净液输送通道部件的下端并被整体或大部分的置于反应器反应完成后反应器中待过滤物液面之下，滤芯组更多地与所述待过滤物中固含量较低的上层待过滤物接触，有助于提高过滤浓缩效率。

[0087] 本发明还提供了一种能较好的设置于反应器内的实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，该过滤器用于通过反应器上的过滤器安装口设置于带有搅拌器的反应器内，该过滤器包括设置于反应器中的滤芯组件，所述滤芯组件中的过滤元件为中空的柱形结构的无机多孔材料的过滤元件。这里的无机多孔材料例如是SiC、FeAl、TiAl、NiAl、TiSiC、Ti等。这里的过滤元件孔隙率为15‑40%。

[0088] 具体的是，所述过滤元件径向压溃强度＞185Mpa。

[0089] 具体的是，所述过滤元件的壁厚为5～15mm。

[0090] 具体的是，按悬臂梁计算过滤元件受力，过滤元件最大受力面所能承受的力矩为147.4～188.3N.m。

[0091] 具体的是，所述过滤元件外径为45～55mm。

[0092] 具体的是，所述过滤元件与反应器内的搅拌器之间的距离为0.05‑1.5m。

[0093] 具体的是，所述过滤元件为烧结无机多孔材料的过滤元件。

[0094] 具体的是，所述过滤元件为金属多孔材料过滤元件。

[0095] 具体的是，所述过滤元件为金属多孔材料折叠后形成的筒状滤芯。

[0096] 具体的是，所述过滤元件下端设置有封堵该过滤元件下端开口的封盖。

[0097] 具体的是，所述过滤器还包括用于对过滤元件进行限位的滤芯限位板。

[0098] 具体的是，过滤元件的过滤面积为0.03～0.25。

[0099] 采用本实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器中的过滤元件，能较好的设置于反应器内，在反应器内运行较为可靠、安全。

[0100] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0101] 构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0102] 图1为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图；

[0103] 图2为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图；

[0104] 图3为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图；

[0105] 图4为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置中另一种过滤器的结构示意图；

[0106] 图5为图4中A处的局部放大示意图；

[0107] 图6为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置中另一种过滤器中盖体的俯视示意图；

[0108] 图7为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置中另一种过滤器中固定板的仰视示意图；

[0109] 图8为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置中另一种过滤器中环板的示意图；

[0110] 图9本发明正极材料前驱体的制备系统的结构示意图；

[0111] 图10为滤芯的示意图；

[0112] 图11为图10中滤芯的滤材截面示意图和接管截面示意图；

[0113] 图中标记为：过滤反应装置1、净液输出口11、气液分离装置2、来料输入口2a、液体输出口2b、气体输出口2c、动力装置3、循环水槽31、气料入口31a、液料出口31b、液料入口31c、冷凝装置32、泵体33、反应器100、外壳110、壳顶部111、过滤器安装口112、下法兰盘
113、上法兰盘114、过滤器200、净液输出通道部件210、封头211、第一管道接头212、第二管道接头213、净液输送通道部件220、第一筒体结构221、第一筒体结构下端板222、第一筒体结构上端板223、螺栓连接件224、净液输送拉管225、盖板226、滤芯组230、滤芯231、第二筒体结构240、滤芯限位板241、净液输出管300、盖体310、环板320、固定板330、滤芯单元340。

具体实施方式

[0114] 本实施方式采用一种正极材料前驱体的制备方法，包括：

[0115] 向反应器100提供包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；促使原料反应生成正极材料前驱体，并在正极材料前驱体生长过程中继续向反应器100提供确保正极材料前驱体生长到设定要求的所述金属盐溶液；

[0116] 通过位于反应器100中的过滤元件对反应器100中的溶液进行固液分离过滤从而将反应器100中的液体量维持在反应所需的范围；当正极材料前驱体生长到设定要求后，将其排出。抽取的所述溶液从所述过滤器的净液输出口11输出后，对其进行进行气液分离。

[0117] 通过采用本一种正极材料前驱体的制备方法，将原料的反应、过滤浓缩均集中于一个容器中反应器100中进行，这样使制备正极材料前驱体的设备数量更少、设备占地面积较小，并且无需将原料在多个反应器100或容器中进行循环流动，可直接通过过滤器将一定量的溶液直接进行固液分离。

[0118] 本制备方法，包括至少一组工艺单元制备得到所述正极材料前驱体；所述一组工艺单元包括：

[0119] 向反应器100投入包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；

[0120] 当反应器100中液位下降到第一位置时，继续向反应器100投入所述原料；

[0121] 当反应器100中液位上升到第二位置时，通过过滤元件对反应器100中溶液进行所述固液分离。

[0122] 当需要通过多组所述工艺单元进行制备时，多组所述工艺单元时间连续或间隔的进行。

[0123] 这样根据实际需要，比如反应器100中形成的晶体大小的需求、整体的量来进行控制，即可以设置自动程序，设置液位计等，在达到第一位置或第二位置时，分别启动抽吸动作（通过过滤器）和进行加料动作，使没有多余容易通过其他管路与其他容器进行循环流动，减少使用的设备数量。

[0124] 这里还可以有另一种操作模式，包括以下操作：

[0125] 持续或间断的向反应器100投入包含用于制备正极材料前驱体的金属盐溶液的原料；同时，通过过滤元件对反应器100中溶液进行所述固液分离，使反应器100内液位高度保持预设范围值内。这样进行动态的进行加料和过滤动作，可以使反应器100处于高效的运作状态。

[0126] 这里得到了一种正极材料前驱体，所述正极材料前驱体为上述的正极材料前驱体的制备方法制备的反应产品浓缩物。该正极材料前驱体为三元正极材料前驱体。

[0127] 如图9，本正极材料前驱体的制备方法采用了一种正极材料前驱体的制备系统，包括：

[0128] 过滤反应装置1，包含过滤器200和设有反应原料输入口、反应产品浓缩物输出口的反应器外壳110，所述过滤器通过所述外壳顶部上的安装口设置于或部分设置于外壳内；过滤反应装置1外层可设夹套层；

[0129] 气液分离装置2，包含设有来料输入端、气体输出端和液料输出端的气液分离外壳；所述液料输入端与所述过滤器的净液输出口11连通；

[0130] 动力装置3，包含与气液分离装置2连通的泵体33；或者，该动力装置3包含与气液分离装置2和过滤器连通的泵体33。

[0131] 采用本正极材料前驱体的制备系统，进行反应、过滤浓缩只需一个反应器100就可以完成，制备正极材料前驱体的使用设备少、占地小。

[0132] 这里的气液分离装置2可以采用两种设置方式。

[0133] 一种为：气液分离装置2主要由至少串联的气液分离器组成，所述气液分离器包含来料输入口2a、液体输出口2b和气体输出口2c；位于前端的气液分离器的气体输出口2c与位于后端的气液分离器的来料输入口2a连通。采用两个串联的气液分离器，可方便的实现两级气液分离，使气液分离更充分、精准。

[0134] 另一种为：气液分离装置2主要由两个并联的气液分离器组成，所述气液分离器包含来料输入口2a、液体输出口2b和气体输出口2c；两个所述气液分离器的来料输入口2a均与过滤器的净液输出口11连通。采用这样的并联方式，使用时，可以一个作为备用设置。

[0135] 所述动力装置3包括循环水槽31，该循环水槽31上设置有连通气体输出口2c的气料入口31a，所述循环水槽31上设置有用于冷凝输入气料的冷凝装置32；所述循环水槽31的位于底部的液料出口31b通过泵体33与位于循环水槽31上部的液料入口31c连通；所述泵体33与气液分离装置2的气体输出口2c连接，用于抽取气料。冷凝装置32可以为水冷管夹套冷凝。

[0136] 本实施方式中，采用的了一种用于实现反应与过滤浓缩的装置作为反应器。

[0137] 图1为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，用于实现反应与过滤浓缩的装置包括反应器100和过滤器200，所述反应器100包含设有反应原料输入口（图中未示出）和反应产品浓缩物输出口（图中未示出）的反应器外壳110，所述反应器外壳110具有壳顶部111，所述壳顶部111上设有过滤器安装口112，所述过滤器200包含安装在该过滤器安装口112上的净液输出通道部件110以及从过滤器安装口
112向下装入反应器100的净液输送通道部件220和滤芯组230，所述滤芯组230悬空安装在净液输送通道部件220的下端并被整体或大部分的置于反应器100反应完成后反应器100中待过滤物液面之下，并且，所述滤芯组230上端的滤芯组净液输出口（图中未标号）通过所述净液输送通道部件220与所述净液输出通道部件110连接并形成净液输出流路。

[0138] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，其中“反应原料输入口”是指：反应器100上用于接收反应原料的输入口，该反应原料在反应器100中发生物理和/或化学反应从而得到反应产品。“反应产品浓缩物输出口”是指：反应器100上用于排放反应产品浓缩物的输出口，该反应产品浓缩物是前述反应产品在反应器100中受到浓缩处理后的物质。“待过滤物液面”是指：前述反应原料在反应器100中发生物理和/或化学反应从而得到反应产品在被滤芯组230过滤前在反应器100中的液面位置。“滤芯组净液输出口”是指：滤芯组230上用于输出已过滤液体（净液）的输出口。“净液输送通道部件”是指用于将净液从前述滤芯组净液输出口输送至净液输出通道部件的部件或结构。“净液输出通道部件”是指用于将净液从过滤器200向外输出的部件或结构。

[0139] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，其主要特点是将反应器100和过滤器200整合成同一设备。其中，过滤器200从反应器100的反应器外壳110的壳顶部111上的过滤器安装口112进行安装，过滤器200的净液输出通道部件110安装在该过滤器安装口112上，而净液输出通道部件110下方的净液输送通道部件220和滤芯组230从过滤器安装口112向下装入反应器100。由此，过滤器200能够方便的在反应器100上进行安装和拆卸，特别是能够在已有反应器100上加装过滤器200，实现对已有反应器100的快速改装。针对以往用于反应的反应设备和用于过滤浓缩的过滤浓缩设备之间属于两个彼此独立的不同设备的情形，只要该反应设备属于上述反应器100（例如反应釜），通常就可以在该反应设备上加装上述过滤器200，从而实现上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，由此降低设备数量和设备占地面积。由于过滤器200的滤芯组230悬空安装在净液输送通道部件220的下端并被整体或大部分的置于反应器100反应完成后反应器100中待过滤物液面之下，滤芯组230更多地与所述待过滤物中固含量较低的上层待过滤物接触，有助于提高过滤浓缩效率。

[0140] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，其工作过程为：1）反应过程：反应原料从所述反应原料输入口进入反应器100并在反应器100中发生物理和/或化学反应从而得到反应产品；2）过滤浓缩过程：在反应过程之后，通过启动过滤器200（主要包括在滤芯组230形成的过滤面的两侧形成过滤压差的操作，该操住通常是借助与净液输出通道部件110连接的泵来实现的），对反应产品进行固液分离，固液分离出的净液通过净液输送通道部件220和净液输出通道部件110输出，从而在反应器100中留下反应产品浓缩物；3）反应产品浓缩物排放过程：通过反应产品浓缩物输出口将反应产品浓缩物排出反应器100。

[0141] 这里的反应过程、过滤浓缩过程可交替进行，也可以同时进行，根据实际需求进行调整。

[0142] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，其净液输送通道部件220具体涉及以下结构：所述净液输送通道部件220主要由第一筒体结构221构成，第一筒体结构221的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置，该第一筒体结构221的下端口处设置有第一筒体结构下端板222，所述滤芯组230安装在该第一筒体结构下端板222上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构221的内部空间导通；该第一筒体结构221的上端口处设置有第一筒体结构上端板223，所述第一筒体结构221的上端口向上延伸至所述过滤器安装口112附近以使所述第一筒体结构上端板223位于过滤器安装口112上方，所述第一筒体结构上端板223还作为法兰盘通过螺栓连接件224同时与过滤器安装口112上的下法兰盘113和净液输出通道部件110上的上法兰盘114连接，具体而言，所述第一筒体结构上端板223被夹紧于过滤器安装口
112上的下法兰盘113与净液输出通道部件110上的上法兰盘114之间，并且，第一筒体结构上端板223、过滤器安装口112上的下法兰盘113和净液输出通道部件110上的上法兰盘114通过同一套螺栓连接件224连接，从而使所述净液输出通道部件110安装在该第一筒体结构上端板223上并与第一筒体结构221的内部空间导通。

[0143] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置的净液输送通道部件220，由于第一筒体结构221的下端口处设置有第一筒体结构下端板222且所述滤芯组230安装在该第一筒体结构下端板222上，而第一筒体结构221的上端口向上延伸至所述过滤器安装口112附近以使所述第一筒体结构上端板223位于过滤器安装口112上方并使第一筒体结构上端板223作为法兰盘通过螺栓连接件224同时与过滤器安装口112上的下法兰盘113和净液输出通道部件110上的上法兰盘114连接，这样，第一筒体结构221整体起到连接滤芯组230与净液输出通道部件110的作用，并通过该第一筒体结构221使滤芯组230上起过滤作用的部位更多的置于反应器100反应完成后反应器100中待过滤物液面之下，确保滤芯组230的有效使用面积。

[0144] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，所述净液输出通道部件110具体包括位于过滤器安装口112上的封头111以及设置在封头111上的第一管道接头212，该封头111通过该封头111下端的法兰盘（净液输出通道部件110上的上法兰盘114）安装于过滤器安装口112上。

[0145] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，所述第一筒体结构221的下端还设置有向下延伸的第二筒体结构240，所述滤芯组230位于该第二筒体结构240中，且所述第二筒体结构240上设置有供待过滤物进入该第二筒体结构与滤芯组之间的通孔；此外，所述第二筒体结构240的内侧还设置有滤芯限位板241，该滤芯限位板241上分布有滤芯限位孔，各滤芯限位孔分别与所述滤芯组230中对应的滤芯231相配合。

[0146] 所述第二筒体结构240可容纳所述滤芯组230，从而可对滤芯组230进行保护；由于所述第二筒体结构240的内侧还设置有滤芯限位板241，该滤芯限位板241上分布有滤芯限位孔，各滤芯限位孔分别与所述滤芯组230中对应的滤芯231相配合，因此，滤芯限位板241能够对滤芯组230中对应的滤芯231进行定位，防止滤芯231活动。

[0147] 图2为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图。如图2所示，用于实现反应与过滤浓缩的装置包括反应器100和过滤器200，所述反应器100包含设有反应原料输入口（图中未示出）和反应产品浓缩物输出口（图中未示出）的反应器外壳110，所述反应器外壳110具有壳顶部111，所述壳顶部111上设有过滤器安装口112，所述过滤器200包含安装在该过滤器安装口112上的净液输出通道部件110以及从过滤器安装口
112向下装入反应器100的净液输送通道部件220和滤芯组230，所述滤芯组230悬空安装在净液输送通道部件220的下端并被整体或大部分的置于反应器100反应完成后反应器100中待过滤物液面之下，并且，所述滤芯组230上端的滤芯组净液输出口（图中未标号）通过所述净液输送通道部件220与所述净液输出通道部件110连接并形成净液输出流路。

[0148] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，所述所述净液输送通道部件220主要由第一筒体结构221构成，第一筒体结构221的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置，该第一筒体结构221的下端口处设置有第一筒体结构下端板222，所述滤芯组230安装在该第一筒体结构下端板222上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构221的内部空间导通；该第一筒体结构221的上端口处设置有第一筒体结构上端板223，所述第一筒体结构上端板223低于过滤器安装口112一定距离，所述第一筒体结构221及第一筒体结构221下方的滤芯组230通过连接在该第一筒体结构上端板223上的净液输送拉管225吊装于所述净液输出通道部件110下方，该净液输送拉管225将净液输出通道部件110和第一筒体结构221的内部空间导通，所述净液输送拉管225的长度可使所述第一筒体结构221整体的置于反应器100反应完成时反应器100中待过滤物液面之下；所述过滤器安装口112上安装有盖板226，所述净液输送拉管225的上端安装在该盖板226上，所述盖板226的外沿被夹紧于由螺栓连接件224连接在一起的过滤器安装口112上的下法兰盘113与净液输出通道部件110上的上法兰盘114之间；而所述净液输出通道部件110包括位于过滤器安装口112上的封头111以及设置在封头111上的第一管道接头212，所述封头111通过该封头111下端的法兰盘（净液输出通道部件
110上的上法兰盘114）安装于过滤器安装口112上。

[0149] 由于所述第一筒体结构221及第一筒体结构221下方的滤芯组230通过连接在该第一筒体结构上端板223上的净液输送拉管225吊装于所述净液输出通道部件110下方，净液输送拉管225的设置压缩了第一筒体结构221的内部容积，且净液输送拉管225本身的管径较小，因此，这种结构的净液输送通道部件220整体容量较小，能够更多的将净液输出。

[0150] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，所述第一筒体结构221的下端同样设置有向下延伸的第二筒体结构240，所述滤芯组230位于该第二筒体结构240中，且所述第二筒体结构240上设置有供待过滤物进入该第二筒体结构与滤芯组之间的通孔；此外，所述第二筒体结构240的内侧还设置有滤芯限位板241，该滤芯限位板241上分布有滤芯限位孔，各滤芯限位孔分别与所述滤芯组230中对应的滤芯231相配合。

[0151] 图3为本发明用于实现反应与过滤浓缩的装置的一个实施例的结构示意图。如图3所示，用于实现反应与过滤浓缩的装置其净液输送通道部件220具体涉及以下结构：所述净液输送通道部件220主要由第一筒体结构221构成，第一筒体结构221的中心轴线大致上沿竖直方向进行设置，该第一筒体结构221的下端口处设置有第一筒体结构下端板222，所述滤芯组230安装在该第一筒体结构下端板222上并且滤芯组净液输出口与第一筒体结构221的内部空间导通；该第一筒体结构221的上端口处设置有第一筒体结构上端板223，所述第一筒体结构上端板223低于过滤器安装口112一定距离，所述第一筒体结构221及第一筒体结构221下方的滤芯组230通过连接在该第一筒体结构上端板223上的净液输送拉管225吊装于所述净液输出通道部件110下方，该净液输送拉管225将净液输出通道部件110和第一筒体结构221的内部空间导通，所述净液输送拉管225的长度可使所述第一筒体结构221整体的置于反应器100反应完成时反应器100中待过滤物液面之下；所述过滤器安装口112上安装有盖板226，所述净液输送拉管225的上端安装在该盖板226上，所述盖板226的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件224与过滤器安装口112上的下法兰盘113连接；所述净液输出通道部件110包括设置在所述净液输送拉管225上端的第二管道接头213。

[0152] 如图4‑8，在本实施方式中，将上述的反应器100中的过滤器200直接可以换成另一种过滤器结构，该过滤器省去第一筒体和第二筒体，滤芯直接通过连续的管路直通反应器外部，该过滤器包含伸出于所述反应器外壳110的净液输出通道部件以及从过滤器安装口112向下装入反应器100的滤芯组，该净液输出通道部件设置为连通滤芯和反应器100外部的净液输出管300；其中，所述滤芯组悬空安装在净液输出管300的下端并被整体或大部分的置于反应器100反应完成后反应器100中待过滤物液面之下。即本结构才连续的净液输出管300直接与滤芯组连通，滤芯组直接内置在反应器100内部。

[0153] 所述反应器外壳110内设置有盖体310，所述净液输出管300通过该盖体310上分布的孔洞与所述滤芯组连接，这里的盖体310为一个法兰盘。这里的盖体310可以与上述另一种结构中的盖板视为同一种部件，即功能均为使过滤器能稳固的安装在反应器100的反应器外壳110上。这里的盖体310的固定方式也可以采用上述盖板的固定连接方式即可，即可以采用上述盖板的外沿被夹紧于由过滤器安装口112上的法兰盘与另一个法兰盘之间，或者，过滤器安装口112上的盖体310的外沿直接作为法兰盘通过螺栓连接件与过滤器安装口112上的法兰盘连接。这里反应器外壳110内设置有横向布置的环板320，所述环板320外侧与净液输出管300的中段固定连接，形成净液输出管300环形分布于环板320外侧的结构。这里的环板320可以采用焊接的方式，使其外侧边与这里的净液输出管300固定，净液输出管
300呈环向的排列于环板320外侧。设置环板320后，防止净液输出管300晃动，即相当于也使多根净液输出管300捆绑在一起，使净液输出管300能较为稳固。

[0154] 所述反应器外壳110内设置有固定板330，所述固定板330与滤芯组的下端连接；所述滤芯组由多个环向排列的滤芯单元340组成，所述固定板330上设置有与所述滤芯单元340下端对应的、用于对滤芯单元340进行限位的孔洞，所述滤芯组的滤芯单元340下端通过穿过该孔洞的螺栓固定。固定板330中部位置可以设置加强筋，例如十字形的支架。这里的固定板330设置为圆盘状，这里的孔洞可以是沿固定板330周沿延伸、排列的长条形孔，以提高安装的灵活性。滤芯单元340上端可设置接头，该接头与净液输出管300螺纹连接。

[0155] 根据上述用于实现反应与过滤浓缩的装置，所述反应器100为用于制备三元材料前驱体的反应器100，则所述反应原料输入口用于向反应器100输入制备三元材料前驱体的原料，所述反应产品浓缩物输出口用于从反应器100输出浓缩后的三元材料前驱体。

[0156] 上述的用于实现反应与过滤浓缩的装置可以采用一种改装方法，该方法将现有的反应器100、反应釜进行改装后，构成进行反应过滤浓缩的反应器100，本改装方法包括以下操作：准备需要放入反应器100的过滤器；确保实现反应与过滤浓缩的反应器100设置有通向反应器100内部的开口；将过滤器通过所述开口伸入到所述反应器100内；将过滤器固定在反应器100上。通过本方法对能够以一种理想的方式在已有反应器100上加装过滤器，实现对已有反应器100的快速改装。反应器（反应釜）维持常压或微正压，滤芯经真空罐连接到真空系统，由真空泵建立负压，从而在滤芯外侧与内侧形成压差，使液相透过滤芯形成滤清液，固相截留在反应釜内达到物料浓缩的目的。

[0157] 当反应器100原设置有开口，将过滤器通过该开口插入到反应器100内；其中，根据过滤器尺寸，对反应器100的开口进行扩孔或缩孔。进行所述缩孔时，根据过滤器尺寸，加工安装部件，该安装部件上开有与该过滤器尺寸相配的孔并使该安装部件尺寸通过焊接、粘接或法兰将安装部件设置于所述反应器100的开口上。所述安装部件的尺寸与所述反应器100上的开口相适配。

[0158] 一种改装方式，在所述反应器100的开口周边开环向布置的法兰孔，将过滤器伸入到反应器100内后，将所述过滤器上用于固定在反应器100上的部分通过法兰安装在反应器100上。

[0159] 另一种改装方式，在所述反应器100的开口上安装对应的、管道结构的过滤器安装座，将过滤器通过该过滤器安装座伸入到反应器100内并将过滤器固定在反应器100上。

[0160] 另一种改装方式，在所述反应器100的过滤器安装座的开口处上设置法兰，将过滤器伸入到反应器100后，使过滤器通过法兰固定在反应器100内。

[0161] 在上面的三种改装方式中，在过滤器上可设置连接件，净液输出通道部件和净液输送通道部件形成的通道（在没有净液输送通道部件的结构中，这里通道单指净液输出管300）穿过该连接件并伸出，将过滤器伸入到反应器100后，将该连接件封堵所述开口。

[0162] 在改装时可以加装封盖，具体还包括以下步骤：

[0163] 准备封盖，该封盖为下端开口的中空结构；

[0164] 在所述封盖上开孔，用于过滤器上的管道可穿过；

[0165] 将过滤器伸入到反应器100中后，将所述连接件能夹持在封盖与反应器100的反应器外壳110之间。

[0166] 采用依次穿过所述封盖、连接件和反应器外壳110的螺栓将该三者固定；或者，采用依次穿过所述封盖和反应器外壳110的螺栓将连接件夹持于封盖和反应器外壳110之间。

[0167] 本实施例中采用了一种实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，能较好的设置于反应器内，能较为稳定、可靠的运行。

[0168] 参照图1～4，本发明还提供了一种能较好的设置于反应器内的实现反应与过滤浓缩的系统的过滤器，该过滤器用于通过反应器上的过滤器安装口设置于带有搅拌器的反应器内，该过滤器包括设置于反应器中的滤芯组件，所述滤芯组件中的过滤元件（该过滤元件为滤芯231或滤芯单元340）为中空的柱形结构的无机多孔材料的过滤元件。所述过滤元件径向压溃强度为185～340Mpa。

[0169] 优选的，所述过滤元件的壁厚为5～15mm。按悬臂梁计算过滤元件受力，过滤元件最大受力面所能承受的力矩为147.4～188.3N.m。优选的，所述过滤元件外径为45～55mm。所述过滤元件为金属多孔材料过滤元件。

[0170] 这里的过滤元件一种设置方式是采用金属多孔材料折叠后形成的筒状滤芯。即金属多孔材料进行数字折叠形成褶皱后围成筒状结构。具体的是，所述过滤元件下端设置有封堵该过滤元件下端开口的封盖。

[0171] 还有一种设置方式是直接采用成型的、中空的、柱状的金属多孔材料过滤元件。

[0172] 本过滤器上适当的位置用于设置滤芯限位板241，用于防止滤芯组的振动。

[0173] 所述过滤元件与反应器内的搅拌器之间的距离为0.05‑1.5m。

[0174] 过滤元件的过滤面积为0.03～0.25。

[0175] 以滤芯组中的过滤元件的强度实验进行说明。

[0176] 在反应器中，由于本实施例采用的是倾斜桨片，桨片与水平面呈30度°角，搅拌过程中，桨叶受流体作用产生升力和阻力，流体因升力和阻力的反作用力而产生运动，在径向、轴向和环向流动，形成复杂的流型。

[0177] 升力分量使流体沿搅拌桨轴线向下流动，远离桨片后或到达容器底部后折返形成沿搅拌桨轴线方向向上的环流分量。

[0178] 阻力分量使流体产生沿桨片运动方向的切线方向的速度分量，在筒体壁的约速下一部分分量沿筒壁上升或下降形成径向流动分量，另一部分分量随桨桨片一起运动，形成环向流动分量。

[0179] 搅拌产生的三个方向的流体运动分量对静止在容器内的滤芯产生作用力，这种作用力同样可分解为三个方向的分量来考查，在三个方向分量中，轴向流动分量平行于滤芯，滤芯在垂直于该流向的截面上投影面积非常小，相对于另外两个方向，轴向作力力可忽略。

[0180] 对于环向于径向流动分量，其方向均垂直于滤芯轴线，由于环向和径向分量分别由升力和阻力的反作用力产生，而流体对桨片产生升力和阻力的前提是在桨叶运动方向上，所以流体在径向和环向相对于滤芯的流速小于桨片边缘线速度，滤芯受力小于以桨片边缘线速度流动的流体所产生的流体阻力。根据悬臂结构力矩分布特点，距固定端越近的部分，其力矩越大，结合滤芯结构特点进行分析，滤芯存在两个薄弱部位：一是滤材与接头连接的部位，这是滤材截面所受力矩最大之处，并且焊缝附近也是材料强度最低之处；二是接管与外丝接头连接的地方，虽然材料强度远远高于滤芯，但因车削螺纹，其截面积和截面直径都很小，也是薄弱部位。

[0181] 滤芯受力情况详见图10，图中力臂长度为滤芯几何中心到受力面的距离，滤芯蒲弱面力臂长度248mm，接管薄弱面力臂长度255mm。

[0182] 代入流体阻力数值，计算在各个蒲弱处因搅拌引起的最大力矩：

[0183] 厚滤芯M厚max ＝261.1N×0.248m ＝ 84.28N.m

[0184] 薄滤芯M薄max ＝261.1N×0.248m ＝ 84.28N.m

[0185] 接管 M接max ＝261.1N×0.255m ＝ 81.97N.m

[0186] 试验举例，厚滤芯截面实测外径47mm，壁厚不低于5mm；蒲滤芯实测外径50mm，壁厚不低于3mm；接管截面理论尺寸如图10，考虑到尺寸公差，实际外径按理论外径的90%计算。

[0187] 管式滤芯可视为空心圆柱，其截面系数按下式计算：

[0188]

[0189] 其中：

[0190] Wz 截面系数

[0191] D 圆柱外径；

[0192] α 空心圆柱内径与外径的比值。

[0193] 由此计算薄弱处：W厚＝6.28×10‑6，W薄＝4.91×10‑6，W接＝6.61×10‑7。

[0194] 根据滤芯压溃实验数据，滤芯最小抗压强度为185Mpa，测验数据如下：

[0195] 表1 滤芯压溃实验数据

[0196]滤芯编号 1‑2‑1 1‑2‑2 2‑2‑1 2‑2‑1
压溃强度（Mpa） 270.10 335.54 185.29 200.06

[0197] 根据烧结钛铝滤芯强度的相关文献，钛铝滤芯抗拉强度与材料粒度、压制压力有关，粒度越小压制压力越大，滤芯强度越高。

[0198] 滤芯抗拉强度远远小于滤芯压溃强度，所以滤芯在受弯矩作用时将首先从拉伸侧发生断裂。本实施例的滤芯抗拉强度＞30Mpa，保守计算以30Mpa作为本实施例滤芯材料所能承受的最大应力。

[0199] 滤芯截面应力与力矩的关系下：

[0200]

[0201] 其中：

[0202] σmax 滤芯所能承受的最大应力；

[0203] M max 滤芯截面所能承受的最大力矩；

[0204] Wz 滤芯截面系数。

[0205] 按悬臂梁计算滤芯受力，厚滤芯滤材在最大受力面所能承受的力矩为：

[0206] M厚 ＝ W厚×σ厚

[0207] ＝ 6.28×10‑6×30Mpa

[0208] ＝ 188.3 N.m

[0209] 薄滤芯滤材最大受力面所能承受的力矩为：

[0210] M薄 ＝ W薄×σ薄

[0211] ＝ 4.91×10‑6×30Mpa

[0212] ＝ 147.4 N.m

[0213] 滤芯接管处最大受力面所能承受的力矩为（316L抗拉强度500Mpa）：

[0214] M接 ＝ W接×σ接

[0215] ＝ 6.61×10‑7×500Mpa

[0216] ＝ 330.7 N.m

[0217] 对比滤芯薄弱处所能承受的最大力矩和搅拌所能产生的最大力矩：

[0218] 厚滤芯：M厚 ＝ 188.3 N.m ＞ M厚max ＝ 81.97 N.m

[0219] 薄滤芯：M薄 ＝ 147.4 N.m ＞ M薄max ＝ 81.97 N.m

[0220] 接管： M接 ＝ 330.7 N.m ＞ M接max ＝ 84.28 N.m

[0221] 可见厚滤芯和薄滤芯在滤芯薄弱处所能承受的最大力矩均远大于搅拌所能产生的最大力矩，本过滤元件能可靠的设置于反应器中。

[0222] 以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例，都应当属于本发明保护的范围。