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JP7706940B2 - Lithium sulfide manufacturing apparatus and method for manufacturing lithium sulfide - Google Patents
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Description

本発明は、硫化リチウム製造装置および硫化リチウムの製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing lithium sulfide and a method for producing lithium sulfide.

硫化リチウムの製造方法として、硫化水素ガスと水酸化リチウムとを反応させる方法が知られている。このような硫化リチウムの製造方法に関する技術としては、例えば、特許文献1(特開2016-150860号公報)に記載のものが挙げられる。 A known method for producing lithium sulfide is to react hydrogen sulfide gas with lithium hydroxide. An example of a technique for producing lithium sulfide is described in Patent Document 1 (JP 2016-150860 A).

特開2016-150860号公報JP 2016-150860 A

しかしながら、上記特許文献1等の硫化リチウムの製造技術では、充分に高い製造効率を実現することが困難であった。また、製造効率の安定性についても改善の余地を有していた。 However, with the lithium sulfide manufacturing technology described in Patent Document 1 and the like, it was difficult to achieve a sufficiently high manufacturing efficiency. In addition, there was room for improvement in the stability of the manufacturing efficiency.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、硫化リチウムを高い効率で安定的に生産できる硫化リチウム製造装置を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a lithium sulfide manufacturing apparatus that can produce lithium sulfide stably with high efficiency.

本発明者は、従来の硫化リチウム製造装置の硫化リチウム製造効率が充分でなかった理由について、種々検討を行った。その結果、硫化リチウム生成反応の場である水酸化リチウム充填部の温度分布を高度に制御することで、硫化リチウムを高い効率で安定的に生産できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。 The inventors conducted extensive research into the reasons why the lithium sulfide production efficiency of conventional lithium sulfide production equipment was insufficient. As a result, they discovered that lithium sulfide can be produced stably and with high efficiency by precisely controlling the temperature distribution in the lithium hydroxide-filled section, where the lithium sulfide production reaction takes place. The present invention was made based on this discovery.

本発明によれば、
硫化水素と水酸化リチウムとを反応させて硫化リチウムを製造する硫化リチウム製造装置であって、
内部に水酸化リチウム充填部を有する反応器と、
水酸化リチウムを加熱する加熱手段と、
上記反応器に接続された硫化水素供給部材と、
を備え、
上記反応器の内部には、上記水酸化リチウム充填部の上方に断熱部材が設けられ、
上記断熱部材の一部または上記断熱部材の周囲において、上記断熱部材の上部空間と下部空間とが連通している、硫化リチウム製造装置が提供される。
According to the present invention,
An apparatus for producing lithium sulfide by reacting hydrogen sulfide with lithium hydroxide, comprising:
A reactor having a lithium hydroxide filled portion therein;
A heating means for heating the lithium hydroxide;
A hydrogen sulfide supply member connected to the reactor;
Equipped with
a heat insulating member is provided inside the reactor above the lithium hydroxide filled portion,
an upper space and a lower space of the heat insulating member are in communication with each other at a part of the heat insulating member or around the heat insulating member,

また、本発明によれば、上記に記載の硫化リチウム製造装置を用いて硫化水素ガスと水酸化リチウムとを反応させることを特徴とする硫化リチウムの製造方法が提供される。 The present invention also provides a method for producing lithium sulfide, which comprises reacting hydrogen sulfide gas with lithium hydroxide using the lithium sulfide production apparatus described above.

本発明によれば、製造効率に優れた硫化リチウム製造装置を提供することができる。 The present invention provides a lithium sulfide manufacturing device with excellent manufacturing efficiency.

本実施形態の硫化リチウム製造装置の一例の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an example of an apparatus for manufacturing lithium sulfide according to an embodiment of the present invention. 本実施形態の硫化リチウム製造装置の断熱部材の上面図である。FIG. 2 is a top view of a heat insulating member of the apparatus for manufacturing lithium sulfide according to the present embodiment. 本実施形態の硫化リチウム製造装置の水酸化リチウム支持部材の上面図である。FIG. 2 is a top view of a lithium hydroxide support member of the lithium sulfide manufacturing apparatus of the present embodiment. 本実施形態の硫化リチウム製造装置の他の例の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of another example of the apparatus for manufacturing lithium sulfide according to the present embodiment. 実施例1の硫化リチウム製造装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an apparatus for producing lithium sulfide according to a first embodiment. 実施例2の硫化リチウム製造装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an apparatus for producing lithium sulfide according to a second embodiment. 比較例1の硫化リチウム製造装置の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of an apparatus for producing lithium sulfide according to Comparative Example 1. 比較例2の硫化リチウム製造装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an apparatus for producing lithium sulfide in Comparative Example 2. 実施例1~2および比較例1~2の硫化リチウム製造装置の反応器の温度を示すグラフである。1 is a graph showing the temperatures of reactors of lithium sulfide manufacturing apparatuses in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in all drawings, similar components are given the same reference numerals and descriptions will be omitted as appropriate.

[第1実施形態]
本実施形態の硫化リチウム製造装置の一例を図1~図3を参照して説明する。
[First embodiment]
An example of an apparatus for producing lithium sulfide according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1は、硫化リチウム製造装置1の縦断面図である。図2は、硫化リチウム製造装置1が備える断熱部材6の上面図である。図3は、硫化リチウム製造装置1が備える水酸化リチウム支持部材7の上面図である。 Figure 1 is a vertical cross-sectional view of the lithium sulfide manufacturing apparatus 1. Figure 2 is a top view of the heat insulating member 6 provided in the lithium sulfide manufacturing apparatus 1. Figure 3 is a top view of the lithium hydroxide support member 7 provided in the lithium sulfide manufacturing apparatus 1.

硫化リチウム製造装置1は、内部に水酸化リチウム充填部2を有する反応器3と、水酸化リチウムを加熱する加熱手段であるジャケットヒーター4と、反応器3に接続された硫化水素供給部材である硫化水素供給管5と、を備える。
反応器3の内部において、水酸化リチウム充填部2の上方には断熱部材6が設けられ、断熱部材6の一部または断熱部材6の周囲において、断熱部材6の上部空間と下部空間とが連通している。
The lithium sulfide manufacturing apparatus 1 includes a reactor 3 having a lithium hydroxide-filled section 2 therein, a jacket heater 4 which is a heating means for heating the lithium hydroxide, and a hydrogen sulfide supply pipe 5 which is a hydrogen sulfide supply member connected to the reactor 3.
Inside the reactor 3, a heat insulating member 6 is provided above the lithium hydroxide filled section 2, and the upper space and the lower space of the heat insulating member 6 are communicated with each other at a part of the heat insulating member 6 or around the heat insulating member 6.

本実施形態の硫化リチウム製造装置1においては、反応器3の上方に断熱部材6が設けられているため、反応器3外部への熱の放出が防止され、水酸化リチウム充填部2全体の温度が高く且つ均一に維持されるようになっている。このため、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応場が高い温度で高精度に制御され、硫化リチウムを高い生産効率で安定的に生産することができる。 In the lithium sulfide manufacturing apparatus 1 of this embodiment, a heat insulating member 6 is provided above the reactor 3, which prevents heat from being released to the outside of the reactor 3 and maintains a high and uniform temperature throughout the lithium hydroxide filling section 2. This allows the reaction field between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide to be controlled at a high temperature with high precision, enabling stable production of lithium sulfide with high production efficiency.

以下、本実施形態の硫化リチウム製造装置の各部の構成について説明する。 The configuration of each part of the lithium sulfide manufacturing device of this embodiment will be described below.

(反応器3)
反応器3の内部では、水酸化リチウム(固体)と硫化水素ガスとの反応により、硫化リチウム(固体)が生成される。
(Reactor 3)
Inside the reactor 3, lithium hydroxide (solid) reacts with hydrogen sulfide gas to produce lithium sulfide (solid).

反応器3には硫化水素供給管5が接続されており、硫化水素供給管5から硫化水素が供給される。 A hydrogen sulfide supply pipe 5 is connected to the reactor 3, and hydrogen sulfide is supplied from the hydrogen sulfide supply pipe 5.

また、反応器3には、水酸化リチウム支持部材7が備えられており、水酸化リチウム支持部材7、断熱部材6および反応器3の内壁によって囲まれた空間を水酸化リチウム充填部2と呼ぶ。 The reactor 3 is also equipped with a lithium hydroxide support member 7, and the space surrounded by the lithium hydroxide support member 7, the insulating member 6, and the inner wall of the reactor 3 is called the lithium hydroxide filling section 2.

水酸化リチウム支持部材7上には水酸化リチウム(図示せず)が載置される。 Lithium hydroxide (not shown) is placed on the lithium hydroxide support member 7.

硫化水素供給管5は、水酸化リチウム支持部材7に対して下方に位置することが好ましい。硫化水素ガスを水酸化リチウム支持部材7に対して下方から供給されることにより、反応器3の上方に向かって通気し、水酸化リチウム充填部2に充填された水酸化リチウムと接触することで硫化水素ガスより比重の小さい副生成物である水(水蒸気)が効率よく排出されるためである。また、硫化水素ガスが反応器3の上方に向かって通気し続けることにより、フレッシュな硫化水素ガスが絶えず供給される。 The hydrogen sulfide supply pipe 5 is preferably located below the lithium hydroxide support member 7. By supplying hydrogen sulfide gas to the lithium hydroxide support member 7 from below, it is vented toward the top of the reactor 3, and when it comes into contact with the lithium hydroxide filled in the lithium hydroxide filling section 2, water (water vapor), a by-product with a smaller specific gravity than hydrogen sulfide gas, is efficiently discharged. In addition, by continuing to vent the hydrogen sulfide gas toward the top of the reactor 3, fresh hydrogen sulfide gas is constantly supplied.

水酸化リチウム支持部材7には、図3に示すように、複数の連通孔171が設けられていることが好ましい。このようにすることにより、硫化水素供給管5から供給された硫化水素ガスが、連通孔171を介して水酸化リチウム充填部2に効率よく供給されるからである。 As shown in FIG. 3, it is preferable that the lithium hydroxide support member 7 is provided with a plurality of communication holes 171. This allows the hydrogen sulfide gas supplied from the hydrogen sulfide supply pipe 5 to be efficiently supplied to the lithium hydroxide filling section 2 through the communication holes 171.

硫化水素供給管5から供給された硫化水素ガスは、水酸化リチウム充填部2に充填された水酸化リチウム(固体)の表面に接触する。 The hydrogen sulfide gas supplied from the hydrogen sulfide supply pipe 5 comes into contact with the surface of the lithium hydroxide (solid) filled in the lithium hydroxide filling section 2.

水酸化リチウム(固体)の表面では、下記(1)式のような反応が起きていると考えられる。
2LiOH+HS→LiS+2HO(1)
It is believed that a reaction as shown in formula (1) below occurs on the surface of lithium hydroxide (solid).
2LiOH+ H2SLi2S + 2H2O (1)

反応器3内部の水酸化リチウム充填部2において、水酸化リチウムは層状に充填され、層状に充填された水酸化リチウムが反応器3の内壁面に接するようにされていることが好ましい。このようにすると、水酸化リチウム充填部2の内壁面からの熱伝達により加熱できるため、加熱効率を高くすることができるためである。 In the lithium hydroxide-filled section 2 inside the reactor 3, the lithium hydroxide is preferably filled in layers so that the lithium hydroxide filled in layers is in contact with the inner wall surface of the reactor 3. This is because heating can be achieved by heat transfer from the inner wall surface of the lithium hydroxide-filled section 2, thereby increasing the heating efficiency.

水酸化リチウム充填部2の温度は、上記の反応を促進する観点、また水酸化リチウムの溶融を防止する観点から、通常100~445℃、好適には130~410℃に調整される。尚、水酸化リチウム充填部2の温度は、通常、水酸化リチウム充填部2の水平方向中心部において測定される。 The temperature of the lithium hydroxide-filled section 2 is usually adjusted to 100 to 445°C, preferably 130 to 410°C, from the viewpoint of promoting the above reaction and preventing the lithium hydroxide from melting. The temperature of the lithium hydroxide-filled section 2 is usually measured at the horizontal center of the lithium hydroxide-filled section 2.

断熱部材6には、図2に示すように、複数の連通孔161が設けられていることが好ましい。断熱部材に複数の連通孔161が設けられていることにより、未反応の硫化水素ガスや、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応で生成する水を含む排ガスが連通孔171を介して反応器3の外部に排出されるためである。 As shown in FIG. 2, it is preferable that the insulating member 6 is provided with a plurality of communication holes 161. By providing a plurality of communication holes 161 in the insulating member, unreacted hydrogen sulfide gas and exhaust gas containing water generated by the reaction of hydrogen sulfide gas with lithium hydroxide are discharged to the outside of the reactor 3 through the communication holes 171.

反応器3の材質としては、金属やセラミックス等を挙げることができるが、耐硫性のある材質でありことが好ましい。耐硫性のある材質としては、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属系の耐硫性素材や、石英、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックス系の耐硫性素材等を挙げることができる。 The reactor 3 may be made of metal or ceramic, but is preferably made of a sulfur-resistant material. Examples of sulfur-resistant materials include metal-based sulfur-resistant materials such as stainless steel and aluminum, and ceramic-based sulfur-resistant materials such as quartz, boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride.

反応器3は、内表面が耐硫処理されていることが好ましい。 It is preferable that the inner surface of the reactor 3 is treated to be sulfur-resistant.

耐硫処理の手段としては、スズめっき、クロムめっき、金めっき、溶融アルミニウムめっきまたはこれらの金属を含有する合金めっき等、耐硫化性能の高い金属または合金によるめっき処理を挙げることができる。 Examples of sulfur-resistant treatment include plating with metals or alloys that have high sulfur resistance, such as tin plating, chrome plating, gold plating, hot-dip aluminum plating, or alloy plating containing these metals.

また、耐硫処理の手段として金属拡散滲透処理を用いてもよい。被処理物を金属拡散滲透処理することにより、被処理物表面に金属拡散滲透層が形成されると、耐硫化性能が向上することが知られている。
たとえば、アルミニウムを拡散滲透処理するカロライジング処理を用いることができる。カロライジング処理では被処理物をFe-Al合金粉及びNHCl粉よりなる調合剤と共に鋼製ケース内に埋め込み、ケースを密閉し、それを炉内にて加熱することにより、被処理物表面にアルミニウムが拡散滲透されたアルミニウム拡散滲透層を形成して被処理物の耐硫化性能を向上することが可能である。
Alternatively, a metal diffusion infiltration treatment may be used as a means for sulfur resistance treatment. It is known that when a metal diffusion infiltration layer is formed on the surface of a treated object by subjecting the treated object to a metal diffusion infiltration treatment, the sulfur resistance performance is improved.
For example, a calorizing treatment for diffusing and infiltrating aluminum can be used. In the calorizing treatment, the workpiece is embedded in a steel case together with a mixture consisting of Fe-Al alloy powder and NH 4 Cl powder, the case is sealed, and it is heated in a furnace to form an aluminum diffusion infiltration layer on the surface of the workpiece, thereby making it possible to improve the sulfurization resistance of the workpiece.

(ジャケットヒーター4)
本実施形態では、水酸化リチウムを加熱する加熱手段としてジャケットヒーター4を用いている。
(Jacket heater 4)
In this embodiment, a jacket heater 4 is used as a heating means for heating the lithium hydroxide.

すなわち、ジャケットヒーター4は、水酸化リチウム支持部材7および水酸化リチウム支持部材7の上部の空間を加熱する。これにより、水酸化リチウム充填部2に充填された水酸化リチウムを加熱して硫化リチウム生成反応を促進させることができる。 That is, the jacket heater 4 heats the lithium hydroxide support member 7 and the space above the lithium hydroxide support member 7. This heats the lithium hydroxide filled in the lithium hydroxide filling section 2, accelerating the lithium sulfide production reaction.

ジャケットヒーター4の温度は、水酸化リチウム充填部2の温度を上述の温度域に調整可能なように構成されている。必要な加熱温度は水酸化リチウム充填部2の径や触媒の充填量に伴い変化するため、ジャケットヒーター4の温度域は特に限定されないが、好適には100~445℃であり、より好適には130~410℃である。 The temperature of the jacket heater 4 is configured so that the temperature of the lithium hydroxide-filled section 2 can be adjusted to the above-mentioned temperature range. The required heating temperature varies depending on the diameter of the lithium hydroxide-filled section 2 and the amount of catalyst filled, so the temperature range of the jacket heater 4 is not particularly limited, but is preferably 100 to 445°C, and more preferably 130 to 410°C.

また、本実施形態においては、加熱手段としてジャケットヒーター4を用いたが、これに限らず、水酸化リチウムを加熱することが可能であればどのような加熱手段であってもよい。たとえば、加熱した硫化水素ガスを導入する方法、高周波誘導加熱装置等を用いることもできる。 In addition, in this embodiment, a jacket heater 4 is used as the heating means, but this is not limited to this, and any heating means capable of heating lithium hydroxide may be used. For example, a method of introducing heated hydrogen sulfide gas, a high-frequency induction heating device, etc. may also be used.

(硫化水素供給管5)
硫化水素供給管5は、反応器3に硫化水素ガスを供給するための部材である。
(Hydrogen sulfide supply pipe 5)
The hydrogen sulfide supply pipe 5 is a member for supplying hydrogen sulfide gas to the reactor 3 .

硫化水素供給管5は、水酸化リチウム支持部材7に対して下方に位置することが好ましい。硫化水素ガスを水酸化リチウム支持部材7に対して下方から供給されることにより、反応器3の上方に向かって通気し、水酸化リチウム充填部2に充填された水酸化リチウムと接触することで硫化水素ガスより比重の小さい副生成物である水(水蒸気)が効率よく排出されるためである。また、硫化水素ガスが反応器3の上方に向かって通気し続けることにより、フレッシュな硫化水素ガスが絶えず供給される。 The hydrogen sulfide supply pipe 5 is preferably located below the lithium hydroxide support member 7. By supplying hydrogen sulfide gas to the lithium hydroxide support member 7 from below, it is vented toward the top of the reactor 3, and when it comes into contact with the lithium hydroxide filled in the lithium hydroxide filling section 2, water (water vapor), a by-product with a smaller specific gravity than hydrogen sulfide gas, is efficiently discharged. In addition, by continuing to vent the hydrogen sulfide gas toward the top of the reactor 3, fresh hydrogen sulfide gas is constantly supplied.

硫化水素供給管5は、図1に示したように、硫化水素ガスの供給量を調節する硫化水素供給調節弁8を有していてもよい。硫化水素供給調節弁8の開閉を調節することにより硫化水素の供給量を制御することが可能であり、このことは、反応器3で行われる硫化リチウム生成反応を制御するという観点から好適である。 As shown in FIG. 1, the hydrogen sulfide supply pipe 5 may have a hydrogen sulfide supply control valve 8 that adjusts the amount of hydrogen sulfide gas supplied. The amount of hydrogen sulfide supplied can be controlled by adjusting the opening and closing of the hydrogen sulfide supply control valve 8, which is advantageous from the viewpoint of controlling the lithium sulfide production reaction carried out in the reactor 3.

硫化水素供給管5の材質としては、反応器3の材質として上述したものを用いることが可能である。 The materials mentioned above for the reactor 3 can be used as the material for the hydrogen sulfide supply pipe 5.

硫化水素供給管5は、内表面が耐硫処理されていることが好ましい。耐硫処理の手段としては、反応器3内表面の耐硫処理に用いる方法として上述した方法を用いることができる。 It is preferable that the inner surface of the hydrogen sulfide supply pipe 5 is treated to be anti-sulfurized. As a means for anti-sulfurizing, the method described above for the anti-sulfurizing treatment of the inner surface of the reactor 3 can be used.

また、本実施形態においては、硫化水素供給部材として硫化水素供給管5を用いたが、これに限らず、反応器3に硫化水素ガスを供給することが可能であればどのような硫化水素供給部材であってもよい。 In addition, in this embodiment, a hydrogen sulfide supply pipe 5 is used as the hydrogen sulfide supply member, but this is not limited to this, and any hydrogen sulfide supply member that can supply hydrogen sulfide gas to the reactor 3 may be used.

(断熱部材6)
断熱部材6は、反応器3内部を断熱するための部材であり、水酸化リチウム充填部2の上方に設けられている。
(Thermal insulation member 6)
The heat insulating member 6 is a member for insulating the inside of the reactor 3, and is provided above the lithium hydroxide filled section 2.

図1に示すように、断熱部材6は、水酸化リチウム充填部2の上方にあって水酸化リチウム充填部2の全体を覆うように構成されていることが好ましい。このようにすることで、反応器3外部への熱の放出が一層防止されようになる。 As shown in FIG. 1, the heat insulating member 6 is preferably configured to be located above the lithium hydroxide filled section 2 and to cover the entire lithium hydroxide filled section 2. This further prevents heat from being released to the outside of the reactor 3.

また、断熱部材6の側面は、図1に示されるように、反応器3の内壁に接するように設けられていることが好ましい。このようにすることで、断熱部材6も加熱され、断熱部材6自体も一定の熱容量を有するため、断熱部材6による保温効果がより一層高まる。 In addition, as shown in FIG. 1, it is preferable that the side of the insulating member 6 is provided so as to be in contact with the inner wall of the reactor 3. In this way, the insulating member 6 is also heated, and the insulating member 6 itself has a certain heat capacity, so the heat retention effect of the insulating member 6 is further enhanced.

断熱部材6には、図2に示すように、複数の連通孔161が設けられていることが好ましい。断熱部材に複数の連通孔161が設けられていることにより、未反応の硫化水素ガスや、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応で生成する水を含む排ガスが連通孔161を介して反応器3の外部に排出されるためである。 As shown in FIG. 2, it is preferable that the insulating member 6 is provided with a plurality of communication holes 161. By providing a plurality of communication holes 161 in the insulating member, unreacted hydrogen sulfide gas and exhaust gas containing water generated by the reaction of hydrogen sulfide gas with lithium hydroxide are discharged to the outside of the reactor 3 through the communication holes 161.

また、断熱部材6には、図2に示すように、温度センサ用貫通孔162が設けられていてもよい。この場合、反応器3上方から挿入された温度センサ9が温度センサ用貫通孔162を貫通して反応器3に接続する。 The insulating member 6 may also be provided with a temperature sensor through hole 162 as shown in FIG. 2. In this case, the temperature sensor 9 inserted from above the reactor 3 passes through the temperature sensor through hole 162 and connects to the reactor 3.

断熱部材6の材質としては、反応器3の材質として上述したものを用いることが可能である。 The materials mentioned above as the materials for the reactor 3 can be used as the materials for the insulating member 6.

断熱部材6の形状は特に制限されないが、上述の通り複数の連通孔161が設けられたものであることが好ましい。たとえば、ステンレスメッシュ、アルミニウムメッシュなどの金属メッシュ;ステンレスパンチング、アルミニウムパンチングなどのパンチングメタル;ステンレスエキスパンド、アルミニウムエキスパンドなどのエキスパンドメタル等から選択される一種または二種以上の多孔材等を用いることができる。 The shape of the insulating member 6 is not particularly limited, but it is preferable that the insulating member 6 has a plurality of communication holes 161 as described above. For example, one or more types of porous materials selected from metal meshes such as stainless steel mesh and aluminum mesh; punched metals such as stainless steel punching and aluminum punching; and expanded metals such as stainless steel expand and aluminum expand can be used.

必要に応じて、断熱部材6として、上述した多孔材を二枚以上重ねて用いてもよい。 If necessary, two or more layers of the above-mentioned porous material may be stacked together to form the insulating member 6.

断熱部材6に設けられた連通孔161の面積比は、断熱効率向上と排ガス等の回収向上のバランスの観点から、通常は0.2%以上50%以下であり、好適には0.5%以上40%以下である。 The area ratio of the communication holes 161 provided in the insulating member 6 is usually 0.2% or more and 50% or less, preferably 0.5% or more and 40% or less, from the viewpoint of the balance between improving the insulating efficiency and improving the recovery of exhaust gases, etc.

断熱部材6に設けられた連通孔161の径は、断熱効率向上と排ガス等の回収向上のバランスの観点から、通常は26μm以上10000μm以下であり、好適には45μm以上5000μm以下である。 From the viewpoint of balancing between improving insulation efficiency and improving recovery of exhaust gas, etc., the diameter of the communication hole 161 provided in the insulation member 6 is usually 26 μm or more and 10,000 μm or less, and preferably 45 μm or more and 5,000 μm or less.

断熱部材6の厚みは、断熱効率向上の観点から、好適には0.5mm以上であり、より好適には1.5mm以上である。また、断熱部材6の厚みには特に上限はないが、通常20mm以下である。 From the viewpoint of improving the insulation efficiency, the thickness of the insulation member 6 is preferably 0.5 mm or more, and more preferably 1.5 mm or more. There is no particular upper limit to the thickness of the insulation member 6, but it is usually 20 mm or less.

断熱部材の形状としては、図6に示すような逆漏斗形状の断熱部材46を用いてもよい。
断熱部材として、逆漏斗形状の断熱部材46を用いる場合、温度センサ9を逆漏斗形状の断熱部材46の脚部に挿入し、水酸化リチウム充填部2に接続させることができる。この場合、温度センサ9と逆漏斗形状の断熱部材46の脚部の内壁との間には隙間が形成されるようにすることで、その隙間によって逆漏斗形状の断熱部材46の上部空間と下部空間が連通することが可能である。
The shape of the heat insulating member may be an inverted funnel-shaped heat insulating member 46 as shown in FIG.
When an inverted funnel-shaped insulating member 46 is used as the insulating member, the temperature sensor 9 can be inserted into the legs of the inverted funnel-shaped insulating member 46 and connected to the lithium hydroxide filled section 2. In this case, by forming a gap between the temperature sensor 9 and the inner wall of the legs of the inverted funnel-shaped insulating member 46, the upper space and the lower space of the inverted funnel-shaped insulating member 46 can communicate with each other through the gap.

(水酸化リチウム支持部材7)
水酸化リチウム支持部材7は、水酸化リチウムを載置するための部材である。
(Lithium hydroxide support member 7)
The lithium hydroxide support member 7 is a member for placing lithium hydroxide thereon.

上述の通り、反応器3の内壁面からの熱伝達による加熱を可能にするため、水酸化リチウムは、水酸化リチウム充填部2の内壁に接するように層状に充填されていることが好ましいため、水酸化リチウム支持部材7は、水酸化リチウムをこのように載置することができるようにするため、水酸化リチウム充填部2の内壁に接するように配置されることが好ましい。 As described above, in order to enable heating by heat transfer from the inner wall surface of the reactor 3, it is preferable that the lithium hydroxide is packed in layers in contact with the inner wall of the lithium hydroxide-filled section 2, and therefore it is preferable that the lithium hydroxide support member 7 is arranged in contact with the inner wall of the lithium hydroxide-filled section 2 so that the lithium hydroxide can be placed in this manner.

水酸化リチウム支持部材7には、図3に示すように、複数の連通孔171が設けられていることが好ましい。水酸化リチウム支持部材7に複数の連通孔171が設けられていることにより、複数の連通孔171を通して、硫化水素供給管5から供給された硫化水素が効率よく水酸化リチウム充填部2に供給されるようになるためである。 As shown in FIG. 3, it is preferable that the lithium hydroxide support member 7 is provided with a plurality of communication holes 171. By providing the lithium hydroxide support member 7 with a plurality of communication holes 171, the hydrogen sulfide supplied from the hydrogen sulfide supply pipe 5 can be efficiently supplied to the lithium hydroxide filling section 2 through the plurality of communication holes 171.

水酸化リチウム支持部材7の材質としては、反応器3の材質として上述したものを用いることが可能である。 The materials mentioned above as the materials for the reactor 3 can be used as the material for the lithium hydroxide support member 7.

水酸化リチウム支持部材7の形状は、水酸化リチウムを載置することができれば特に制限されないが、上述の通り複数の連通孔171が設けられたものであることが好ましい。たとえば、ステンレスメッシュ、アルミニウムメッシュなどの金属メッシュ;ステンレスパンチング、アルミニウムパンチングなどのパンチングメタル;ステンレスエキスパンドなどのエキスパンドメタル等から選択される一種または二種以上の多孔材等を用いることができる。 The shape of the lithium hydroxide support member 7 is not particularly limited as long as lithium hydroxide can be placed on it, but it is preferable that it has a plurality of communication holes 171 as described above. For example, one or more types of porous materials selected from metal meshes such as stainless steel mesh and aluminum mesh; punched metals such as stainless steel punching and aluminum punching; and expanded metals such as stainless steel expand can be used.

必要に応じて、水酸化リチウム支持部材7として、上述した多孔材を二枚以上重ねて用いてもよい。 If necessary, two or more of the above-mentioned porous materials may be stacked together to form the lithium hydroxide support member 7.

水酸化リチウム支持部材7に設けられた連通孔171の径は、載置する水酸化リチウムの径にもよるが、通常は26μm以上300μm以下であり、好適には45μm以上154μm以下である。 The diameter of the communication hole 171 provided in the lithium hydroxide support member 7 depends on the diameter of the lithium hydroxide to be placed, but is usually 26 μm or more and 300 μm or less, and preferably 45 μm or more and 154 μm or less.

(ガス排出管10)
ガス排出管10は、未反応の硫化水素や、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応で生成する水を含む排ガスを反応器3の外部に排出するための部材である。
(Gas exhaust pipe 10)
The gas exhaust pipe 10 is a member for discharging, to the outside of the reactor 3, exhaust gas containing unreacted hydrogen sulfide and water produced by the reaction between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide.

ガス排出管10は、水酸化リチウム支持部材7に対して上方に位置することが好ましい。副生成物の水(水蒸気)および未反応の硫化水素ガスは反応器の上方に向かって通気していくため、ガス排出管10は上方に設けられているほうが、ガス排出の効率がよいためである。ガス排出の効率が良くなることで、フレッシュな硫化水素ガスが絶えず供給されようになる。 The gas exhaust pipe 10 is preferably located above the lithium hydroxide support member 7. By-product water (water vapor) and unreacted hydrogen sulfide gas are vented toward the top of the reactor, so it is more efficient to exhaust gas when the gas exhaust pipe 10 is located at the top. By improving the efficiency of gas exhaust, fresh hydrogen sulfide gas is constantly supplied.

ガス排出管10は、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応で生成する水を捕捉する冷却部を設けておくことが好ましい。硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応が終了すれば、硫化リチウムが生成する際に発生する水が上記冷却部へ凝縮しなくなる。すなわち、凝縮する水の量により硫化リチウム生成反応の進行をモニタリングできるのである。 It is preferable that the gas exhaust pipe 10 is provided with a cooling section that captures the water generated by the reaction between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide. When the reaction between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide is completed, the water generated during the production of lithium sulfide will no longer condense in the cooling section. In other words, the progress of the lithium sulfide production reaction can be monitored by the amount of condensed water.

(温度センサ9)
温度センサ9は、反応器3内部の温度を計測するための部材である。たとえば、温度センサ9で反応器3内部の温度を計測し、計測結果に基づき加熱を調整することで、硫化リチウムの製造をより高度に制御することが可能になる。
(Temperature sensor 9)
The temperature sensor 9 is a member for measuring the temperature inside the reactor 3. For example, by measuring the temperature inside the reactor 3 with the temperature sensor 9 and adjusting the heating based on the measurement result, it becomes possible to control the production of lithium sulfide to a higher degree.

[第2実施形態]
本実施形態の硫化リチウム製造装置は、水酸化リチウム充填部2の底面に接してまたは近接して配置された、伝熱部材22をさらに備えてもよい。図4はこのようにした硫化リチウム製造装置21の縦断面図である。
水酸化リチウム充填部2の下部に伝熱部材22を設けることで、反応器3の外側を覆っているジャケットヒーター4からの熱が水酸化リチウム充填部2の横断面水平方向へ伝わりやすくなり、水酸化リチウム充填部2の水平方向における均熱性が改善されるためである。
[Second embodiment]
The apparatus for manufacturing lithium sulfide of the present embodiment may further include a heat transfer member 22 arranged in contact with or in the vicinity of the bottom surface of the lithium hydroxide loading section 2. Fig. 4 is a vertical sectional view of an apparatus 21 for manufacturing lithium sulfide in this manner.
By providing the heat transfer member 22 at the bottom of the lithium hydroxide-filled section 2, heat from the jacket heater 4 covering the outside of the reactor 3 is easily transferred in the horizontal direction of the cross section of the lithium hydroxide-filled section 2, thereby improving the thermal uniformity in the horizontal direction of the lithium hydroxide-filled section 2.

伝熱部材22は、水酸化リチウム充填部の内壁に接するように配置されていることが好ましい。反応器3の外側を覆っているジャケットヒーター4からの熱をより効率的に伝搬させるためである。 The heat transfer member 22 is preferably arranged so as to contact the inner wall of the lithium hydroxide filled section. This is to more efficiently transfer heat from the jacket heater 4 that covers the outside of the reactor 3.

伝熱部材22には、複数の連通孔が設けられていることが好ましい。伝熱部材に複数の連通孔が設けられていることにより、複数の連通孔を通して、硫化水素供給管5から供給された硫化水素が水酸化リチウム充填部2に効率よく供給されるようになるためである。 It is preferable that the heat transfer member 22 is provided with a plurality of communication holes. This is because by providing a plurality of communication holes in the heat transfer member, the hydrogen sulfide supplied from the hydrogen sulfide supply pipe 5 is efficiently supplied to the lithium hydroxide filling section 2 through the plurality of communication holes.

伝熱部材22の材質は特に限定されず、反応器3の材質として上述したものを用いることができるが、耐硫化性および熱伝導性に優れた材料を用いることが好適であり、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等を用いることが好ましい。 The material of the heat transfer member 22 is not particularly limited, and the materials mentioned above as the materials of the reactor 3 can be used, but it is preferable to use a material with excellent sulfur resistance and thermal conductivity, such as aluminum, aluminum alloy, aluminum nitride, silicon nitride, etc.

また、伝熱部材22の形状は特に制限されないが、パンチングメタルのように複数の連通孔が設けられたものであることが好ましい。たとえば、ステンレスメッシュ、アルミニウムメッシュなどの金属メッシュ;ステンレスパンチング、アルミニウムパンチングなどのパンチングメタル;ステンレスエキスパンドアルミニウムエキスパンドなどのエキスパンドメタル等から選択される一種または二種以上の多孔材等を用いることができる。 The shape of the heat transfer member 22 is not particularly limited, but it is preferable that the heat transfer member 22 has a plurality of communicating holes, such as a punched metal. For example, one or more types of porous materials selected from metal meshes such as stainless steel mesh and aluminum mesh; punched metals such as stainless steel punched and aluminum punched; and expanded metals such as stainless steel expanded and aluminum expanded can be used.

必要に応じて、伝熱部材22として、上述した多孔材を二枚以上重ねて用いてもよい。 If necessary, two or more layers of the above-mentioned porous material may be stacked together to form the heat transfer member 22.

伝熱部材22に設けられた連通孔の面積比は、伝熱効率の向上と硫黄蒸気と触媒との接触効率向上とのバランスの観点から、通常は0.2%以上50%以下であり、好適には0.5%以上40%以下である。 The area ratio of the communication holes provided in the heat transfer member 22 is usually 0.2% or more and 50% or less, preferably 0.5% or more and 40% or less, from the viewpoint of a balance between improving heat transfer efficiency and improving the contact efficiency between the sulfur vapor and the catalyst.

伝熱部材22に設けられた連通孔の径は、通常は26μm以上10000μm以下であり、好適には45μm以上5000μm以下である。 The diameter of the communication holes provided in the heat transfer member 22 is usually 26 μm or more and 10,000 μm or less, and preferably 45 μm or more and 5,000 μm or less.

[変形例]
本実施形態の硫化リチウム製造装置は、上記で説明した部材以外の部材を備えていてもよい。
[Modification]
The apparatus for manufacturing lithium sulfide of the present embodiment may include components other than the components described above.

また、本実施形態の硫化リチウム製造装置は、各部が一体に形成されていてもよい。 In addition, the lithium sulfide manufacturing apparatus of this embodiment may have each part formed integrally.

[硫化リチウムの製造プロセス]
本実施形態の硫化リチウム製造装置1を用いた硫化リチウムの製造プロセスについて説明する。
[Lithium sulfide manufacturing process]
A lithium sulfide manufacturing process using the lithium sulfide manufacturing apparatus 1 of the present embodiment will be described.

まず、水酸化リチウム充填部2に水酸化リチウムを充填し、加熱手段であるジャケットヒーター4によって水酸化リチウムが充填された水酸化リチウム充填部2を加熱する。次いで、水酸化リチウム充填部2に硫化水素ガスを供給し、水酸化リチウムに硫化水素ガスを接触させ、水酸化リチウムと硫化水素ガスの反応により硫化リチウムを生成させる。 First, lithium hydroxide is filled into the lithium hydroxide-filled section 2, and the lithium hydroxide-filled section 2 filled with lithium hydroxide is heated by the jacket heater 4, which is a heating means. Next, hydrogen sulfide gas is supplied to the lithium hydroxide-filled section 2, and the lithium hydroxide is brought into contact with the hydrogen sulfide gas, causing the lithium hydroxide to react with the hydrogen sulfide gas to produce lithium sulfide.

硫化リチウム製造装置1の反応器3の上部には、断熱部材6が設けられているため、反応器3外部への熱の放出が防止され、水酸化リチウム充填部2全体の温度が高く且つ均一に維持されるようになっている。よって、硫化リチウム製造装置1では、硫化リチウムを高い効率で安定的に生産できる。 The upper part of the reactor 3 of the lithium sulfide manufacturing apparatus 1 is provided with a heat insulating member 6, which prevents heat from being released to the outside of the reactor 3 and maintains a high and uniform temperature throughout the lithium hydroxide filling section 2. Therefore, the lithium sulfide manufacturing apparatus 1 can stably produce lithium sulfide with high efficiency.

硫化リチウム製造装置1を用いた硫化リチウムの製造プロセスにおいて、水酸化リチウム充填部2内部の温度は、全領域において、通常100℃以上、好適には130℃以上、より好適には150℃以上、より好適には170℃以上、より好適には200℃以上である。
水酸化リチウム充填部2内部の温度が全領域において上記下限値以上であると、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応速度をより向上させることができる。
In the process for producing lithium sulfide using the lithium sulfide production apparatus 1, the temperature inside the lithium hydroxide loading section 2 is usually 100° C. or higher, preferably 130° C. or higher, more preferably 150° C. or higher, more preferably 170° C. or higher, and more preferably 200° C. or higher, in the entire region.
When the temperature inside lithium hydroxide filling section 2 is equal to or higher than the above lower limit in the entire region, the reaction rate between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide can be further improved.

硫化リチウム製造装置1を用いた硫化リチウムの製造プロセスにおいて、水酸化リチウム充填部2の温度は、全領域において、好適には445℃以下であり、より好適には430℃以下であり、さらに好適には410℃以下である。触媒充填部の温度が全ての領域において上記上限値以下であると、水酸化リチウムが溶融するのを抑制できるため、水酸化リチウムの相互間で融着が起こって塊状になることを抑制できる。これにより、反応ガスと水酸化リチウムとの反応をより効果的に進めることができる。 In the lithium sulfide manufacturing process using the lithium sulfide manufacturing apparatus 1, the temperature of the lithium hydroxide filling section 2 is preferably 445°C or less in all regions, more preferably 430°C or less, and even more preferably 410°C or less. When the temperature of the catalyst filling section is equal to or less than the above upper limit in all regions, the lithium hydroxide can be prevented from melting, and therefore, the lithium hydroxide can be prevented from fusing together and forming clumps. This allows the reaction between the reaction gas and the lithium hydroxide to proceed more effectively.

硫化リチウム製造装置1を用いた硫化リチウムの製造プロセスにおいては、水酸化リチウム充填部2の各地点で測定される温度の最高温度Tmaxと最低温度Tminの差(Tmax-Tmin)が好適には50℃以下であり、より好適には30℃以下であり、さらに好適には20℃以下であり、可能な限り小さいことが好ましい。Tmax-Tminが小さい、つまりは水酸化リチウム充填部2の各地点の温度のバラつきが小さいと、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応をより効率よく安定的に進行させることができる。 In the lithium sulfide production process using the lithium sulfide production apparatus 1, the difference (T max - T min ) between the maximum temperature T max and the minimum temperature T min measured at each point in the lithium hydroxide loading section 2 is preferably 50° C. or less, more preferably 30° C. or less, and even more preferably 20° C. or less, and is preferably as small as possible. When T max - T min is small, in other words, when there is little variation in temperature at each point in the lithium hydroxide loading section 2, the reaction between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide can proceed more efficiently and stably.

水酸化リチウムのレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布におけるd50は、好ましくは1.5mm以下であり、より好ましくは1.0mm以下である。d50が上記上限値以下であると、水酸化リチウムと反応ガスとの接触面積が大きくなり反応が促進されるため、得られる硫化リチウム中の未反応原料をより低減させることができる。その結果、より高純度の硫化リチウムを得ることができる。
また、水酸化リチウムのレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布におけるd50は、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.2mm以上である。d50が上記下限値以上であると、反応系で発生した水が硫化リチウム粒子に付着して粒子が固着するのを防ぐことができる。また反応ガスとともに水酸化リチウムや得られた硫化リチウムが排出されてしまうことを抑制することができるため、排ガス処理をより単純なものにすることができる。また、水酸化リチウムや得られた硫化リチウムが反応ガスによって飛散することを抑制することができるため、硫化リチウムの収率を向上させることができる。
The d50 in the weight-based particle size distribution of lithium hydroxide measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is preferably 1.5 mm or less, more preferably 1.0 mm or less. When the d50 is equal to or less than the upper limit, the contact area between the lithium hydroxide and the reaction gas increases, and the reaction is promoted, so that the amount of unreacted raw material in the obtained lithium sulfide can be further reduced. As a result, lithium sulfide with higher purity can be obtained.
In addition, the d50 in the weight-based particle size distribution of lithium hydroxide measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more. When the d50 is equal to or more than the lower limit, water generated in the reaction system can be prevented from adhering to the lithium sulfide particles and causing the particles to stick. In addition, the lithium hydroxide and the obtained lithium sulfide can be prevented from being discharged together with the reaction gas, so that the exhaust gas treatment can be simplified. In addition, the lithium hydroxide and the obtained lithium sulfide can be prevented from being scattered by the reaction gas, so that the yield of lithium sulfide can be improved.

水酸化リチウムは、あらかじめ結晶水の脱水および付着水の乾燥を行っておくことが好ましい。これにより、水酸化リチウムが塊状化することを抑制できたり、水硫化物の生成を抑制できたりするため、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応をより効果的に進めることができる。水酸化リチウムの脱水や乾燥の方法としては、例えば、大気中で加熱する方法、水素、窒素、アルゴンガスなどのガスを流しながら加熱する方法、減圧化で加熱する方法等が挙げられる。 It is preferable to dehydrate the water of crystallization and dry the adhering water from lithium hydroxide beforehand. This prevents the lithium hydroxide from agglomerating and inhibits the production of hydrosulfides, allowing the reaction between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide to proceed more effectively. Examples of methods for dehydrating and drying lithium hydroxide include heating in the atmosphere, heating while passing gas such as hydrogen, nitrogen, or argon gas, and heating under reduced pressure.

硫化水素ガスは、ガスボンベ等に充填された市販品であってもよいし、硫化リチウム製造装置1の上流に接続された硫化水素製造装置で製造されたものであってもよい。
硫化リチウム製造装置1の上流に硫化水素製造装置が接続されている場合、硫化リチウムの製造に必要な分だけ硫化水素ガスを生成させることが可能であり、硫化水素ガスを別途保管する必要がなくなる。また必要に応じて硫化水素ガスを生成させることが可能であるため、経時劣化していない、純度の高い硫化水素ガスを反応に使用することができる。
The hydrogen sulfide gas may be a commercially available product filled in a gas cylinder or the like, or may be produced in a hydrogen sulfide production apparatus connected upstream of the lithium sulfide production apparatus 1.
When a hydrogen sulfide production apparatus is connected upstream of the lithium sulfide production apparatus 1, it is possible to generate hydrogen sulfide gas in an amount necessary for the production of lithium sulfide, and there is no need to store hydrogen sulfide gas separately. In addition, since hydrogen sulfide gas can be generated as needed, high-purity hydrogen sulfide gas that has not deteriorated over time can be used in the reaction.

硫化リチウム製造装置1を用いた製造プロセスにより得られる硫化リチウムは、例えば、電池用の正極活物質、負極活物質、固体電解質材料、化学薬品の中間原料として好適に用いることができる。 The lithium sulfide obtained by the manufacturing process using the lithium sulfide manufacturing apparatus 1 can be suitably used, for example, as a positive electrode active material, a negative electrode active material, solid electrolyte material, and intermediate raw material for chemicals for batteries.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 The above describes embodiments of the present invention, but these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.

(実施例1)
下記の部材を用いて硫化リチウム製造装置31を作製した。図5は製造装置31の縦断面図である。
・反応器3 SUS316L製反応管であって底面から450mm分の内壁がアルミニウムのカロライジング処理されたもの(内径124mm、高さ615mm)
・断熱部材36 アルミニウム製パンチングメタル(直径116mm、厚み0.5mm、孔径0.5mm、孔径の面積比27.9%)1枚の上に、アルミニウム板(直径116mm、厚み0.5mm、孔径5mm、孔径の面積比1.7%)2枚を重ね、それぞれの間隔を8mmにしたもの
・水酸化リチウム支持部材37 #300のSUS製メッシュの上に#100のアルミニウム製メッシュを重ねたもの
・伝熱部材22 アルミニウム製の板材(直径123mm、厚み20mm、孔径5mm、孔径の面積比9.7%)
Example 1
The lithium sulfide manufacturing apparatus 31 was fabricated using the following members. FIG.
Reactor 3: A reaction tube made of SUS316L, the inner wall of which is 450 mm from the bottom surface and has been subjected to aluminum calorizing treatment (inner diameter 124 mm, height 615 mm)
Heat insulating member 36: Two aluminum plates (diameter 116 mm, thickness 0.5 mm, hole diameter 0.5 mm, hole diameter area ratio 1.7%) are stacked on one aluminum punched metal (diameter 116 mm, thickness 0.5 mm, hole diameter 5 mm, hole diameter area ratio 1.7%) with a gap of 8 mm between each. Lithium hydroxide support member 37: #100 aluminum mesh stacked on #300 SUS mesh. Heat transfer member 22: Aluminum plate material (diameter 123 mm, thickness 20 mm, hole diameter 5 mm, hole diameter area ratio 9.7%)

反応器3に伝熱部材22を配置し、伝熱部材22の上部に水酸化リチウム支持部材37を配置した。水酸化リチウム支持部材37の上に水酸化リチウム(粒径0.05~0.75mm)773gを充填した。充填された水酸化リチウムの高さは100mmであった。次いで、水酸化リチウムを充填した上部に伝熱部材22を配置した。 A heat transfer member 22 was placed in the reactor 3, and a lithium hydroxide support member 37 was placed on top of the heat transfer member 22. 773 g of lithium hydroxide (particle size 0.05 to 0.75 mm) was packed on top of the lithium hydroxide support member 37. The height of the packed lithium hydroxide was 100 mm. Next, a heat transfer member 22 was placed on top of the lithium hydroxide.

断熱部材36に設けられた温度センサ用貫通孔から挿入された温度センサ9は、水酸化リチウム充填部2の底面、すなわち水酸化リチウム支持部材37に到達させ、温度センサ9により水酸化リチウム充填部2の水平方向中心部における、垂直方向の各地点の温度を計測できるようにした。 The temperature sensor 9 is inserted through a temperature sensor through hole provided in the insulating member 36 and reaches the bottom surface of the lithium hydroxide loading section 2, i.e., the lithium hydroxide support member 37, so that the temperature sensor 9 can measure the temperature at each point in the vertical direction at the horizontal center of the lithium hydroxide loading section 2.

次いで、反応器3に、硫化水素供給管5を介して、水素と硫化水素の混合ガス(硫化水素濃度13%)を流量2.0L/minで供給した。次いで、ジャケットヒーター4の温度を410℃にし、水酸化リチウム充填部2を加熱した。これにより、硫化水素ガスと水酸化リチウムとを反応させ、硫化リチウムを得た。 Next, a mixed gas of hydrogen and hydrogen sulfide (hydrogen sulfide concentration 13%) was supplied to the reactor 3 through the hydrogen sulfide supply pipe 5 at a flow rate of 2.0 L/min. Next, the temperature of the jacket heater 4 was increased to 410°C, and the lithium hydroxide filling section 2 was heated. This caused the hydrogen sulfide gas to react with the lithium hydroxide, producing lithium sulfide.

(実施例2)
断熱部材として、断熱部材36に代えて逆漏斗形状の断熱部材46を用い、温度センサ9を逆漏斗形状の断熱部材46の脚部に挿入し、水酸化リチウム支持部材37に到達させた以外は実施例1と同様にして硫化リチウム製造装置41を作製し、硫化リチウムを製造した。
尚、温度センサ9と逆漏斗形状の断熱部材46の脚部の内壁との間には隙間が形成されるようにし、その隙間によって逆漏斗形状の断熱部材46の上部空間と下部空間が連通するようにした。
図6は製造装置41の縦断面図である。
Example 2
An inverted funnel-shaped insulating member 46 was used instead of the insulating member 36 as the insulating member, and the temperature sensor 9 was inserted into the leg portion of the inverted funnel-shaped insulating member 46 and reached the lithium hydroxide support member 37 in the same manner as in Example 1, except that an apparatus for manufacturing lithium sulfide 41 was fabricated and lithium sulfide was manufactured.
Furthermore, a gap is formed between the temperature sensor 9 and the inner wall of the leg of the inverted funnel-shaped insulating member 46, and this gap allows the upper and lower spaces of the inverted funnel-shaped insulating member 46 to communicate with each other.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the manufacturing apparatus 41.

(比較例1)
断熱部材36および伝熱部材22を除いたこと、水酸化リチウム支持部材57として直径123mm厚み0.5mm孔径0.5mmのSUS製パンチングメタルの上に#300のSUS製メッシュを重ね、その上にさらに#100のアルミニウム製メッシュを重ねたものを用いたこと以外は実施例1と同様にして硫化リチウム製造装置51を作製し、硫化リチウムを製造した。
図7は製造装置51の縦断面図である。
(Comparative Example 1)
An apparatus for manufacturing lithium sulfide 51 was fabricated and lithium sulfide was produced in the same manner as in Example 1, except that the heat insulating member 36 and the heat transfer member 22 were omitted, and a lithium hydroxide support member 57 was used in which a #300 SUS mesh was layered on a SUS punched metal having a diameter of 123 mm, a thickness of 0.5 mm, and a hole diameter of 0.5 mm, and an #100 aluminum mesh was further layered on the #300 SUS mesh.
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the manufacturing apparatus 51.

(比較例2)
断熱部材36を除いた以外は実施例1と同様にして硫化リチウム製造装置61を作製し、硫化リチウムを製造した。
図8は製造装置61の縦断面図である。
(Comparative Example 2)
A lithium sulfide manufacturing apparatus 61 was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat insulating member 36 was omitted, and lithium sulfide was manufactured.
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the manufacturing apparatus 61.

実施例1~2および比較例1~2の硫化リチウム製造装置において、加熱開始から150分経過後に温度センサ9で測定された水酸化リチウム充填部2の各地点の温度をグラフにしたものを図9に示す。 Figure 9 shows a graph of the temperatures at each point in the lithium hydroxide loading section 2 measured by the temperature sensor 9 150 minutes after the start of heating in the lithium sulfide manufacturing apparatuses of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

図9によると、実施例1~2の硫化リチウム製造装置では、水酸化リチウム充填部2の上部においても高い温度が維持され、硫化リチウムを高い効率で安定的に生産することができ、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応場が高い温度で高精度に制御されたことによるものと考えられる。 According to Figure 9, in the lithium sulfide manufacturing apparatus of Examples 1 and 2, a high temperature is maintained even in the upper part of the lithium hydroxide filling section 2, and lithium sulfide can be produced stably with high efficiency. This is thought to be because the reaction field between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide is controlled at a high temperature with high precision.

水酸化リチウム充填部2の各地点で測定された温度の最高温度Tmax、最低温度Tmin、および両者の差(Tmax-Tmin)を表1に示す。 Table 1 shows the maximum temperature T max , the minimum temperature T min , and the difference between the two (T max - T min ) measured at each point in the lithium hydroxide-filled section 2 .

Figure 0007706940000001
Figure 0007706940000001

表1によると、実施例1~2の硫化リチウム製造装置ではTmax-Tminの値が小さかった。すなわち、実施例1~2の硫化リチウム製造装置では水酸化リチウム充填部2の各地点の温度のバラつきが小さいため、硫化リチウムを高い効率で安定的に生産することができ、硫化水素ガスと水酸化リチウムとの反応場が高い温度で高精度に制御されたことによるものと考えられる。 According to Table 1, the value of T max - T min was small in the lithium sulfide manufacturing apparatuses of Examples 1 and 2. That is, in the lithium sulfide manufacturing apparatuses of Examples 1 and 2, the temperature variation at each point in the lithium hydroxide loading section 2 was small, so that lithium sulfide could be produced stably with high efficiency, and it is believed that this is because the reaction field between hydrogen sulfide gas and lithium hydroxide was controlled at a high temperature with high precision.

1 硫化リチウム製造装置
2 水酸化リチウム充填部
3 反応器
4 ジャケットヒーター
5 硫化水素供給管
6 断熱部材
7 水酸化リチウム支持部材
8 硫化水素供給調節弁
9 温度センサ
10 ガス排出管
21 硫化リチウム製造装置
22 伝熱部材
31 硫化リチウム製造装置
36 断熱部材
37 水酸化リチウム支持部材
41 硫化リチウム製造装置
46 断熱部材
51 硫化リチウム製造装置
57 水酸化リチウム支持部材
61 硫化リチウム製造装置
161 連通孔
162 温度センサ用貫通孔
REFERENCE SIGNS LIST 1 Lithium sulfide manufacturing apparatus 2 Lithium hydroxide charging section 3 Reactor 4 Jacket heater 5 Hydrogen sulfide supply pipe 6 Heat insulating member 7 Lithium hydroxide support member 8 Hydrogen sulfide supply control valve 9 Temperature sensor 10 Gas exhaust pipe 21 Lithium sulfide manufacturing apparatus 22 Heat transfer member 31 Lithium sulfide manufacturing apparatus 36 Heat insulating member 37 Lithium hydroxide support member 41 Lithium sulfide manufacturing apparatus 46 Heat insulating member 51 Lithium sulfide manufacturing apparatus 57 Lithium hydroxide support member 61 Lithium sulfide manufacturing apparatus 161 Communication hole 162 Through hole for temperature sensor

Claims (4)

硫化水素と水酸化リチウムとを反応させて硫化リチウムを製造する硫化リチウム製造装置であって、
内部に水酸化リチウム充填部を有する反応器と、
水酸化リチウムを加熱する加熱手段と、
前記反応器に接続された硫化水素供給部材と、
を備え、
前記反応器の内部には、前記水酸化リチウム充填部の上方に断熱部材が設けられ、
前記断熱部材の一部または前記断熱部材の周囲において、前記断熱部材の上部空間と下部空間とが連通している、硫化リチウム製造装置。
An apparatus for producing lithium sulfide by reacting hydrogen sulfide with lithium hydroxide, comprising:
A reactor having a lithium hydroxide filled portion therein;
A heating means for heating the lithium hydroxide;
A hydrogen sulfide supply member connected to the reactor;
Equipped with
a heat insulating member is provided inside the reactor above the lithium hydroxide filled portion,
an upper space and a lower space of the heat insulating member are in communication with each other at a part of the heat insulating member or around the heat insulating member.
請求項1に記載の硫化リチウム製造装置であって、
前記水酸化リチウム充填部の底面に接してまたは近接して配置された、伝熱部材をさらに備える、硫化リチウム製造装置。
The lithium sulfide manufacturing apparatus according to claim 1,
The apparatus for manufacturing lithium sulfide, further comprising a heat transfer member arranged in contact with or in close proximity to a bottom surface of the lithium hydroxide filled section.
請求項1または2に記載の硫化リチウム製造装置であって、
当該硫化リチウム製造装置内表面が耐硫処理されている、硫化リチウム製造装置。
The lithium sulfide manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
An apparatus for manufacturing lithium sulfide , the inner surface of which is subjected to sulfur-resistant treatment.
請求項1~3のいずれか一項に記載の硫化リチウム製造装置を用いて硫化水素ガスと水酸化リチウムとを反応させることを特徴とする硫化リチウムの製造方法。 A method for producing lithium sulfide, comprising reacting hydrogen sulfide gas with lithium hydroxide using the lithium sulfide production apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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