CN211676384U - 一种冷剂循环型降温结晶*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷剂循环型降温结晶***，由结晶器，导流筒，分布器，侧搅拌器，出料泵，分液器，冷剂回收器，冷剂回收压缩机，冷剂闪蒸压缩机，冷凝器和节流阀组成；所述冷剂为低沸点、与待降温结晶物料不反应、不互溶且具有较大相对挥发度差异的相变载热工质；本实用新型采用冷剂与物料的接触式闪蒸降温方式，冷剂沸点低，气体比容小，在同等操作条件下，本实用新型可进行深度降温以提高产品收率，并可显著缩小压缩机装机容量，减少***设备投资；与传统方法相比，本实用新型具有物料降温迅速，料液无局部过冷，可实现连续结晶生产等特点。

Description

一种冷剂循环型降温结晶***

技术领域

本实用新型涉及一种结晶***，尤其涉及一种冷剂循环型降温结晶***，属于工业结晶技术领域。

背景技术

在结晶工业中，存在大量的具有正溶解度的无机盐类，即随着溶液温度的降低，其溶解度迅速降低，因此在工业生产中可通过对该类溶液进行降温的方式实现对其结晶与分离，该方法称为降温结晶方法。工业领域适用降温结晶产品包括Na₂CO₃·10H₂O、KNO₃、Ba(OH)₂、KCl、NaNO₃、FeSO₄·7H₂O、Na₂SO₄·10H₂O、柠檬酸等。

常用的降温结晶方法包括自然冷却法、间壁式冷却法及闪蒸降温法。自然冷却法设备构造简单，但由于冷却缓慢，生产效率低，产品质量不易控制，在大规模生产中已不被采用。间壁式冷却法的冷却壁面极易产生晶垢，不仅降低了冷却传热系数，甚至导致***设备管路堵塞等问题，影响正常生产运行。闪蒸降温结晶法是使溶液在低压条件下闪蒸而被绝热降温，具有降温迅速、生产效率高等特点。

目前，闪蒸降温结晶大多采用多级蒸汽喷射泵法，蒸汽喷射泵在应用于抽真空条件时的引射系数较低，蒸汽能耗较大。申请号为【201610991905.9】的专利公开了“一种等梯度降温结晶***及方法”，该专利采用大流量压缩机作为结晶器的闪蒸抽气设备，具有***能耗低、生产效率高等特点。但该方法在应用于闪蒸蒸汽比容较大(如水溶液)的工况时，存在溶液低温段降速缓慢的情况，为了保证***的快速降温，常需配置超大流量的蒸汽压缩机，一定程度上限制了该技术的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对传统技术存在的不足，提供了一种冷剂循环型降温结晶***。

一种冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：包括结晶器，分液器，冷剂回收器，冷剂回收压缩机，冷剂闪蒸压缩机和冷凝器；

所述结晶器为筒式锥底型密闭容器，侧壁设有进料口、冷剂进口及冷剂回流口，顶部设有冷剂蒸汽出口及排空口，底部设有排料口，结晶器轴向中间位置设置一导流筒，所述导流筒下口中心位置设有一分布器；所述结晶器的下侧部安装有一侧搅拌器；

所述分液器为筒式密闭容器，侧壁设有排料口及冷剂出口，底部设有进料口，顶部设有排空口；

所述冷剂回收器为筒式密闭容器，侧壁设有进料口，顶部设有冷剂回收出气口及排空口，底部设有排料口；

所述冷凝器设有冷剂蒸汽进口、冷剂凝液出口、冷却水进口及冷却水出口；

所述结晶器顶部的冷剂蒸汽出口与所述冷剂闪蒸压缩机的进气口相连，冷剂闪蒸压缩机的排气口与所述冷凝器的冷剂蒸汽进口相连，冷凝器的冷剂凝液出口与所述分布器相连，并在此连接管路上安装有一节流阀；所述结晶器底部的排料口与一出料泵进口相连，所述出料泵的出口与所述分液器底部的进料口相连；所述分液器侧壁的冷剂出口与结晶器侧壁的冷剂回流口相连，分液器侧壁的排料口与冷剂回收器侧壁的进料口相连；所述冷剂回收器顶部的冷剂回收出气口与所述冷剂回收压缩机的进气口相连，冷剂回收压缩机的排气口与冷剂闪蒸压缩机的进气口相连。

优选地：所述导流筒为两端开口的筒式结构，其直径为结晶器直径的1/5～1/2。

优选地：所述分液器侧壁的冷剂出口与结晶器侧壁的冷剂回流口的相连管路上以及分液器侧壁的排料口与冷剂回收器侧壁的进料口相连的管路上分别安装有一阀门。

优选地：所述冷剂为氟利昂类制冷剂、液态碳氢化合物、丁烷、乙烯、乙烷、水，二氧化碳、氨或空气。

优选地：***内的冷剂与物料的体积比为1:100～1:10。

优选地：所述分液器内部设有交错设置的折流挡板。

优选地：所述冷剂回收压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机或轴流式压缩机。

优选地：所述冷剂闪蒸压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机或轴流式压缩机。

优选地：所述冷凝器为板式换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器或套管式换热器。

所述冷剂为低沸点、与待降温物料不反应、不互溶、具有较大相对挥发度的工质。

本实用新型所述的一种冷剂循环型降温结晶***的工作方法如下：***首次运行时，通过结晶器顶部的排空口排出***内的空气，待结晶器进料完毕后，向结晶器内充注与物料特性相宜的冷剂，启动冷剂闪蒸压缩机，结晶器内的低沸点冷剂迅速闪蒸汽化，并自溶液中吸收热量，使得料液温度不断降低，闪蒸后的冷剂蒸汽经冷剂闪蒸压缩机增压增温后排入冷凝器放热冷凝，冷剂凝液经节流阀节流降压后通过所述分布器返回结晶器内，在结晶器的导流筒内冷剂与料液接触并吸热汽化，由于导流筒内外的气含率差异，使得导流筒内外形成上下液相环流，保证了结晶器表面过饱和溶液不断与结晶器下部的晶床层接触，促进晶体的快速生长；待晶体粒度满足要求后，通过出料泵将晶浆输送至分液器，同时为结晶器补充进料，出料的晶浆液体在分液器的沉降作用后，通过密度差异将分液器内上层的冷剂回流至结晶器；之后晶浆液体被输送至冷剂回收器内，冷剂回收压缩机启动将冷剂回收器内晶浆中残留的冷剂进行再次闪蒸回收，闪蒸回收的冷剂蒸汽排至冷剂闪蒸压缩机进口开始下一次循环运行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的一种冷剂循环型降温结晶***采用冷剂闪蒸并与物料直接接触式换热，与传统降温结晶方法相比，物料降温迅速，可实现连续化降温结晶生产作业，***无间壁式换热壁面，避免了局部过冷导致的晶疤晶垢问题；此外，冷剂均具有沸点低，气体比容小的特点，因此，在同等操作条件下，本实用新型可将料液降至更低的温度，提高晶体产品收率，并可显著缩小压缩机的装机容量，减少***设备初投资。

附图说明

图1为本实用新型的一种冷剂循环型降温结晶***原理图；

图2为本实用新型的结晶器内流场分布示意图；

图中，1为结晶器，2为导流筒，3为分布器，4为侧搅拌器，5为出料泵，6为分液器，7为冷剂回收器，8为冷剂回收压缩机，9为冷剂闪蒸压缩机，10为冷凝器，11为节流阀，12为冷剂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一：

如图1所示，一种冷剂循环型降温结晶***，由结晶器1，导流筒2，分布器3，侧搅拌器4，出料泵5，分液器6，冷剂回收器7，冷剂回收压缩机8，冷剂闪蒸压缩机9，冷凝器10，节流阀11，冷剂12组成。

所述结晶器1为筒式锥底型密闭容器，侧壁设有进料口、冷剂进口及冷剂回流口，顶部设有冷剂蒸汽出口及排空口，底部设有排料口，结晶器轴向中间位置设置所述导流筒2，导流筒为筒式结构，其直径为结晶器直径的1/3；所述侧搅拌器4安装于结晶器的下侧部；所述分布器3置于导流筒下口中心位置；所述分液器6为筒式密闭容器，侧壁设有排料口及冷剂出口，底部设有进料口，顶部设有排空口；所述冷剂回收器7为筒式密闭容器，侧壁设有进料口，顶部设有冷剂回收出气口及排空口，底部设有排料口；所述冷凝器10设有冷剂蒸汽进口、冷剂凝液出口、冷却水进口及冷却水出口。

本实施例的冷剂12采用氟利昂R134a；所述冷剂回收压缩机8采用螺杆式压缩机；所述冷剂闪蒸压缩机9采用罗茨式压缩机；所述冷凝器采用列管式换热器。所述结晶器顶部的冷剂蒸汽出口与所述冷剂闪蒸压缩机的进气口相连，冷剂闪蒸压缩机的排气口与所述冷凝器的冷剂蒸汽进口相连，冷凝器的冷剂凝液出口与所述分布器相连，并在此连接管路上安装所述节流阀11；所述结晶器底部的排料口与所述出料泵5进口相连，所述出料泵的出口与所述分液器底部的进料口相连；所述分液器侧壁的冷剂出口与结晶器侧壁的冷剂回流口相连，并在连接管路上安设阀门，分液器侧壁的排料口与冷剂回收器侧壁的进料口相连，并在此连接管路上安设阀门；所述冷剂回收器顶部的冷剂回收出气口与所述冷剂回收压缩机的进气口相连，冷剂回收压缩机的排气口与冷剂闪蒸压缩机的进气口相连。

本实用新型所述的一种冷剂循环型降温结晶***的工作方法如下：***运行时，通过结晶器1顶部的排空口排出***内的空气，以FeSO₄溶液降温结晶为例，进料温度为65℃，初始进料量为30m³，溶液比重约1.5；冷剂选用氟利昂R134a，冷剂的投用量为0.5m³，65℃时冷剂比重约为1.02，釜内压力为约19bar。启动冷剂闪蒸压缩机9，结晶器内的低沸点冷剂R134a迅速闪蒸汽化，并自FeSO₄溶液中吸收热量，使得FeSO₄溶液温度不断降低，闪蒸后的R134a冷剂蒸汽经冷剂闪蒸压缩机后排入冷凝器放热冷凝，R134a冷剂凝液经节流阀节流降压后通过所述分布器返回结晶器内，在结晶器的导流筒内液态R134a冷剂与FeSO₄料液接触并吸热汽化。如图2所示，由于导流筒内外的气含率差异，使得导流筒内外形成上下液相环流，保证了结晶器表面过饱和溶液不断与结晶器下部的FeSO₄晶床层接触，促进FeSO₄晶体的快速生长；当FeSO₄溶液温度降温至20℃时，此时结晶釜内压力为5.7bar，通过出料泵5将晶浆输送至分液器6，同时为结晶器补充进料，出料的晶浆液体在分液器的沉降作用后，通过晶浆与冷剂的比重差异(20℃晶浆比重1.65，R134a冷剂20℃比重为1.23)将分液器上层的R134a冷剂回流至结晶器；之后FeSO₄晶浆液体被输送至冷剂回收器内，冷剂回收压缩机启动将冷剂回收器内晶浆中残留的R134a冷剂进行再次闪蒸回收，闪蒸回收的R134a冷剂蒸汽排至冷剂闪蒸压缩机进口开始下一次循环运行。

本实施例采用R134a作为冷剂闪蒸并与FeSO₄物料直接接触式换热，与FeSO₄传统降温结晶方法相比，物料降温迅速，可实现连续化降温结晶生产作业，***无间壁式换热壁面，避免了局部过冷导致的晶疤晶垢问题，本实施例可通过冷剂闪蒸将FeSO₄溶液降至更低温度，提高FeSO₄产品收率。

尽管上文结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：包括结晶器，分液器，冷剂回收器，冷剂回收压缩机，冷剂闪蒸压缩机和冷凝器；

所述结晶器为筒式锥底型密闭容器，侧壁设有进料口、冷剂进口及冷剂回流口，顶部设有冷剂蒸汽出口及排空口，底部设有排料口，结晶器轴向中间位置设置一导流筒，所述导流筒下口中心位置设有一分布器；所述结晶器的下侧部安装有一侧搅拌器；

所述分液器为筒式密闭容器，侧壁设有排料口及冷剂出口，底部设有进料口，顶部设有排空口；

所述冷剂回收器为筒式密闭容器，侧壁设有进料口，顶部设有冷剂回收出气口及排空口，底部设有排料口；

所述冷凝器设有冷剂蒸汽进口、冷剂凝液出口、冷却水进口及冷却水出口；

所述结晶器顶部的冷剂蒸汽出口与所述冷剂闪蒸压缩机的进气口相连，冷剂闪蒸压缩机的排气口与所述冷凝器的冷剂蒸汽进口相连，冷凝器的冷剂凝液出口与所述分布器相连，并在此连接管路上安装有一节流阀；所述结晶器底部的排料口与一出料泵进口相连，所述出料泵的出口与所述分液器底部的进料口相连；所述分液器侧壁的冷剂出口与结晶器侧壁的冷剂回流口相连，分液器侧壁的排料口与冷剂回收器侧壁的进料口相连；所述冷剂回收器顶部的冷剂回收出气口与所述冷剂回收压缩机的进气口相连，冷剂回收压缩机的排气口与冷剂闪蒸压缩机的进气口相连。

2.根据权利要求1所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述导流筒为两端开口的筒式结构，其直径为结晶器直径的1/5～1/2。

3.根据权利要求2所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述分液器侧壁的冷剂出口与结晶器侧壁的冷剂回流口的相连管路上以及分液器侧壁的排料口与冷剂回收器侧壁的进料口相连的管路上分别安装有一阀门。

4.根据权利要求3所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述冷剂为氟利昂类制冷剂、液态碳氢化合物、丁烷、乙烯、乙烷、水、二氧化碳、氨或空气。

5.根据权利要求4所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：***内的冷剂与物料的体积比为1:100～1:10。

6.根据权利要求5所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述分液器内部设有交错设置的折流挡板。

7.根据权利要求6所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述冷剂回收压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机或轴流式压缩机。

8.根据权利要求7所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述冷剂闪蒸压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机或轴流式压缩机。

9.根据权利要求8所述的冷剂循环型降温结晶***，其特征在于：所述冷凝器为板式换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器或套管式换热器。

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