CN219783856U - 一种气冷式结晶*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体为一种气冷式结晶***，包括结晶釜主体和通过管路连通的风机及冷却器，所述结晶釜主体侧壁***设有夹套，内部安装有喷射混合器，所述喷射混合器外同轴设有导流筒，所述导流筒下方设有挡板；所述喷射混合器包括依次连通的接受室、混合室以及扩散室；所述接受室内设有喷嘴，外侧连接一引射流体进口；所述喷射混合器的一端设有工作流体进口，另一端设有混合流体出口。本方案既适用于溶液结晶，也适用于熔融结晶，采用冷气直接冷却的方式，能够增大换热面积，缩短结晶时间，同时解决了现有技术中间接冷却所带来的晶体易沉积于冷凝面，导致传热差和结晶器无法运转等缺点，也避免了冷凝面晶体挂壁难清洗的问题。

Description

一种气冷式结晶***

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体为一种气冷式结晶***。

背景技术

在化学分离提纯领域，精馏为常规提纯技术，目前大部分化学品的分离提纯均采用此技术，精馏技术利用组分沸点进行分离，温度和能耗极高。相对于精馏提纯，结晶可降低60-70％左右的能耗。因结晶多为低温分离技术，可规避高温对物料带来的损耗。

结晶一般包括熔融结晶和溶液结晶，熔融结晶是一种根据待分离物质之间凝固点不同而实现物质分离提纯的方法，它通过降温结晶、升温发汗和加热熔融三个阶段的操作得到高纯产品；溶液结晶是一种根据待分离物质在溶剂当中的溶解度不同实现分离提纯的方法，一般地，若溶解度随温度变化敏感，则选择变温结晶法分离，若溶解度随温度变化缓慢，则选择蒸发结晶工艺。

如图1所示，现有技术中记载了一种气冷式结晶釜，包括筒体22和在筒体侧壁上安装的多个气体冷却管23，所述气体冷却管顶端设置有进气口25，所述气体冷却管底端设置有出气口26，通入的冷气在冷却管23内流动，以实现液体物料在筒体内的间接冷却，同时在板式搅拌桨24的搅拌混合下以达到冷却结晶的效果，但现有技术仍然存在如下技术问题：

1、现有技术中的冷却方式为：通过板式搅拌浆搅拌液体物料和气体在气体冷却盘管内流通的方式以实现液体物料和冷气的间接接触冷却，混合效果较差、换热面积小、结晶时间长、结晶效率低，同时液体物料容易在筒体内壁和气体冷却盘管外表面及盘管夹缝中沉积、挂壁，影响传热，降低冷凝效率，长时间使用后还会出现难以清洗等问题。

2、现有技术仅适用于溶液结晶，不适用于熔融结晶。

3、现有技术仅通过温度和搅拌控制晶体晶型，无法精确控制晶体粒度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种气冷式结晶***，以解决现有技术中采用间接冷却所带来的晶体易沉积于冷凝面，导致传热差、结晶效率低和结晶器无法长时间运转等问题。

为达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种气冷式结晶***，包括结晶釜主体和通过管路与结晶釜主体连通的风机，所述结晶釜主体侧壁***设有夹套，结晶釜主体内同轴安装有喷射混合器，所述喷射混合器两端分别设有工作流体进口和混合流体出口，在喷射混合器靠近混合流体出口的侧壁设有引射流体进口；所述结晶釜主体设有气体进口和气体出口，所述气体进口和气体出口均与风机管路连通，气体进口与风机的连通管路上设有冷却器，所述气体进口与所述引射流体进口间管路连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、相校于现有技术中采用板式搅拌桨传质不均匀以及破坏晶型而言，本方案通过设置喷射混合器以实现冷气和液体物料在混合器内直接混合，以压力较高的液体物料作为工作流体，以压力较低的冷气作为隐射流体，从喷射式混合器中喷出的液流以高速在其周围形成局部低压，从罐中吸附并带动一股液流，使其加速，共同进入混合段，物料被较好的混合后仍以较高速度流出混合器，再次在喷射混合器出口处形成局部低压，卷吸大量罐内物料，达到充分混合，有利于增大换热面积，缩短结晶时间，提高产品结晶得率，同时也有利于结晶晶体的生长。

2、相较于现有技术中通过冷气冷却盘管后间接冷却物料的方式而言，本方案采用冷气与液体物料直接接触冷却的方式，充分冷凝液体物料，有效避了间接冷却所带来的冷凝效率低、晶体附着于冷凝面影响传热、产品结块、出料困难以及难清洗等问题。

3、本方案通过在结晶釜主体侧壁设置用于加热的夹套，可加热融化固体物料为液体物料，既适用于溶液结晶过程中让溶质充分溶进溶剂，也适用于熔融结晶过程中的升温发汗以形成更高纯度的结晶产品。

进一步，所述喷射混合器包括依次连通的接受室、混合室以及扩散室，所述接受室内设有喷嘴，所述接受室和扩散室外壁之间设置有加强筋。

有益效果：当作为工作流体的液体物料经过喷嘴时，压力降低，流速增加，在喷嘴的出口处形成低压区，以更好的流入混合室与作为引射流体的冷气混合以达到快速冷却的目的，混合流体通过口径增大的扩散室呈圆锥形扩散，并夹带周围更多的液体前进，从混合流体出口快速流出；加强筋的设置使得喷射混合器的强度和刚性提升，可长时间使用。

进一步，所述喷射混合器外部设有导流筒，所述导流筒下方设有挡板。

有益效果：导流筒的长径比为15:1～20:1，通过设置导流筒可形成大小环流，在实际实施过程中，可通过调节导流筒的环流流速和导流筒长径比，将晶体粒度控制在一定范围内；通过设置挡板让晶体向下沉积，不参与循环，同时将液体向上导出继续循环结晶。

进一步，所述结晶釜主体顶部设置有进料口。

有益效果：液体或固体物料经进料口进入结晶釜主体。

进一步，所述气体进口设置在结晶釜主体侧壁下端，所述气体出口设置在结晶釜主体侧壁上端，所述气体进口和气体出口均伸出结晶釜主体侧壁外。

有益效果：气体进口和气体出口均伸出结晶釜主体侧壁外以方便管路连通，将气体出口设置在结晶釜主体侧壁上端是因为冷气在混合以后会升温逐渐往上走，从上端的气体出口流出，再经过风机和冷却器，以实现气体的循环使用。

进一步，所述的结晶釜主体底部设置有过滤器，过滤器内部设置有滤网，滤网的孔径小于结晶晶体的粒径。

有益效果：过滤器将晶体和液体分开；过滤器内部滤网的孔径不小于结晶晶体的粒径，防止晶体穿滤。

进一步，所述过滤器的右侧设置有晶体出料口，底部设置有液体出料口。

有益效果：打开液体出料口使得液体受自重影响流下，剩下的晶体由晶体出料口从右侧排出。

进一步，所述喷射混合器垂直安装于结晶釜主体内部，材质为A3钢、304钢、316L钢中的任意一种。

有益效果：所选用材质含碳较低，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合。

进一步，所述导流筒平行同轴安装于喷射混合器外侧，导流筒与喷射混合器间的间距为0.5-2m。

有益效果：导流筒与喷射混合器间的间距设置为0.5-2m时，既能够保证导流筒四周形成稳定大小环流，又能够保证四周的液体均匀混合。

进一步，所述挡板倾斜角度为45～60°。

有益效果：将挡板倾斜角度设置为45～60°范围内，能够保证晶体向下沉积，不参与循环，同时将液体向上导出继续循环结晶，且此时将液体向上导出的效率最高。

附图说明

图1为现有技术中一种气冷式结晶釜的结构示意图；

图2为本实用新型一种气冷式结晶***实施例一的结构示意图；

图3为图2中喷射混合器的结构示意图；

图4为图2中夹套的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：结晶釜主体1、进料口2、气体出口3、导流筒4、喷射混合器5、挡板6、风机7、冷却器8、气体进口9、过滤器10、晶体出料口11、液体出料口12、接受室13、混合室14、扩散室15、喷嘴16、工作流体进口17、混合流体出口18、引射流体进口19、加强筋20、夹套21、筒体22、气体冷却管23、板式搅拌桨24、进气口25、出气口26、保温壳体27、加热盘管28。

实施例一

如图2所示，一种气冷式结晶***，包括结晶釜主体1、通过管路与结晶釜主体1连通的风机7和冷却器8，结晶釜主体1侧壁***设有用于加热的夹套21，夹套21包括如图4所示通过螺栓固定连接在结晶釜主体1侧壁的保温壳体27和设置在保温壳体27空腔内的加热盘管28，加热盘管28沿着结晶釜主体1侧壁螺旋盘绕，加热盘管28具有加热功能；结晶釜主体1顶部设置有进料口2，底部设置有过滤器10，侧壁右下端设置有气体进口9，侧壁左上端设置有气体出口3；气体进口9与气体出口3均伸出结晶釜主体1和夹套21侧壁外，气体进口9与冷却器8管路连通，气体出口3与风机7管路连通；过滤器10的右侧设置有晶体出料口11，过滤器10的底部设置有液体出料口12，过滤器10内部安装有滤网，滤网网孔的孔径小于结晶物料的颗粒直径。结晶釜主体1内同轴垂直安装有304钢材质的喷射混合器5，在其他实施例中，喷射混合器5的材质也可以为A3钢或316L钢。喷射混合器5外部同轴安装有导流筒4，导流筒4内壁与喷射混合器5外壁间的间距为0.5-2m，导流筒4下方设有挡板6，挡板6的外沿向下倾斜设置，倾斜角度为45～60°。

如图3所示，喷射混合器5两端分别设有工作流体进口17和混合流体出口18，喷射混合器5内部沿工作流体进口17至混合流体出口18的方向依次设有连通的接受室13、混合室14以及扩散室15，接受室13和扩散室15外壁之间设置有加强筋20，接受室13内设有喷嘴16，在喷射混合器5靠近混合流体出口18的侧壁设有引射流体进口19，如图2所示的气体进口9与引射流体进口19间管路连通。

本方案设备适用于溶液结晶和熔融结晶两种结晶方式，具体实施过程如下：

当采用溶液结晶时，将需提纯的产品和溶剂投入进料口2，先通过夹套21升温至指定温度，在一定温度作用下让溶质充分溶进溶剂中，保证后续的结晶过程，然后形成的液体物料涌入喷射混合器5内的工作流体进口17，同时启动风机7，经风机7引入空气送入冷却器8降温后输出冷气，冷气经管路进入气体进口9，气体进口9与引射流体进口19连通，冷气最终进入喷射混合器5内，在混合室14中和液体物料均匀混合，以达到降温的效果，与此同时从喷嘴16中喷出的液体物料因流速较高，在其周围形成局部低压，从结晶釜主体1中吸附并带动一股液流，并使其加速共同进入扩散室15，物料被较好的混合后仍以较高速度从混合流体出口18流出，并再次在混合流体出口18处形成局部低压，卷吸大量结晶釜主体1中的液体物料，从而达到一种宏观的混合，通过导流筒4使得液体物料形成大小环流，通过调节导流筒4的环流大小和长径比可以控制晶体粒度，结晶后的物质通过挡板6向下导出，不继续参与循环，未结晶的液体继续通过喷射混合器5与冷气混合冷却结晶，如此往复循环，同时结晶釜主体1内部的热气会逐渐上浮从气体出口3流出，再经风机7引入冷却器8形成新的冷气，进入喷射混合器进行冷却结晶，实现气体的循环使用以减少热损耗，最终完成整个结晶过程，结晶完成后通过结晶釜底部的过滤器10分离得到产品和液体。

当采用熔融结晶时，将固体物料或液体物料投入进料口2，通过夹套21升温融化固体物料，然后经风机7和冷却器8通入冷气，在结晶釜主体1内冷却结晶一段时间后，通过过滤器10将液体排出，然后再打开夹套21进行升温发汗，利用杂质和产品凝固点的不同分段接收，最终分别得到发汗液和纯度更高的结晶产品。

本方案采用冷气直接冷却结晶的方式，能够增大换热面积，缩短冷却时间，同时解决了间接冷却所带来的晶体易沉积于冷凝面导致传热差、冷凝效率低和结晶器无法长时间运转等缺点，也避免了冷凝面晶体挂壁难清洗的问题。

以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种气冷式结晶***，包括结晶釜主体和通过管路与结晶釜主体连通的风机,其特征在于：所述结晶釜主体侧壁***设有夹套，结晶釜主体内同轴安装有喷射混合器，所述喷射混合器两端分别设有工作流体进口和混合流体出口，在喷射混合器靠近混合流体出口的侧壁设有引射流体进口；

所述结晶釜主体设有气体进口和气体出口，所述气体进口和气体出口均与风机管路连通，气体进口与风机的连通管路上设有冷却器，所述气体进口与所述引射流体进口间管路连通。

2.根据权利要求1所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述喷射混合器包括依次连通的接受室、混合室以及扩散室，所述接受室内设有喷嘴，所述接受室和扩散室外壁之间设置有加强筋。

3.根据权利要求2所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述喷射混合器外部同轴设有导流筒，所述导流筒下方设有挡板。

4.根据权利要求3中所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述结晶釜主体顶部设置有进料口。

5.根据权利要求4所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述气体进口设置在结晶釜主体侧壁下端，所述气体出口设置在结晶釜主体侧壁上端，所述气体进口和气体出口均伸出结晶釜主体侧壁外。

6.根据权利要求5所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述的结晶釜主体底部设置有过滤器，所述过滤器内部安装有滤网，所述滤网的网孔孔径小于结晶物料的颗粒直径。

7.根据权利要求6所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述过滤器的右侧设置有晶体出料口，底部设置有液体出料口。

8.根据权利要求3或7所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述喷射混合器垂直安装于结晶釜主体内部，材质为A3钢、304钢或316L钢中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述导流筒平行安装于喷射混合器外侧，导流筒与喷射混合器间的间距为0.5-2m。

10.根据权利要求3或9所述的一种气冷式结晶***，其特征在于：所述挡板倾斜角度为45～60°。