一种旋流式流化床冷却结晶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旋流式流化床冷却结晶系统，包括第一流化床结晶器、第二流化床结晶器、养晶罐、离心机、循环泵、流量控制阀、密度计等，第一流化床结晶器和第二流化床结晶器中设置有竖直的传热管，传热管内装有刮削颗粒；原料液通过竖直传热管与冷却介质进行换热，同时利用传热管底部的螺旋喷头将管内料液形成旋流场，高效驱动刮削颗粒不断撞击和破碎粘附于传热壁面的晶体，起到强化传热、传热壁面自清洁、诱导结晶、调控粒径等作用。结晶母液再通过养晶罐进一步生长增大，使最终产品达到粒径尺寸和均一度要求。与传统间壁冷却结晶器相比，该系统具有传热系数高、有效传热温差大、清洗维护周期长、规模易于放大等优势。规模易于放大等优势。规模易于放大等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种旋流式流化床冷却结晶系统


[0001]本专利技术属于化工结晶
，特别是利用旋转流动颗粒实现流化床冷却结晶的一种旋流式流化床冷却结晶系统。

技术介绍

[0002]在石油、化工、制药等生产过程中需要将反应后所得产品结晶分离出来而得到一定纯度的产品。在上述生产过程中通常也会产生大量含有硫酸钠、硝酸钠、有机物等成分的废水，该废水若直接排放不仅会造成环境污染，而且也会造成资源浪费。若采用蒸发法结晶原料液或废水，通常得到的往往是多种盐分组成的晶体混合物，而且结晶废渣产量大，如果处理不当还会造成二次污染。冷却结晶是利用盐分在不同温度下溶解度不同(一般是高温下溶解度大，低温时溶解度小)而分离或提纯的一种方法，通常是对较高温度的饱和溶液降温使其析出晶体。该方法具有产品纯度高、分离效果好、运行能耗低、回收率高等特点，可将原料液或废水中的有用资源高效回收利用，既获得工业产品，降低生产成本，同时也有利于环境保护，减轻企业负担。
[0003]根据冷却方式不同，目前主要有3种形式的冷却结晶器：间壁冷却、自然冷却和直接接触冷却。其中间壁冷却在工业结晶中应用最为广泛，但缺点是冷却换热表面易“结疤”且难以清理，使冷却效果降低，并且需要伴随料液搅拌，设备运行能耗较高。自然冷却是将溶液放置于大气中，自然冷却而产生结晶，优点是设备简易、操作方便，但该法无法控制结晶过程，产品质量难以保证，且生产能力小，仅在小规模生产中应用。直接接触冷却法是将冷却剂直接与溶液接触而冷却的方法，通常是以空气或与溶液不相溶的碳氢化合物等为冷却剂，考虑到冷却剂与回收物质之间不相溶性，该方法仍然具有一定的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种旋流式流化床冷却结晶系统。
[0005]本专利技术的技术方案概述如下：
[0006]一种旋流式流化床冷却结晶系统，包括内部结构相同的第一流化床结晶器1和第二流化床结晶器2，还包括养晶罐3；养晶罐3位于第一流化床结晶器1和第二流化床结晶器2的上方；设置在养晶罐上部的料液出口14通过管道依次与第一阀门41、第一流化床结晶器1的下部连接；第一流化床结晶器1的顶部通过管道依次与第二阀门42、流量控制阀6、循环泵5连接后，再与第二流化床结晶器2的下部连接；第二流化床结晶器2的顶部通过管道依次与第三阀门43、养晶罐3原料液进口12连接；养晶罐3的顶部设置有投料口8和排气口9；在投料口8连接的管道上设置有第四阀门44，在排气口9连接的管道上设置有第五阀门45，在养晶罐3的上部设置有冷却介质排出口15；在冷却介质排出口15连接的管道上设置有第六阀门46，在养晶罐3的中下部设置有密度计7；冷却介质管道13与三通16连接，三通的一个出口通过管道与第七阀门47连接后再与第一流化床结晶器1的下部连接；三通的另一个出口通过管道与第八阀门48连接后再与第二流化床结晶器2的下部连接；第一流化床结晶器1的上部
的第一冷却介质出口17通过管道依次与第九阀门49、第十阀门50连接后再与养晶罐3的中下部的养晶罐冷却介质入口19连接；第二流化床结晶器2的上部的第二冷却介质出口18依次与第十一阀门51、第十阀门50连接；养晶罐的底部连接的管道分两支，其中一支依次与第十二阀门52、离心机4连接；另一支为排杂管，排杂管上设置有第十六阀门56，离心机连接有出料口10和原料母液排放口24；原料母液排放口24通过管道依次与第十三阀门53、流量控制阀6连接；第一流化床结晶器的底端设置有第一残余料液排出口57，第一残余料液排出口通过管道与第十四阀门54连接；第二流化床结晶器的底端设置有第二残余料液排出口58，第二残余料液排出口通过管道与第十五阀门55连接；第一流化床结晶器包括第一结晶器壳体28，在第一结晶器壳体内的上部和下部分别设置有上管板25和下管板27，传热管29的两端分别与上管板和下管板连接；在传热管外设置有折流板26；传热管29包括传热管本体34，传热管本体的下端部设置有滤网30，传热管本体的顶端设置有截留网33，在所述滤网之上设置有螺旋喷头31，在螺旋喷头和截留网之间设置有刮削颗粒32；螺旋喷头31为外表面设置有螺旋孔道36的圆柱体。
[0007]本专利技术的优点：
[0008](1)本专利技术利用刮削颗粒在传热管本体内利用传热管本体底部的螺旋喷头将传热管内料液形成旋流场，驱动刮削颗粒不断撞击和破碎粘附于传热壁面的晶体，起到强化传热、诱导结晶、传热壁面自清洁等作用，显著提高冷却介质与原料液之间的间壁式传热效率。本专利技术克服了传统间壁冷却结晶器传热系数低、有效传热温差小、清洗维护频繁、规模不易放大等缺陷。原料液冷却速度更快，运行能耗更低，并且设备所需换热材料较少，结构更加紧凑。
[0009](2)本专利技术在流化床各传热管底部设置螺旋喷头，原料液在传热管内部形成旋转流场，刮削颗粒在离心力作用下沿传热管管壁进行旋转运动。相比于传统散式流化床，该方式可减少刮削颗粒间的无效碰撞，而提高刮削颗粒与传热壁面的相对速度与碰撞频率，从而增强刮削能力，有效防止结晶器传热壁面“结疤”。
[0010](3)本专利技术利用流化床中的刮削颗粒作为诱导原料液结晶的晶种，可降低化工产品结晶时的过饱和度，防止出现“爆发式”结晶现象，提高结晶过程的可控性。此外，通过刮削颗粒诱导结晶还可促进原料液中晶核的形成过程，加速晶体的生长发育周期，提高产品的生产效率。
[0011](4)本专利技术利用流化床中刮削颗粒与结晶体之间的不断碰撞与摩擦，使结晶体粒径尺寸保持一致，为晶体均匀生长奠定基础。在流化床中初成的晶体还可在养晶罐中进一步增大，为固液分离提供良好条件。上述措施可保证产品的粒径尺寸和均一度均满足工业化生产要求。
[0012](5)本专利技术采用流化床结晶器串联组合方式，原料液在一次流程中可实现逐级降温冷却。换热后的冷却液进入养晶罐，利用冷却液剩余冷量维持母液的低温环境，促进结晶体生成变大。利用该冷却方式可有效地控制原料液的冷却速率和冷却终点温度，有利于提高产品的回收率。
附图说明
[0013]图1是本专利技术一种旋流式流化床冷却结晶系统结构示意图。
[0014]图2为本专利技术系统中流化床结晶器结构示意图。
[0015]图3为流化床结晶器中传热管结构示意图。
[0016]图4为传热管内螺旋喷头结构示意图。
[0017]图5为本专利技术养晶罐结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0019]一种旋流式流化床冷却结晶系统(见图1)，包括内部结构相同的第一流化床结晶器1和第二流化床结晶器2，还包括养晶罐3；养晶罐3位于第一流化床结晶器1和第二流化床结晶器2的上方；设置在养晶罐上部的料液出口14通过管道依次与第一阀门41、第一流化床结晶器1的下部连接；第一流化床结晶器1的顶部通过管道依次与第二阀门42、流量控制阀6、循环泵5连接后，再与第二流化床结晶器2的下部连接；第二流化床结晶器2的顶部通过管道依次与第三阀门43、养晶罐3的原料液进口12；养晶罐3的顶部设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋流式流化床冷却结晶系统，包括内部结构相同的第一流化床结晶器(1)和第二流化床结晶器(2)，还包括养晶罐(3)；所述养晶罐(3)位于第一流化床结晶器(1)和第二流化床结晶器(2)的上方；其特征是，设置在养晶罐上部的料液出口(14)通过管道依次与第一阀门(41)、第一流化床结晶器(1)的下部连接；第一流化床结晶器(1)的顶部通过管道依次与第二阀门(42)、流量控制阀(6)、循环泵(5)连接后，再与第二流化床结晶器(2)的下部连接；第二流化床结晶器(2)的顶部通过管道依次与第三阀门(43)、养晶罐(3)原料液进口(12)连接；养晶罐(3)的顶部设置有投料口(8)和排气口(9)；在投料口(8)连接的管道上设置有第四阀门(44)，在排气口(9)连接的管道上设置有第五阀门(45)，在养晶罐(3)的上部设置有冷却介质排出口(15)；在冷却介质排出口(15)连接的管道上设置有第六阀门(46)，在养晶罐(3)的中下部设置有密度计(7)；冷却介质管道(13)与三通(16)连接，三通的一个出口通过管道与第七阀门(47)连接后再与第一流化床结晶器(1)的下部连接；三通的另一个出口通过管道与第八阀门(48)连接后再与第二流化床结晶器(2)的下部连接；第一流化床结晶器(1)上部的第一冷却介质出口(17)通过管道依次与第九阀门(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：路绍琰，谢春刚，张文燕，王俐聪，马来波，王亮，
申请(专利权)人：自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：