專利名稱：撞擊流結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型名為“撞擊流結(jié)晶器”，屬于物理、化學(xué)工藝設(shè)備。
在化工、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)中，有許多產(chǎn)品是通過從溶液中結(jié)晶制得的。一般總是希望得到粗大均勻的結(jié)晶。這不僅可以改善產(chǎn)品的外觀和吸濕、結(jié)塊等性質(zhì)，還有利于提高結(jié)晶后液固分離或/和洗滌操作的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。依據(jù)產(chǎn)生過飽和度的方式不同，從溶液中結(jié)晶的過程大致可分為冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶和反應(yīng)結(jié)晶三種類型。其中冷卻結(jié)晶應(yīng)用最為廣泛；反應(yīng)結(jié)晶則在近年來發(fā)展較快。不論何種結(jié)晶，要制得均勻粗大的結(jié)晶，就必須控制溶液的過飽和度適當(dāng)。過飽和度過低，結(jié)晶生長速度很慢，效率低；在不加品種的情況下甚至不可能析出結(jié)晶。過飽和度過高，則由于產(chǎn)生大量晶核，最終得到細(xì)小的晶體。另外，過飽和度還必須均勻，否則局部過濃的現(xiàn)象仍可導(dǎo)致產(chǎn)生細(xì)晶，使產(chǎn)品均勻性變差。平均過飽和度總是容易控制的。例如，在冷卻結(jié)晶的場合只要控制好溫度即可；對于反應(yīng)結(jié)晶，則在保證溫度符合要求的情況下控制適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料條件包括濃度和流量，可以達(dá)到規(guī)定的平均過飽和度。然而，要提供均勻的過飽和度環(huán)境，則需要有良好的微觀混合狀況。畢竟，晶核生成和晶體生長中的表面結(jié)晶化反應(yīng)都是在分子尺度上發(fā)生。已工業(yè)應(yīng)用的結(jié)晶器有很多種，但它們提供的微觀混合狀況都不很理想。上世紀(jì)50至70年代研發(fā)的一類帶導(dǎo)流筒的結(jié)晶器，例如DTB結(jié)晶器(Mullin.J.W.，“Industrial Crystallization”pp1-168，Plenum Press，New York，1976)、DP結(jié)晶器(河西達(dá)夫，“月島式DP型晶出裝置”，別冊化學(xué)工業(yè)，18(2)58-65，1974)和Standard-Messo湍流結(jié)晶器(Messing，T.，Br.Chem.Eng.，14641-645，1969)等，至今仍屬于比較先進(jìn)的連續(xù)結(jié)晶裝置。它們的共同點(diǎn)是可以提供真空冷卻、蒸發(fā)、或易揮發(fā)液體直接接觸冷卻等方法產(chǎn)生過飽和度；依靠料液大量循環(huán)達(dá)到較均勻的過飽和度。它們的不足之處是(1)料液大量循環(huán)動力消耗較大；(2)微觀混合不夠理想，某些結(jié)晶性質(zhì)差的物料仍難以制得粗大均勻的結(jié)晶；(3)不適用于反應(yīng)結(jié)晶的場合。
本實用新型的目的，是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用撞擊流新技術(shù)，提供一種微觀混合性質(zhì)良好，同時適用于冷卻和反應(yīng)結(jié)晶，易于控制過飽和度及其均勻性，從而能夠制得良好結(jié)晶產(chǎn)品的裝置。


圖1是本實用新型撞擊流結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意圖；它同時表示了工作的基本原理。
以下結(jié)合附圖，說明本實用新型的內(nèi)容和實施方法。
本實用新型的基本部件包括圓筒型容器1、垂直同軸安裝在容器1中的上、下兩個導(dǎo)流筒2和分別同軸安裝在上、下兩個導(dǎo)流筒中的上螺旋槳3和下螺旋槳4，它們螺旋方向相反，即一個左旋，另一個右旋。容器1中裝工藝介質(zhì)，液位沒過上導(dǎo)流筒，構(gòu)成結(jié)晶過程的有效容積區(qū)；其上部保持為氣相空間。為提高流動效率、防止出現(xiàn)死角，容器1底部做成鍋底形。兩個螺旋槳3和4推動流體(工藝介質(zhì))，分別從上部和下部經(jīng)導(dǎo)流筒2流向容器1中部，并在該處相向撞擊，在撞擊面周圍形成撞擊區(qū)IZ。該區(qū)中來自不同方向的流團(tuán)間劇烈的相對運(yùn)動有效地促進(jìn)微觀混合，從而可以提供均勻的過飽和度環(huán)境。撞擊后，懸浮流體經(jīng)過上下導(dǎo)流筒2與容器1內(nèi)壁間的環(huán)室分別返回容器1的上下兩端，然后又分別被螺旋槳3和4輸送通過上下導(dǎo)流筒2流向容器1中部并再次撞擊，如此反復(fù)循環(huán)。
本實用新型撞擊流結(jié)晶器設(shè)有換熱夾套11，當(dāng)需要移走的熱量不大或生產(chǎn)規(guī)模較小時，可通過夾套下部冷卻劑進(jìn)口管通入冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻；換熱后的介質(zhì)通過出口管13排放。此外，結(jié)晶器頂蓋13上的排氣管14可以接入真空系統(tǒng)，進(jìn)行真空(蒸發(fā))冷卻。還可以兩種冷卻方式并用撞擊區(qū)良好的微觀混合可以保證結(jié)晶容器內(nèi)溫度和過飽和度穩(wěn)定均勻。
本實用新型撞擊流結(jié)晶器設(shè)有兩個原料液進(jìn)料管5和6，可適用于冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶和反應(yīng)結(jié)晶。冷卻結(jié)晶和蒸發(fā)結(jié)晶通常只需要一根進(jìn)口管，可取消進(jìn)料管6。反應(yīng)結(jié)晶則至少應(yīng)有兩根進(jìn)料管，如果必要，除進(jìn)料管5和6還可增加進(jìn)料管；增加的進(jìn)料管應(yīng)延伸到任意一個導(dǎo)流筒的進(jìn)口處。
該結(jié)晶器可以連續(xù)操作；對于結(jié)晶生長緩慢的物質(zhì)如某些有機(jī)物，也可以間歇操作。
連續(xù)操作時，原料液體通過上述進(jìn)料管5或/和6連續(xù)加入結(jié)晶器。結(jié)晶一定時間后，較稠厚的晶漿下流至結(jié)晶器底部的分級腿9；適當(dāng)形式的輸液泵a經(jīng)清液管8從結(jié)晶器上部的溢流堰7中抽取上層清液通過管道b送入該分級腿進(jìn)行水力分級；粗大結(jié)晶和部分母液通過出料管10卸出，送至液固分離設(shè)備；細(xì)小結(jié)晶被分級液送回結(jié)晶器。
圖1中輸液泵a和以點(diǎn)劃線表示的管道b是配套使用的元件，不屬于本實用新型撞擊流結(jié)晶器本身。間歇操作則是將原料液一次加入結(jié)晶器，在控制適當(dāng)?shù)臈l件下經(jīng)過一定時間完成結(jié)晶后卸出，送去進(jìn)行液固分離。間歇操作不需要使用分級腿9、溢流堰7、輸液泵a和管道b。
與現(xiàn)有的結(jié)晶裝置相比，本實用新型撞擊流結(jié)晶器具有下述顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)利用了撞擊流強(qiáng)化微觀混合的特點(diǎn)，更容易為結(jié)晶過程提供均勻的過飽和度環(huán)境；(2)結(jié)晶器中具有理想混合一無混合串聯(lián)循環(huán)的特殊流動結(jié)構(gòu)，更適合結(jié)晶過程的特點(diǎn)；(3)可用于反應(yīng)結(jié)晶操作；(4)由于良好的微觀混合條件保證了均勻的過飽和度，料漿循環(huán)量小，只要保證晶體能夠懸浮即可，因此動力消耗較省。
權(quán)利要求1.一種名為撞擊流結(jié)晶器的物理、化學(xué)工藝設(shè)備，其特征在于它由一個下部裝工藝介質(zhì)、上部保持為氣相空間的圓筒型容器(1)，垂直同軸地安裝在容器(1)中的上、下兩個導(dǎo)流筒(2)和同軸分別安裝在上、下兩個導(dǎo)流筒中、螺旋方向相反、分別從上部和下部推動流體經(jīng)導(dǎo)流筒向容器部流動的上、下兩個螺旋槳(3)和(4)，三種五個基本部件組成。
2.按權(quán)利要求1所述的撞擊流結(jié)晶器，其特征在于安排有分別伸入到上、下導(dǎo)流筒進(jìn)口處的進(jìn)料管(5)和(6)、容器內(nèi)側(cè)壁溢流堰(7)和清液管(8)、底部分級腿(9)和出料管(10)。
3.按權(quán)利要求1所述的撞擊流結(jié)晶器，其特征在于容器(1)的頂蓋(13)上設(shè)有排氣管(14)；壁外設(shè)置換熱夾套(11)。
專利摘要撞擊流結(jié)晶器，物理化學(xué)工藝設(shè)備?；静考ㄉ喜勘３謿庀嗫臻g的圓筒型容器1、同軸安裝在容器1中并浸沒在工藝介質(zhì)下的上下兩個導(dǎo)流筒2和同軸安裝在上下兩個導(dǎo)流筒內(nèi)、螺旋方向相反的兩個螺旋槳3和4。螺旋槳3和4推動流體分別從上下經(jīng)導(dǎo)流筒2循環(huán)流動并在容器1中部相向撞擊，能有效地促進(jìn)微觀混合，從而為結(jié)晶創(chuàng)造適當(dāng)而均勻的過飽和度環(huán)境；理想混合一無混合流串聯(lián)循環(huán)的特殊流動結(jié)構(gòu)適合結(jié)晶過程，可制得粗大均勻的結(jié)晶?？砷g歇或連續(xù)操作；設(shè)有分級腿、延伸到導(dǎo)流筒進(jìn)口的加料管、換熱夾套，并可連接真空。適用于冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶和反應(yīng)結(jié)晶。料液循環(huán)量小，節(jié)能。
文檔編號B01D9/00GK2605048SQ03235520
公開日2004年3月3日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者伍沅 申請人:武漢化工學(xué)院