本發(fā)明屬于化工工藝裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別是以一種以含可結(jié)晶溶質(zhì)溶液生產(chǎn)出不同粒徑結(jié)晶晶體的工藝及設(shè)備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當前化工工藝蒸發(fā)結(jié)晶工段，一般采用外加熱式、強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。蒸發(fā)罐、加熱器、循環(huán)泵各自獨立，由工藝管線(循環(huán)管)連接?，F(xiàn)有裝置，溶液進入系統(tǒng)，由循環(huán)泵強制輸送，進入加熱器，經(jīng)殼程蒸汽加熱，溶液進入蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)結(jié)晶，一部分結(jié)晶析出，另一部分繼續(xù)循環(huán)。由于強制循環(huán)的循環(huán)速度較快，只可結(jié)晶出0.15～0.4mm的小顆粒；為了在蒸發(fā)系統(tǒng)中得到大顆粒的結(jié)晶，基本都是采用增加育晶罐的方法，延長晶體在罐內(nèi)的停留時間或循環(huán)次數(shù)，從而生產(chǎn)出0.5～2mm的顆粒，晶粒增大的同時，也增加了設(shè)備、廠房的投資，生產(chǎn)周期延長，操作也極不穩(wěn)定。同時，這兩種系統(tǒng)各自針對不同范圍粒徑的結(jié)晶，不能調(diào)節(jié)互換，更換產(chǎn)品需要改造現(xiàn)有裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶工藝，可以控制溶液結(jié)晶粒度的大小，生成需要的晶粒大小，滿足不同客戶的需求，同時，育晶罐和蒸發(fā)罐為一體式結(jié)構(gòu)，不需設(shè)置獨立的育晶罐，節(jié)省投資及生產(chǎn)時間。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備，該設(shè)備可以控制飽和溶液結(jié)晶粒度的大小，利用調(diào)節(jié)循環(huán)量來生成需要的晶體粒度。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種可調(diào)粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶工藝，包括如下步驟：

1)溶液自可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的側(cè)循環(huán)管下部的進料口進入，經(jīng)循環(huán)泵強制輸送通過下循環(huán)管進入加熱器管程，蒸汽從加熱器上部的蒸汽進口進入加熱器的殼程，對管程溶液進行加熱，降溫后的蒸汽凝結(jié)為冷凝水由加熱器下部的冷凝水出口排出，被加熱后的溶液經(jīng)過上循環(huán)管從蒸發(fā)器的上部筒體的切向進料口進入，溶液沸騰蒸發(fā)后，通過切向進料所形成的離心力的作用，實現(xiàn)氣液分離，分離為過飽和溶液和二次蒸汽，分離出的純凈二次蒸汽，從頂端蒸汽出口排出；

本步驟中通過排出二次蒸汽，可減少霧沫夾帶及鹵水損失；采用切向進料可增大閃發(fā)面積，提高閃發(fā)強度。

2)過飽和溶液沿中心降液管下行，進入晶體生長區(qū)，當中心降液管中部的分流口關(guān)閉或開啟，形成不同大小的晶體顆粒，晶體依靠重力的作用聚集于蒸發(fā)器底部，并從蒸發(fā)器底部的集鹽器排出；

3)消除過飽和的溶液上升至溢流管，從溢流管均勻排出進入穩(wěn)流環(huán)管，流態(tài)穩(wěn)定后進入側(cè)循環(huán)管，進行下一輪循環(huán)。

其中，步驟2)中，當中心降液管中部的分流口關(guān)閉時，過飽和溶液大流量通過，快速下行，因速度較大，經(jīng)過下部導(dǎo)向錐時，憑借慣性攜帶小顆粒晶體轉(zhuǎn)向上行，進入晶體生長區(qū)，待晶體逐漸長大，形成0.5-2mm的大顆粒晶體。

其中，步驟2)中，當中心降液管中部的分流口開啟時，溶液分為兩路，流量減少，速度降低，經(jīng)過下部導(dǎo)向錐時，沒有足夠的能量攜帶小顆粒晶體轉(zhuǎn)向上行，形成的0.15-0.4mm的小顆粒晶體。

其中，所述溶液為含鹽可結(jié)晶溶液，如無機鹽溶液(氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鉀等)、有機鹽溶液(谷氨酸鈉等)。

本發(fā)明還提供上述工藝所用的可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備，包括：蒸發(fā)器、穩(wěn)流環(huán)管、上循環(huán)管、集鹽器、加熱器、下循環(huán)管、循環(huán)泵、側(cè)循環(huán)管；

其中，蒸發(fā)器由上部筒體、下部罐體組成，下部罐體頂端套設(shè)于上部筒體底端外部，下部罐體直徑大于上部筒體，上部筒體頂端為二次蒸汽出口，上部筒體中下部設(shè)有切向進料口，下部罐體上部通過復(fù)數(shù)溢流管與穩(wěn)流環(huán)管連接，下部罐體中心設(shè)有中心降液管，中心降液管頂端與上部筒體底部連接，中心降液管中部設(shè)有復(fù)數(shù)分流口，中心降液管底部連有導(dǎo)向錐；蒸發(fā)器底部連接有集鹽器；

穩(wěn)流環(huán)管與側(cè)循環(huán)管連接，側(cè)循環(huán)管通過循環(huán)泵連接下循環(huán)管，側(cè)循環(huán)管下部設(shè)有進料口，下循環(huán)管頂端連接加熱器底端，加熱器頂端與上循環(huán)管底端連接，加熱器上部設(shè)有蒸汽進口，加熱器下部設(shè)有冷凝水出口，上循環(huán)管連接到蒸發(fā)器的切向進料口。

其中，所述溢流管的數(shù)量為2-8個，沿周向均勻分布。

其中，所述分流口呈長圓形，可以調(diào)節(jié)使其由閉合至完全開啟，分流口數(shù)量為2-6個。

可以調(diào)節(jié)使分流口由閉合至完全開啟，開啟時可任意調(diào)節(jié)開口大小，直至長圓形的最大面，從而控制分流口的流通截面，來控制物料的流速，這樣可改變物料的結(jié)晶停留時間，相應(yīng)會形成不同粒徑的結(jié)晶。當分流口完全關(guān)閉時，產(chǎn)生最大粒徑晶體；隨分流口開口逐漸增大，晶體粒徑隨之減小，至完全開啟，產(chǎn)生最小粒徑晶體。

本發(fā)明提供的蒸發(fā)器為蒸發(fā)結(jié)晶一體式結(jié)構(gòu)，上部筒體部分為蒸發(fā)區(qū)，下部罐體的中部為晶體成長區(qū)，下部罐體的底部為沉降區(qū)。

蒸發(fā)結(jié)晶工藝為正循環(huán)。

其中不同鹽溶液的濃度對于結(jié)晶產(chǎn)品的粒徑?jīng)]有影響，最終都是達到過飽和使得結(jié)晶析出。生產(chǎn)不同粒徑的結(jié)晶顆粒是根據(jù)不同用途來決定，一般大顆粒不易結(jié)塊，宜于儲存；小顆粒便于混合。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供一種可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶工藝及其設(shè)備，該工藝可以控制飽和溶液結(jié)晶粒度的大小，僅需簡單的工藝流程改變，方便的設(shè)備轉(zhuǎn)換操作，即可在一臺設(shè)備中，生成需要的晶粒大小，滿足不同客戶的需求，同時，該設(shè)備中結(jié)晶和蒸發(fā)為一體式結(jié)構(gòu)，不需再設(shè)置獨立的育晶罐，節(jié)省設(shè)備和建筑物投資及生產(chǎn)時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝及設(shè)備示意圖。

圖2為本發(fā)明的工藝及設(shè)備示意圖的俯視圖。

附圖標記

1、蒸發(fā)器；1-1、蒸汽出口；1-2、切向進料口；1-3、溢流管；1-4、中心降液管；1-5、分流口；1-6、導(dǎo)向錐；2、穩(wěn)流環(huán)管；3、上循環(huán)管；4、集鹽器；5、加熱器；5-1、蒸汽進口；5-2、冷凝水出口；6、下循環(huán)管；7、循環(huán)泵；8、側(cè)循環(huán)管；8-1、進料口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種可調(diào)粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備，蒸發(fā)器1、穩(wěn)流環(huán)管2、上循環(huán)管3、集鹽器4、加熱器5、下循環(huán)管6、循環(huán)泵7、側(cè)循環(huán)管8；

其中，蒸發(fā)器由上部筒體、下部罐體組成，下部罐體頂端套設(shè)于上部筒體底端外部，下部罐體直徑大于上部筒體，上部筒體頂端為二次蒸汽出口1-1，上部筒體中下部設(shè)有切向進料口1-2，下部罐體上部通過復(fù)數(shù)溢流管1-3與穩(wěn)流環(huán)管2連接，下部罐體中心設(shè)有中心降液管1-4，中心降液管1-4頂端與上部筒體底部連接，中心降液管1-4中部設(shè)有復(fù)數(shù)分流口1-5，中心降液管1-4底部連有導(dǎo)向錐1-6；蒸發(fā)器底部連接有集鹽器4；

穩(wěn)流環(huán)管2與側(cè)循環(huán)管8連接，側(cè)循環(huán)管8通過循環(huán)泵7連接下循環(huán)管6，側(cè)循環(huán)管8下部設(shè)有進料口8-1，下循環(huán)管6頂端連接加熱器5底端，加熱器5頂端與上循環(huán)管3底端連接，加熱器5上部設(shè)有蒸汽進口5-1，加熱器下部設(shè)有冷凝水出口5-2，上循環(huán)管3連接到蒸發(fā)器1的切向進料口1-2。

本發(fā)明提供的蒸發(fā)器為蒸發(fā)結(jié)晶一體式結(jié)構(gòu)，上部筒體部分為蒸發(fā)區(qū)，下部罐體的中部為晶體成長區(qū)，下部罐體的底部為沉降區(qū)。

含鹽溶液在可調(diào)粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中的工藝過程如圖1箭頭方向流動，具體工藝過程包括：

1)溶液(含鹽)自可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的側(cè)循環(huán)管8下部的進料口8-1進入，經(jīng)循環(huán)泵7強制輸送通過下循環(huán)管6進入加熱器5管程，蒸汽從加熱器5上部的蒸汽進口5-1進入加熱器5的殼程，對管程溶液進行加熱，降溫后的蒸汽凝結(jié)為冷凝水由加熱器5下部的冷凝水出口5-2排出，被加熱后的溶液經(jīng)過上循環(huán)管3從蒸發(fā)器1的上部筒體的切向進料口1-2進入，溶液沸騰蒸發(fā)后，通過離心力的作用，實現(xiàn)氣液分離，分離為過飽和溶液和二次蒸汽，分離出的純凈二次蒸汽，從頂端蒸汽出口1-1排出；

本步驟中通過排出二次蒸汽，可減少霧沫夾帶及鹵水損失；

2)過飽和溶液沿中心降液管1-4下行，進入晶體生長區(qū)，當中心降液管1-4中部的分流口1-5關(guān)閉或開啟，形成不同大小的晶體顆粒，晶體依靠重力的作用聚集于蒸發(fā)器1底部，并從蒸發(fā)器1底部的集鹽4器排出；

3)消除過飽和的溶液上升至溢流管1-3，從溢流管1-3均勻排出進入穩(wěn)流環(huán)管2，流態(tài)穩(wěn)定后進入側(cè)循環(huán)管2，進行下一輪循環(huán)。

其中，步驟2)中，當中心降液管1-4中部的分流口1-5關(guān)閉時，過飽和溶液大流量通過，快速下行，因速度較大，經(jīng)過下部導(dǎo)向錐1-6時，憑借慣性攜帶小顆粒晶體轉(zhuǎn)向上行，進入晶體生長區(qū)，待晶體逐漸長大，形成粒徑為0.5-2mm的大顆粒晶體。

其中，步驟2)中，當中心降液管1-4中部的分流口1-5開啟時，過飽和溶液分為兩路，流量減少，速度降低，經(jīng)過下部導(dǎo)向錐1-6時，沒有足夠的能量攜帶小顆粒晶體轉(zhuǎn)向上行，形成粒徑為0.15-0.4mm的小顆粒晶體。

下述實施例為以上述工藝采用不同控制條件獲得不同粒徑的結(jié)晶顆粒。

實施例1

對氯化鈉溶液使用本發(fā)明的工藝和設(shè)備進行蒸發(fā)結(jié)晶，控制蒸發(fā)器內(nèi)中心降液管上分流口的開啟大小，以改變流通截面，可通過不同的停留時間來達到生成不同粒徑的氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)品(0.15-2mm)。

實施例2

對于硫酸鈉溶液進行蒸發(fā)結(jié)晶，將蒸發(fā)器內(nèi)中心降液管上分流口關(guān)閉，達到最大流通截面，獲得最大流速，防止較小晶粒沉降，增加晶粒在晶體生長區(qū)的停留時間，最終生產(chǎn)出粒徑為1.5mm大顆粒硫酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品。大顆粒結(jié)晶不易結(jié)塊，可避免吸濕，便于儲存?？商岣吆罄m(xù)工序的生產(chǎn)效率，比如減少離心分離操作的生產(chǎn)時間，還可降低蒸汽消耗。

實施例3：

對于硫酸鉀溶液進行蒸發(fā)結(jié)晶，控制蒸發(fā)器內(nèi)中心降液管上分流口的開啟大小開啟時生產(chǎn)粒徑為0.2mm，關(guān)閉時生產(chǎn)粒徑為2mm的顆粒，中間顆?？窟m度的開啟來實現(xiàn)，以改變流通截面，可通過不同的停留時間來達到生成不同粒徑的硫酸鉀結(jié)晶產(chǎn)品(0.2-2mm)。

實施例4：

對于谷氨酸鈉溶液進行蒸發(fā)結(jié)晶，控制蒸發(fā)器內(nèi)中心降液管上分流口的開啟大小開啟時生產(chǎn)0.3mm，關(guān)閉時生產(chǎn)2mm的顆粒，中間顆粒靠適度的開啟來實現(xiàn)，以改變流通截面，可通過不同的停留時間來達到生成不同粒徑的谷氨酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品(0.3-2mm)。

從上述實施例可以看出，本發(fā)明提供的可調(diào)晶體粒徑的高效蒸發(fā)結(jié)晶工藝及其設(shè)備，該工藝可以控制飽和溶液結(jié)晶粒度的大小，僅需簡單的工藝流程改變，方便的設(shè)備轉(zhuǎn)換操作，即可在一臺設(shè)備中，生成需要的晶粒大小，滿足不同客戶的需求，同時，該設(shè)備中結(jié)晶和蒸發(fā)為一體式結(jié)構(gòu)，不需再設(shè)置獨立的育晶罐，節(jié)省設(shè)備和建筑物投資及生產(chǎn)時間。