本發(fā)明屬于一種冷卻結(jié)晶設(shè)備，特別涉及一種利用空氣為冷卻媒介的冷卻結(jié)晶設(shè)備。

背景技術(shù)：

冷卻結(jié)晶設(shè)備是一個重要的化工單元設(shè)備，它是將溶液冷卻降低溫度，使溶液中溶質(zhì)達(dá)到過飽和條件，溶液中的溶質(zhì)分子或離子在其空間晶格的節(jié)點(diǎn)上有規(guī)律的排列，形成固相晶體?，F(xiàn)代化工生產(chǎn)中，許多化合物都是采用冷卻結(jié)晶方法制造獲得，目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的冷卻結(jié)晶設(shè)備主要有間壁冷卻結(jié)晶設(shè)備與真空冷卻結(jié)晶設(shè)備。

間壁冷卻結(jié)晶設(shè)備根據(jù)傳熱面可分為夾套冷卻結(jié)晶設(shè)備、管式冷卻結(jié)晶設(shè)備、板式冷卻結(jié)晶設(shè)備，間壁冷卻結(jié)晶設(shè)備是將冷水通入夾套或管式換熱器或板式換熱器內(nèi)，通過間壁換熱使溶液冷卻結(jié)晶，這種設(shè)備最大缺點(diǎn)是無論采用何種類型傳熱面，都會不同程度產(chǎn)生傳熱面吸附晶體而產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，影響傳熱效果，傳熱系數(shù)低，一般為100w/㎡·℃以下，致使設(shè)備生產(chǎn)能力低下，另外，還需消耗大量冷卻水。

真空冷卻結(jié)晶設(shè)備通常采用蒸汽噴射泵抽真空，使密閉容器內(nèi)溶液壓力降低，溶液沸點(diǎn)也降低，溶液在低壓狀態(tài)下蒸發(fā)水分，蒸發(fā)的水分在吸收溶液自身熱量的同時，使溶液內(nèi)能減少，從而使溶液冷卻結(jié)晶析出晶體，真空結(jié)晶設(shè)備需要消耗大量蒸汽和冷卻水，冷卻結(jié)晶成本較高。

由于間壁冷卻結(jié)晶設(shè)備與真空冷卻結(jié)晶設(shè)備存在上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明人張罡提供了一種中國實(shí)用新型專利200920274070.0“空氣冷卻結(jié)晶塔”，它選用空氣為冷卻劑，使用空氣與熱溶液直接混和換熱實(shí)現(xiàn)冷卻結(jié)晶，空氣冷卻結(jié)晶塔具有生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)成本低，操作方便等特點(diǎn)，是我國典型節(jié)能降耗的新型冷卻結(jié)晶設(shè)備。通過多年應(yīng)用實(shí)踐，中國實(shí)用新型專利200920274070.0“空氣冷卻結(jié)晶塔”還存在一些缺點(diǎn)與不足：一是布液不均勻，氣液混合接觸不充分，制約了換熱效果，影響了生產(chǎn)能力；二是結(jié)晶料液在底部沉積板結(jié)，影響生產(chǎn)操作；三是空氣夾帶液滴排出，造成物料損失嚴(yán)重，且污染大氣環(huán)境，四是引風(fēng)機(jī)受濕熱空氣腐蝕嚴(yán)重。為了克服空氣冷卻結(jié)晶塔缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明進(jìn)行了創(chuàng)造性改進(jìn)，提供了一種通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔，通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔是選用空氣為冷卻劑，使空氣與溶液直接接觸混合換熱從而使溶液冷卻，通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔由塔設(shè)備、風(fēng)機(jī)設(shè)備及循環(huán)泵設(shè)備組成。

通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔的塔設(shè)備由裙座、錐筒體、塔筒體、排氣錐筒體、排氣筒體組成；塔筒體上設(shè)置2個人孔，用于檢修設(shè)備；塔筒體上設(shè)置進(jìn)液管、循環(huán)出液管、循環(huán)進(jìn)液管、觀察視鏡、進(jìn)風(fēng)管；錐筒體底部設(shè)置排料管，用于排出料液，錐筒體側(cè)邊設(shè)置溫度計；塔設(shè)備內(nèi)部設(shè)置除霧器、布液器、填料層，導(dǎo)流錐體與導(dǎo)流筒，布液器設(shè)置若干規(guī)則布置的螺旋噴嘴，螺旋噴嘴材料選用聚四氟乙烯。

通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔的風(fēng)機(jī)設(shè)備由鼓風(fēng)機(jī)、連接風(fēng)管組成，連接風(fēng)管用于連接鼓風(fēng)機(jī)與塔設(shè)備進(jìn)風(fēng)管，風(fēng)機(jī)設(shè)備作用是將空氣鼓入塔設(shè)備內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)選用軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)。

通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔的循環(huán)泵設(shè)備由循環(huán)泵、進(jìn)口閥門、進(jìn)口管、出口閥門、出口管組成，循環(huán)泵設(shè)備作用是將塔設(shè)備中溶液抽送至塔設(shè)備上部布液器布液，并使塔設(shè)備溶液循環(huán)流動。

塔設(shè)備設(shè)置布液器，布液器設(shè)置若干規(guī)則布置的螺旋噴嘴。螺旋噴嘴是一種典型的撞擊式分散噴霧，噴嘴內(nèi)部沒有結(jié)構(gòu)，是一個暢通的通道，液流是通過撞擊螺旋的分層界面，從而分層噴淋，液體或料漿通過與連續(xù)變小的螺旋面相切和碰撞后，變成微小的液滴噴出而形成霧狀，螺旋噴嘴霧化效果好，布液范圍大，且防堵性強(qiáng)，選用聚四氟乙烯材料制造的螺旋噴嘴效果更好。

塔設(shè)備設(shè)置填料層，它底部裝有填料支承板，填料以亂推或整砌的方式放置在支承板上，填料上方安裝填料壓板；填料選用鮑爾環(huán)填料或階梯環(huán)填料，填料材質(zhì)選用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯是固體材料中摩擦系數(shù)最低，表面張力最小的材料，不粘附任何物質(zhì)，這對防止冷卻結(jié)晶過程產(chǎn)生結(jié)壁堵塞極為有利。

塔設(shè)備設(shè)置除霧器，除霧器主要作用是分離空氣夾帶的液滴，減少損失，保護(hù)環(huán)境，除霧器可以采用折流板式除霧器，當(dāng)夾帶液滴的空氣流經(jīng)除霧器斷面時，由于空氣流動方向在除霧器流道中不斷發(fā)生偏折，液滴在慣性力作用下撞擊在除霧器表面并被粘附于板片壁面上形成薄液膜，在板片下端形成較大液滴滴落下去，從而達(dá)到除霧目的。除霧器液也可以采用絲網(wǎng)除霧器。

塔設(shè)備設(shè)置導(dǎo)流錐體與導(dǎo)流筒，主要作用加快溶液對流擴(kuò)散，析出高質(zhì)量結(jié)晶產(chǎn)品，防止結(jié)晶沉積板結(jié)。晶體的生長有以下3個步驟：一是溶液主體的溶質(zhì)傳遞主要靠對流，但在靠近晶體表面有一靜止液層，稱為境界膜，待結(jié)晶的溶質(zhì)只能借擴(kuò)散穿過境界膜時，才能到達(dá)晶體表面，這是一個擴(kuò)散傳質(zhì)過程。二是到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)在適當(dāng)?shù)木Ц裎恢瞄L入晶面，使晶體增大，同時放出結(jié)晶熱，這是一個表面反應(yīng)過程，溶液過飽和度過大時，成核和長大速率過快，結(jié)晶熱必須以很快的方式放出，以適應(yīng)快速成核和迅速長大的需要，因?yàn)楸缺砻嬖酱?，放熱越快，這樣，就容易形成比表面大的片狀、針狀結(jié)晶或樹枝狀晶簇，這種結(jié)晶或晶簇易包裹母液，因而結(jié)晶質(zhì)量大幅度地下降；三是放出來的結(jié)晶熱借熱傳導(dǎo)方式傳到溶液中。為了控制溶液過飽和度，設(shè)置導(dǎo)流錐體與導(dǎo)流筒，加快溶液對流擴(kuò)散，使溶液在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)穩(wěn)步生長至要求的粒度，結(jié)晶析出高質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)品。

通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔具體工作原理與工作過程是：循環(huán)泵設(shè)備將塔設(shè)備中溶液抽送到上部布液器中，通過布液器噴嘴向下噴淋，噴射的液體通常呈液滴狀或霧狀；同時，風(fēng)機(jī)設(shè)備將空氣鼓入塔設(shè)備內(nèi)由下而上流動；在布液器下面設(shè)置適當(dāng)高度的填料層，以增加空氣與溶液兩種流體間的接觸表面，提高傳質(zhì)傳熱效果。溶液由上部布液器的噴嘴噴在填料層上，沿填料層表面下降流動，空氣則由下部通過填料層空隙逆流而上，與溶液密切接觸從而進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，在正常操作情況下，空氣為連續(xù)氣相，溶液為分散液相；空氣與溶液接觸冷卻途徑主要有兩條：一是利用溶液與空氣之間溫度之差通過熱傳導(dǎo)冷卻；二是空氣吸收水份使溶液中水分蒸發(fā)，蒸發(fā)的水分吸收溶液自身熱量的同時，溶液內(nèi)能減少，從而使溶液冷卻，其中塔設(shè)備冷卻主要是通過蒸發(fā)溶液中的水分來實(shí)現(xiàn)?？諝馀c溶液混和接觸的過程中，向上流動的空氣易夾帶液滴，液滴中不僅含有水分，它還含有結(jié)晶物質(zhì)，所以在布液器上部設(shè)置除霧器，除霧器主要作用是分離空氣夾帶液滴，減少物料損失，保護(hù)環(huán)境。

本發(fā)明和間壁冷卻設(shè)備與真空冷卻結(jié)晶設(shè)備相比，具有顯著優(yōu)勢：一是使用空氣為冷卻劑，不需要使用冷卻水和噴射蒸氣；二是設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊；三是生產(chǎn)效率高；四是能耗低。

本發(fā)明通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔與中國實(shí)用新型200920274070.0空氣冷卻結(jié)晶塔相比，具有顯著進(jìn)步與優(yōu)點(diǎn)。

第一，布液器噴嘴選用螺旋噴嘴，噴淋范圍廣，布液更均勻，不易堵塞。

第二，在塔設(shè)備設(shè)置填料層，大幅度增加了空氣與溶液接觸表面積，顯著提高了傳熱效果，提高了生產(chǎn)能力，而且不易發(fā)生堵塞。

第三，在塔設(shè)備設(shè)置除霧器，除去了空氣中夾帶液滴，減少物料損失，保護(hù)了環(huán)境。

第四，塔設(shè)備外設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)工作環(huán)境溫度降低，且不接觸濕熱空氣，鼓風(fēng)機(jī)腐蝕顯著減輕，使用壽命延長，同時也方便維修維護(hù)。

第五，通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔底部采用錐筒體結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流錐體與導(dǎo)流筒，在循環(huán)泵作用下料液在設(shè)備內(nèi)大循環(huán)流動，使各處溶液過飽和度趨于一致，產(chǎn)品結(jié)晶質(zhì)量好，不會發(fā)生底部沉積晶體及晶體板結(jié)現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔示意圖。圖1中，1、塔設(shè)備，1-1、裙座，1-2、錐筒體，1-3、塔筒體，1-4、導(dǎo)流筒，1-5、導(dǎo)流錐體，1-6、人孔；1-7、進(jìn)風(fēng)管，1-8、進(jìn)液管，1-9、填料層，1-10、布液器，1-11、噴嘴，1-12、除霧器，1-13、排氣錐體，1-14、排氣筒體，1-15循環(huán)進(jìn)液管，1-16、觀察視鏡，1-17、溶液，1-18、循環(huán)出液管，1-19、溫度計，1-20、排料管；2、風(fēng)機(jī)設(shè)備，2-1、鼓風(fēng)機(jī)，2-2、連接風(fēng)管；3、循環(huán)泵設(shè)備，3-1、出口管，3-2、出口閥門，3-3、循環(huán)泵，3-4、進(jìn)口管，3-5、進(jìn)口閥門。

具體實(shí)施方式

以下通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖的描述對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但這并非是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提供一種通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔。如圖1所示，它由塔設(shè)備1、風(fēng)機(jī)設(shè)備2及循環(huán)泵設(shè)備3組成。

塔設(shè)備1包括裙座1-1、錐筒體1-2、塔筒體1-3、排氣錐體1-13、排氣筒體1-14；塔筒體1-3上設(shè)置有人孔1-6、進(jìn)風(fēng)管1-7、進(jìn)液管1-8、循環(huán)進(jìn)液管1-15、循環(huán)出液管1-18、觀察視鏡1-16；錐筒體1-2上設(shè)置有溫度計1-19、排料管1-20；塔設(shè)備1內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流筒1-4、導(dǎo)流錐體1-5、填料層1-9、布液器1-10、噴嘴1-11、除霧器1-12；填料層1-9由填料支撐板、填料及填料壓板組成；除霧器1-12選用折流板式除霧器或絲網(wǎng)除霧器；塔設(shè)備1內(nèi)裝有溶液1-17。塔筒體1-3上部與下部分別設(shè)置有人孔1-6。通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔中填料層1-9中填料用聚四氟乙烯材質(zhì)制作的鮑爾環(huán)填料或階梯環(huán)填料。噴嘴1-11材料選用聚四氟乙烯。

風(fēng)機(jī)設(shè)備2包括鼓風(fēng)機(jī)2-1與連接風(fēng)管2-2，鼓風(fēng)機(jī)選用軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)。

循環(huán)泵設(shè)備3包括出口管3-1、出口閥門3-2、循環(huán)泵3-3、進(jìn)口管3-4、進(jìn)口閥門3-5。

通風(fēng)冷卻結(jié)晶塔工作過程是：溶液通過進(jìn)液管1-8加入塔設(shè)備1中；鼓風(fēng)機(jī)2-1通過連接風(fēng)管2-2將空氣鼓入塔設(shè)備1內(nèi)，鼓入空氣由下而上流動；循環(huán)泵3-3將塔設(shè)備1內(nèi)溶液1-17抽送到布液器1-10，經(jīng)噴嘴1-11向下噴向填料層1-9，沿填料層1-9表面向下流動，空氣則由下部通過填料層1-9空隙向上流動，空氣與溶液密切接觸，發(fā)生換熱從而使溶液冷卻降溫并落入塔設(shè)備1底部。溶液在循環(huán)泵3-3作用下，通過導(dǎo)流錐體1-5、導(dǎo)流筒1-4的導(dǎo)流作用，在塔設(shè)備1底部循環(huán)流動，使各處溶液過飽和度趨于一致，晶體不斷長大到一定粒度，結(jié)晶料液通過排料管1-20排出。換熱后的濕熱空氣在鼓風(fēng)機(jī)2-1作用下，經(jīng)除霧器1-12除去液滴后外排。