[发明专利]热质同传蒸发结晶系统及其工作方法有效

专利信息
申请号: 201710009546.7 申请日: 2017-01-06
公开(公告)号: CN106693414B 公开(公告)日: 2018-12-07
发明(设计)人: 韩东;何纬峰;岳晨;黄岭;蒲文灏 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: B01D1/14 分类号: B01D1/14;B01D9/02
代理公司: 江苏圣典律师事务所 32237 代理人: 贺翔
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 蒸发 结晶 系统 及其 工作 方法
【说明书】:

发明公开了一种热质同传蒸发结晶系统及其工作方法,属于溶液蒸发结晶领域。该系统主要包括鼓风机、引风机、传热传质罐、加热器、结晶罐、养晶罐、压缩机、膨胀阀等设备。其特征在于:在传热传质罐,空气和溶液直接接触传热传质,溶液蒸发结晶;系统增设养晶罐,促进溶液进一步结晶;低沸点工质吸收养晶罐中的热量后蒸发,经压缩机压缩升温后,进入加热器加热待蒸发溶液,实现了系统内部能量的转移。该蒸发结晶系统采用热质同传的方法,实现常温下溶液的蒸发结晶,加热温度低,贵重金属消耗量小,节能效果显著。该系统适用于溶解度随着温度增加而增加的溶液的蒸发结晶过程。

技术领域

本发明设计了一种热质同传蒸发结晶系统及其工作方法,属于溶液蒸发结晶领域。

背景技术

蒸发结晶是使溶液蒸发浓缩达到过饱和,从而析出晶体的过程。目前工业上常用的蒸发结晶技术主要有多效蒸发结晶和机械蒸汽再压缩(Mechanical VaporRecompression,MVR)蒸发结晶技术。这两种技术均属于沸腾式蒸发技术,需要将物料溶液加热至沸腾状态,由于蒸发时汽化的溶剂量较大,蒸发过程需要消耗大量的加热蒸汽,能量消耗大。此外,沸腾蒸发技术采用间壁传热式蒸发器,需要消耗大量换热效果好的贵重金属材料,蒸发器的制作成本较高。

如何降低蒸发结晶过程的能量消耗,降低设备的制造成本,是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有沸腾蒸发技术加热温度高、能耗高、贵重金属消耗量大的缺点,提出一种加热温度低、能耗低、贵重金属消耗量少的热质同传蒸发结晶系统。

一种热质同传蒸发结晶系统,其特征在于:该系统包括清母液循环泵、加热器、传热传质罐、结晶罐、养晶罐、晶浆泵、密度计、晶浆循环泵、晶浆罐、离心机、晶体罐、母液泵、压缩机、膨胀阀;其中传热传质罐包括布置在其上部的喷淋装置、中部的填料和下部的布气装置; 传热传质罐包括上部空气出口、上部溶液入口、下部空气入口和下部溶液出口;结晶罐包括溶液入口、上部清母液出口和下部浓溶液出口;养晶罐包括浓溶液入口、上部晶浆入口、下部晶浆出口、冷侧入口和冷侧出口;密度计包括晶浆入口、合格晶浆出口和不合格晶浆出口;离心机包括晶浆入口、晶体出口和母液出口;加热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口;物料入口与加热器冷侧入口相连,加热器冷侧出口与传热传质罐上部的溶液入口相连,传热传质罐下部溶液出口与结晶罐溶液入口相连,结晶罐上部清母液出口通过清母液循环泵与加热器冷侧入口相连,结晶罐下部浓溶液出口与养晶罐浓溶液入口相连,养晶罐下部晶浆出口经过晶浆泵后与密度计晶浆入口相连,密度计不合格晶浆出口通过晶浆循环泵与养晶罐上部晶浆入口相连,密度计合格晶浆出口与晶浆罐入口相连,晶浆罐出口与离心机晶浆入口相连,离心机晶体出口与晶体罐相连,离心机母液出口通过母液泵与加热器冷侧入口相连;养晶罐冷侧出口通过压缩机与加热器热侧入口相连,加热器热侧出口通过膨胀阀与养晶罐冷侧入口相连。

所述的热质同传蒸发结晶系统的工作方法,其特征在于,包括以下工作过程:空气从传热传质罐的下部空气入口流入,与自上而下喷淋的低浓度溶液发生传热传质后,从传热传质罐的上部空气出口排入环境;物料从物料入口流入系统,与清母液循环泵出口的清母液和母液泵出口的母液混合后形成低浓度溶液,低浓度溶液流入加热器的冷侧,吸收其热侧低沸点工质放出的热量后,从传热传质罐上部溶液入口流入,并在喷淋装置的作用变成细小液滴,然后在填料中与自下而上流动的空气发生传热传质,水分减少温度降低后从传热传质罐下部溶液出口流出,进入结晶罐中静置:结晶罐上部的清母液通过清母液循环泵流入加热器冷侧;结晶罐下部的浓溶液流入养晶罐,向其冷侧的低沸点工质放热后析出晶体,形成晶浆,晶浆通过晶浆泵流向密度计:当晶浆密度不符合条件时,晶浆通过晶浆循环泵再次流入养晶罐;当晶浆密度符合条件时,晶浆流入晶浆罐,晶浆罐中的晶浆流入离心机进行固液分离:离心机分离出的晶体储存在晶体罐中;离心机分离出的母液通过母液泵流入加热器的冷侧,如此循环;低温低沸点工质从养晶罐冷侧入口流入,吸收其中溶液放出的热量后变成低温蒸汽,低温蒸汽经压缩机升温升压后,从加热器热侧入口流入,向其冷侧低浓度溶液出热量,然后经膨胀阀膨胀,降温降压,变成初始低温状态,如此循环工作。

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