[发明专利]一种连续生产双循环冷冻结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及冷冻结晶装置，具体涉及一种在氯碱、制盐、废水处理等行业中可以实现化工产品连续生产的双循环冷冻结晶装置。

背景技术

冷冻结晶技术是利用可溶性化合物在低温条件下溶解度大幅降低的特点，从溶液中分离提取目标产品的工艺技术，具有设备造价低廉，能耗较低，操作简便的特点，目前广泛应用于氯碱、盐化以及易挥发、有恶臭、有危险气体散发的工业废水处理等领域。

现有的冷冻结晶生产装置，按照操作方式可分为间歇式和连续式。传统的间歇式冷冻结晶设备，主要由冷冻换热器、沉降器和固液分离装置组成。运行时预冷后的料液进入冷冻换热器，冷冻到目标温度后结晶析出产品，转入沉降器进行晶粒沉降，沉降完全后再通过固液分离得到目标产品和分离母液。由于采用间歇生产，排料不畅，析出晶体极易堵塞冷冻换热器和管道，导致刷罐频繁，生产周期缩短，冷量损失严重。此外，采用沉降器数量多，占地面积大，也是间歇冷冻结晶设备存在的主要问题。

而普通的外循环连续冷冻结晶设备，虽然将换热器与沉降器进行了集成，在减少占地面积和提高生产能力上有所改善，但在换热器外部，并没有专门强化传热的部件设置，传热效率和冷量利用率难以提高。此外，换热器与结晶室之间管路过长，也容易在管壁上析出晶体，造成物料流动困难，一旦管道及换热器局部堵塞，需要整罐排空清洗，停产时间长，增加生产能耗和成本。

发明内容

本发明针对现有冷冻结晶生产设备中存在的缺陷与不足，提供一种连续生产双循环冷冻结晶器，通过物料和冷媒强制双循环的方式，提高结晶器冷冻传热效率和冷媒冷量利用率，进一步降低生产能耗。同时通过结晶器结构的改进优化，解决晶体生长不足，溢流液中细晶夹带过多，以及换热器管路堵塞后需整罐排空清洗、停产周期长的问题，有效提高连续冷冻结晶的生产效率和产品品质。

本发明涉及的连续生产双循环冷冻结晶器，包括结晶室、换热器、物料循环管、冷媒循环管、卸料管。换热器与结晶室上下设置，卸料管置于结晶室底端，换热器、结晶室和卸料管位于同一中轴线上，物料循环管连接结晶室和换热器，冷媒循环管与换热器连通。

所述结晶室为筒状结构，中部为圆筒体，上下分别为短圆锥体。结晶室中部圆筒体内套装圆台形导流筒，结晶室与导流筒内部相通。导流筒上边缘与圆筒体上边缘接合，圆筒体顶部外缘安装有排气口和溢流口。

所述卸料管为设置在结晶室下部短圆锥体下端的圆管，卸料管上设有浆料出口、淘洗口和排空口。

所述换热器为圆筒状结构，圆筒体下端与结晶室上部短圆锥体相连，换热器底部设置喇叭型出料口，插入结晶室中部圆筒体内的圆台形导流筒内。

所述物料循环管置于结晶室和换热器的一侧，物料循环管上管口与换热器顶部直接相连，下管口与结晶室下部的圆锥侧壁相连。物料循环管中部直管段与换热器和结晶室的中轴线平行，中部直管段上设置进料口，中部直管段的底部装有物料循环泵。

所述冷媒循环管置于换热器的一侧，上下管口分别与换热器侧壁上下端连通。上下横管外部分别设有冷媒进口和冷媒出口，冷媒循环管底部装有冷媒循环泵。冷媒循环管中间直段的外部设置蒸汽夹套，蒸汽夹套上端设有蒸汽进口和冷凝水排出口。

本发明涉及的连续生产双循环冷冻结晶器设备运行时，待冷冻物料从物料循环管上的进料口输入，物料循环泵采用顶进侧出的方式将物料输送进入换热器，待冷冻物料在换热器内与低温冷媒进行热量交换。所述的低温冷媒通过冷媒循环管上部的冷媒进口进入换热器，冷媒循环泵采用顶进侧出的方式对冷媒进行强制循环，换热后的部分冷媒通过冷媒循环管下部设置的冷媒出口排出返回冷冻机组。冷冻后物料通过换热器下方的喇叭型出料口进入结晶室内，析出的晶粒在向下沉降的过程中逐渐生长，清液越过结晶室内安装的圆台形导流筒下边缘后将向上流动并从结晶室上部的溢流口流出。一部分含有晶粒的浆料通过结晶室下部短圆锥体侧壁的循环口吸入物料循环管，作为晶种与新进入的料液进行混合。大部分结晶在结晶室底部富集并进入卸料管内，通过浆料排出口排出，卸料管上设置淘洗口可对排出物料的结晶粒径进行筛选。当换热器管路发生堵塞时，将蒸汽通入冷媒循环管外部蒸汽夹套上部的蒸汽进口，冷凝水从下部的冷凝水出口流出，同时利用冷媒循环泵对换热器采取局部加热，使堵塞的晶体重新溶解以疏通管路。

本发明涉及的连续生产双循环冷冻结晶器同现有的冷冻结晶设备相比具有以下优势：

1)采用两套循环泵分别对换热器内的物料和冷媒进行强制循环，有效降低传热阻力，提高传热效率和冷媒冷量的利用率，降低冷冻机组负荷和能耗。