[发明专利]连续自冷结晶方法

说明书

本发明属于在水盐体系中盐类结晶的方法，具体地说是连续冷却结晶的方法。

现有的盐类结晶的方法主要依据其溶解度特性以及表现在溶解度曲线上的特征。《化学工程手册》1985年6月版第9篇“蒸发及结晶”第111～112页将其划分为五类如图1所示，其中第V类(即曲线V)溶解度曲线类型所代表的物系适合采用冷却法结晶。生产上都希望采取较低的温度和连续的方式达到提高效率的目的，但是伴随着冷却结晶过程会在换热面上产生结晶垢，使热阻增大，传热能力减弱，流体阻力变大，严重时堵塞换热器的通道以至被迫停车清洗或更换换热器。因此一般针对第V类物系的结晶方法有三种：1、真空结晶法，缺点是能耗远高于冷却法且投资大；2、冷剂或冷媒直接接触法，缺点是冷剂或冷媒的选择是有条件的，有的甚至很苛刻，而且整个装置必须密闭等因而不常用。3、间歇间壁冷却法，缺点是效率太低，每次结晶后均需及时清除盘管换热器外壁或结晶釜内壁上的结晶垢，操作繁重费时，冷量损耗大且不便于回收利用。

图1中曲线VI(即第VI类溶解度曲线类型)在现有的文献中尚未见到报道和阐述，本发明根据第V类物系中某些盐类溶解度特性的实际情况以及为了有利于选择结晶方法而把它从中细分出来并作为单独的一种类型。具体的溶解度特性描述为：溶解度随温度的降低由显著下降趋向不明显。也即是随着体系温度的下降，溶解度既有显著下降(曲线斜率dc*/dt值较大)又有趋向不明显(dc*/dt值趋向很小)即溶解度对温度不敏感。与原第V类溶解度特性的区别在于增加了可资利用的溶解度对温度的变化趋向不明显的特性。但在工业生产中从未利用过这一特性，因而都采用第V类的结晶方法。

图1中曲线IV表示溶解度随温度的降低变化一般，溶解度对温度敏感性中等，其所代表的物系由于溶解度曲线斜率dc*/dt值中等，因此主要采用真空或蒸发结晶其缺点同上；但部分盐类也可以采用冷却法结晶即间歇间壁冷却结晶其缺点同上，或者采用krystal-oslo冷却式结晶，其缺点如丁绪淮等编著的《工业结晶》1985年10月版第58～59页所指出的混合溶液与冷却介质之间的温差不能太大一般为2℃之内而且循环液与进料量之比(即循环比)一般为50～200倍，因此换热面积大、循环量大、生产能力小。实际上第IV类中某些盐类的溶解度特性也有表现为溶解度随温度的降低趋向不明显，则也可资利用。而在工业生产中从未利用过这一特性，因而都按以上所述的第IV类的结晶方法操作。

冷却法结晶需要确定结晶操作温度，一般依据当温度下降结晶析出率下降，继续降温已没有实际意义的温度。因此其结晶操作温度位于溶解度对温度的变化趋向不明显的温度区间内。本发明把第VI类溶解度曲线类型所代表的物系和第IV类中适合采用冷却法结晶且具有可资利用的溶解度特性的盐类以其共有的溶解度特性归结为：在结晶操作温度之后溶解度随温度的降低趋向不明显的盐类。

本发明的目的是提供一种具备在结晶操作温度之后溶解度随温度的降低趋向不明显的盐类采用循环比低，结晶溶液以其所使用的温度与冷却介质之间温差较大以及使冷清液在溶解度对温度不敏感的温度区间内降温为过冷液用以冷却结晶溶液的连续冷却结晶方法。

本发明的目的是这样实现的：在水盐体系中，凡适合采用冷却法结晶且具备在结晶操作温度之后溶解度随温度的降低趋向不明显的盐类实施连续自冷结晶，依序包括如下步骤：

1)开车初始预制结晶溶液的冷清液，冷清液的温度位于溶解度趋向不明显的温度区间内；2)冷清液以产生自净化作用的流速通过具备自净化能力的换热器使之在溶解度趋向不明显的温度区间内降温为过冷液；3)过冷液和连续供入的结晶溶液以循环比K直接接触冷却达到预定的结晶操作温度，产生过饱和，析晶，长大、沉降及收集晶浆，所形成的冷清液一部分循环2)步骤，其余溢流出系统。

另外，溢流出系统的冷清液可用载冷介质回收其冷量用以预冷连续供入的结晶溶液，将此预冷后的结晶溶液用于上述3)步骤中与过冷液直接接触结晶用，一般采用间壁传热形式或者直接接触传热形式回收余冷。