一种降温结晶系统的制作方法

1.本实用新型属于物料降温结晶技术领域，特别涉及一种降温结晶系统。


背景技术：

2.煤化工废水中硫酸钠的回收、氢氧化锂生产中冷冻脱硝等生产过程中都涉及到芒硝冷冻结晶。目前，芒硝冷冻结晶装置由结晶器、结晶外冷器、结晶循环泵、冷媒循环泵、出料泵、离心机等组成。但该装置由于采用结晶外冷器，冷媒与物料在结晶外冷器内间接换热，因此会导致换热面结晶疤，需要定期采用热水对换热面进行冲洗，增加了工序以及用水、热力、人力的消耗，并造成热量和冷量的浪费；结晶疤的产生还降低了产品的收率。为了降低结疤概率，现阶段所采用的方式通常是增加结晶器内部的物料流速，然而该操作会导致结晶循环泵和冷媒循环泵的流量大，动力消耗高，导致生产成本增加。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种降温结晶系统，旨在解决目前芒硝等物料在冷冻结晶过程中结晶外冷器换热面容易结晶疤的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种降温结晶系统，包括依次串联设置的2个以上真空降温装置和与末级真空降温装置连接的固液分离装置；其中，所述真空降温装置包括：
5.降温室，所述降温室的侧壁设有料液导入口、料液导出口和蒸汽出口；
6.循环泵，所述循环泵装配在与所述降温室连通的外循环管道上、用于使料液在相应的降温室内循环流动；
7.真空系统，与所述蒸汽出口连接、使所述降温室内形成负压；
8.待结晶料液通过依次串联的真空降温装置降温、浓缩，从末级真空降温装置中导入所述固液分离装置。
9.在其中一个实施例中，所述降温室的内腔设有导料机构，所述导料机构呈开口朝上的漏斗状，所述导料机构的漏斗状壳体外缘接所述降温室的侧壁；所述外循环管道通过料液循环回流口和料液循环出口与所述降温室连通，所述料液导入口和料液循环回流口位于所述导料机构的上方，所述料液导出口和料液循环出口位于所述导料机构的下方。
10.在其中一个实施例中，所述料液导出口用于与下一级降温室的料液导入口连通，在连通的料液管道上装配有出料泵。
11.在其中一个实施例中，所述真空系统包括通过蒸汽管路与所述蒸汽出口连通的真空泵机组，所述蒸汽管路上设有冷凝装置，所述冷凝装置包括冷媒冷凝器，用于对二次蒸汽进行冷凝。
12.可选地，所述冷凝装置还包括母液预冷器，所述母液预冷器设置于所述冷媒冷凝器与所述真空降温装置之间。
13.可选地，所述固液分离装置设有母液出口，所述母液出口通过母液管道及配套的
母液泵与所述母液预冷器的母液入口连通。
14.可选地，所述母液出口通过母液管道及配套的母液泵与最后一级所述母液预冷器的母液入口连通，各所述母液预冷器的母液出口通过母液流通管道与上一级所述母液预冷器的母液入口连通。
15.可选地，所述母液管道上设有母液槽，所述母液槽位于所述固液分离装置和所述母液泵之间。
16.在其中一个实施例中，所述固液分离装置为离心机。
17.在其中一个实施例中，所述真空降温装置设有三个，分别为一级真空降温装置，二级真空降温装置和三级真空降温装置，所述一级真空降温装置的蒸汽管路上延蒸汽流通方向设有一级母液预冷器和一级冷媒冷凝器，所述二级真空降温装置的蒸汽管路上延蒸汽流通方向设有二级母液预冷器和二级冷媒冷凝器，所述三级真空降温装置的蒸汽管路上设有三级冷媒冷凝器。
18.本实用新型提供的降温结晶系统的有益效果在于：
19.本实用新型采用多级真空降温装置，通过蒸发少量水分降低物料温度，不存在冷媒与物料间接换热，故不存在换热面结疤的现象，不需采用热水来回冲洗结疤换热面，不会造成热量和冷量的浪费；
20.该系统不需设置大流量的物料循环泵和冷媒循环泵，各真空降温装置设置的循环泵不需过高流量，满足在真空降温装置内起到料液流动的作用即可，动力消耗相对较低；
21.料液在每级真空降温装置内均能蒸发出部分水分，使料液温度逐级下降、浓度逐级升高，一方面避免快速降温导致结晶迅速析出而在降温室内壁形成结晶疤，另一方面，料液浓度升高有助于析出更多的结晶；
22.料液导入真空降温装置的降温室后，在循环泵的动力下在降温室和外循环管道中形成循环，使料液保持流动状态，既能避免料液降温时析出的晶体在降温室内壁附着而形成结晶疤，又能提高料液温度的均匀度，提高蒸发降温效率，避免料液表面降温析晶而料液内部仍然温度过高的情况。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例的整体流程示意图。
24.图中：
25.11、一级真空降温装置；111、一级降温室；112、一级循环泵；113、一级真空泵机组；114、一级导料机构；115、一级出料泵；116、一级母液预冷器；117、一级冷媒冷凝器；
26.12、二级真空降温装置；121、二级降温室；122、二级循环泵；123、二级真空泵机组；124、二级导料机构；125、二级出料泵；126、二级母液预冷器；127、二级冷媒冷凝器；
27.13、三级真空降温装置；131、三级降温室；132、三级循环泵；133、三级真空泵机组；134、三级导料机构；135、三级出料泵；137、三级冷媒冷凝器；
28.2、固液分离装置；21、母液泵；22、母液槽；
29.31、外循环管道；32、蒸汽管路；33、料液管道；
具体实施方式
30.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置20关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.请参阅图1，现对本实用新型提供的降温结晶系统进行说明。该降温结晶系统包括依次串联设置的2个以上真空降温装置和与末级真空降温装置连接的固液分离装置；
33.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，真空降温装置设有三个，分别为一级真空降温装置11，二级真空降温装置12和三级真空降温装置13，相应地，各真空降温装置分别包括一级降温室111、二级降温室121和三级降温室131，每个降温室的侧壁均设有料液导入口、料液导出口和蒸汽出口；
34.各真空降温装置还包括循环泵：与一级降温室111连通的外循环管道31上装配有一级循环泵112，与二级降温室121连通的外循环管道31上设有二级循环泵122，与三级降温室131连通的外循环管道31上设有三级循环泵132，一级循环泵112、二级循环泵122和三级循环泵132用于使料液在各降温室内循环流动；
35.各真空降温装置还包括真空系统，分别与蒸汽出口连接、使各降温室内形成负压；
36.其中，待结晶料液通过依次串联的一级真空降温装置11和二级真空降温装置12降温、浓缩后从三级真空降温装置13中导入固液分离装置2，经固液分离装置2将料液固液分离。
37.本实用新型提供的降温结晶系统的有益效果在于：
38.本实用新型采用多级真空降温装置，通过蒸发少量水分降低物料温度，不存在冷媒与物料间接换热，故不存在换热面结疤的现象，不需采用热水来回冲洗结疤换热面，不会造成热量和冷量的浪费；
39.该系统不需设置大流量的物料循环泵和冷媒循环泵，各真空降温装置设置的循环泵不需过高流量，满足在真空降温装置内起到料液流动的作用即可，动力消耗相对较低；
40.料液在每级真空降温装置内均能蒸发出部分水分，使料液温度逐级下降、浓度逐级升高，一方面避免快速降温导致结晶迅速析出而在降温室内壁形成结晶疤，另一方面，料液浓度升高有助于析出更多的结晶；
41.料液导入真空降温装置的降温室后，在循环泵的动力下在降温室和外循环管道31中形成循环，使料液保持流动状态，既能避免料液降温时析出的晶体在降温室内壁附着而形成结晶疤，又能提高料液温度的均匀度，提高蒸发降温效率，避免料液表面降温析晶而料液内部仍然温度过高的情况。
42.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，各降温室的内腔设有导料机构：一级降温室111内设有一级导料机构114，二级降温室121内设有二级导料机构124，三级降温室131内设有三级导料机构134；各导料机构呈开口朝上的漏斗状，导料机构的漏
斗状壳体外缘接降温室侧壁；外循环管道31通过料液循环回流口和料液循环出口与各降温室连通，料液导入口和料液循环回流口位于导料机构的上方，料液导出口和料液循环出口位于导料机构的下方。导料机构的设置有利于料液在降温室内部充分循环，更进一步避免料液降温后附着于降温室内壁形成结晶疤。
43.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，料液导出口用于与下一级降温室的料液导入口连通：一级降温室111的料液导出口通过料液管道33与二级降温室121的料液导入口连通，二级降温室121的料液导出口通过料液管道33与三级降温室131的料液导入口连通，三级降温室131的料液导出口通过料液管道33与固液分离装置2的料液入口连通；
44.在连通的料液管道33上设有出料泵：一级降温室111与二级降温室121之间的料液管道33上设有一级出料泵115，二级降温室121与三级降温室131之间的料液管道33上设有二级出料泵125，三级降温室131与固液分离装置2之间的料液管道33上设有三级出料泵135，一级出料泵115和二级出料泵125用于将前一降温室中的物料导入后一降温室，三级出料泵135用于将三级降温室131中的料液导入固液分离装置2。
45.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，真空系统包括通过蒸汽管路32与蒸汽出口连通的真空泵机组，一级降温室111的蒸汽出口通过蒸汽管路32连有一级真空泵机组113，二级降温室121的蒸汽出口通过蒸汽管路32连有二级真空泵机组123，三级降温室131的蒸汽出口通过蒸汽管路32连有三级真空泵机组133；各蒸汽管路32上设有冷凝装置，冷凝装置包括冷媒冷凝器，用于对二次蒸汽进行冷凝。二次蒸汽与冷媒换热，不会存在换热面结疤的现象。
46.在上述实施方式的基础上，冷凝装置还包括母液预冷器，母液预冷器设置于冷媒冷凝器与真空降温装置之间。母液预冷器用于对二次蒸汽进行初步降温，与冷媒冷凝器配合时候能够提高冷凝效率。
47.在上述实施方式的基础上，固液分离装置2设有母液出口，母液出口通过母液管道及配套的母液泵21与母液预冷器的母液入口连通，以充分利用母液的冷量对导入母液预冷器的二次蒸汽进行降温，减少冷量的浪费。
48.在上述实施方式的基础上，母液出口通过母液管道及配套的母液泵与最后一级母液预冷器的母液入口连通，各母液预冷器的母液出口通过母液流通管道与上一级所述母液预冷器的母液入口连通，使通入各级母液预冷器的母液温度依次升高，用于分别对不同温度的蒸汽进行预冷。
49.在上述实施方式的基础上，母液管道上设有母液槽22，母液槽22位于固液分离装置2和母液泵21之间，用于暂储母液。
50.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，一级真空降温装置11的蒸汽管路上延蒸汽流通方向设有一级母液预冷器116和一级冷媒冷凝器117，二级真空降温装置12的蒸汽管路上延蒸汽流通方向设有二级母液预冷器126和二级冷媒冷凝器127，三级真空降温装置13的蒸汽管路上设有三级冷媒冷凝器137，固液分离装置2的母液出口通过母液管道及配套的母液泵21与二级母液预冷器126的母液入口连通，二级母液预冷器126的母液出口通过母液流通管道与一级母液预冷器116的母液入口连通。
51.作为本实用新型降温结晶系统提供的一种具体实施方式，固液分离装置为离心
机。通过离心的方法即可将母液与结晶分开，操作简便。
52.以芒硝降温结晶为例，对本实用新型解决其技术问题所采用的操作流程进行如下说明：
53.将30℃以上的高温原料液(如硫酸钠水溶液，硫酸钠和氯化钠的混合水溶液等)由料液泵输送至一级真空降温装置11，料液在一级循环泵112作用下在一级降温室111内部循环流动；
54.在一级真空泵机组113的作用下，高温原料液闪蒸二次蒸汽使物料降温，使物料温度达到15～25℃，二次蒸汽经过一级母液预冷器116和一级冷媒(10℃左右)冷凝器117降温冷凝，不凝气由一级真空泵机组113抽吸排入大气；
55.一级降温室111内的物料由一级出料泵115输送至二级真空降温装置12继续闪蒸结晶，料液在二级循环泵122作用下在二级降温室121内部循环流动；
56.在二级真空泵机组123的作用下，二级降温室121中的料液闪蒸二次蒸汽使物料降温，使物料温度达到5～15℃，二次蒸汽经过二级母液预冷器126和二级冷媒(0℃左右)冷凝器127降温冷凝，不凝气由二级真空泵机组123抽吸排入大气；
57.二级降温室121内的物料由二级出料泵125输送至三级真空降温装置13继续闪蒸结晶，料液在三级循环泵132作用下在三级降温室131内部循环流动；
58.在三级真空泵机组133的作用下，三级降温室131内的料液闪蒸二次蒸汽使物料降温，使物料温度达到-5～0℃，二次蒸汽经过三级冷媒(-10℃左右)冷凝器137降温冷凝，不凝气由三级真空泵机组133抽吸排入大气；
59.三级降温室131内的物料在三级出料泵135的作用下进入固液分离装置2离心机进行离心分离，分离的十水硫酸钠晶体进入下一道工序。离心机分离的母液由母液泵21输送至母液槽22进行临时存储，进入二级母液预冷器126的母液入口，再由二级母液预冷器126的母液出口输送进入一级母液预冷器116的母液入口，用于对进入二级母液预冷器126、一级母液预冷器116的二次蒸汽进行换热降温，使母液的冷量得到充分利用。
60.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。