一种生产无机化学试剂的结晶装置

1.本发明涉及结晶设备领域，具体涉及一种生产无机化学试剂的结晶装置。


背景技术：

2.在化工生产中，需要对溶液中溶解的各类无机盐进行结晶析出，以获得高纯度的无机盐晶体。在实际结晶过程中，通常采用蒸发结晶设备进行无机盐的结晶。蒸发结晶器室具有加热夹套的搅拌结晶器，主要通过搅拌的方式使溶液受热均匀，且能够避免晶体在釜壁的沉积。但是现有的蒸发结晶设备需要采用过饱和的溶液进行结晶操作，且现有的结晶设备无法确保溶液的过饱和度，因而容易造成结晶产品中包含杂质。因此，有必要提供一种新的结晶设备，以满足实际生产需求。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种生产无机化学试剂的结晶装置，该装置主要通过蒸发室获得接近饱和度的无机盐溶液或者饱和无机盐溶液，再将无机盐溶液与惰性气体一起由锥形体的底端通入，形成螺旋流动的流体，并配合搅拌器，在提高结晶室内形成一定压力环境的同时，进一步促进晶体的析出，解决了现有技术存在的需要过饱和溶液进行结晶的问题。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
5.一种生产无机化学试剂的结晶装置，包括：
6.蒸发室，所述蒸发室内设置有加热分布器；
7.结晶室，所述结晶室的出液口与所述蒸发室的进液口通过管道连接；
8.锥形体，设置于所述结晶室内；所述锥形体的一端连接有进气管和回流管，所述回流管通过循环泵与所述蒸发室的出液口连接；所述进气管的一端连接进气系统；
9.环形挡板，设置于所述锥形体的出液端的外部；
10.搅拌器，设置于所述锥形体的出液端上。
11.进一步，沿液体流动方向，所述锥形体的内径尺寸依次增大。
12.进一步，所述锥形体的进液端设置有膨大区，所述进气管与所述回流管均与所述膨大区连接；所述进气管的一端切向设置于所述膨大区的一侧；所述回流管的一端切向设置于所述膨大区的另一侧。
13.更进一步，所述锥形体与所述膨大区组合形成第一反应区，用于热蒸汽与饱和溶液的涡旋混合；所述环形挡板与所述锥形体之间形成第二反应区；所述环形挡板的底端连接有伞形挡板，所述伞形挡板的顶部与所述结晶室的内壁形成第三反应区；所述第三反应区的顶部设置有排气口；所述第三反应区的侧壁上设置有挡板，所述挡板设置于所述结晶室的出液口一侧。
14.更进一步，还包括调节机构，所述调节机构设置于所述环形挡板的出口处；所述调节机构包括：
15.多根转动辊轴，可转动地设置于所述伞形挡板上；
16.多个调节叶片，设置于与其对应的转动辊轴的一端，且与所述转动辊轴一体式连接；每个所述调节叶片均与其对应的转动辊轴呈夹角α，且90
°
《α《150
°
；
17.调节齿环，可转动地设置于所述伞形挡板上；
18.每根所述转动辊轴位于第三反应区的一端均设置有调节齿轮；多个所述调节齿轮均设置于所述调节齿环的内侧，且与所述调节齿环齿形啮合；
19.所述结晶室的外壁上设置有第二电机，所述第二电机的输出轴上连接有传动轴，所述传动轴上设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述调节齿环齿形啮合；
20.随着所述调节齿环的转动，多个所述调节叶片的一端均相互靠近或者远离。
21.进一步，所述锥形体内设置有螺旋混合组件，所述螺旋混合组件包括：
22.外壳体，可转动地设置于所述锥形体内，且与所述锥形体的内壁形状匹配；
23.多根螺旋挡片，螺旋盘绕于所述外壳体内；且与所述外壳体固定连接；
24.多根所述螺旋挡片将所述外壳体的内腔分隔形成多个螺旋通道。
25.更进一步，每根所述螺旋挡片上均设置有多个间隙通槽，多个所述螺旋通道通过多个所述间隙通槽相互连通。
26.进一步，所述结晶室的顶部设置有第一电机，所述搅拌器的转轴穿出所述结晶室，且与所述第一电机的输出轴连接。
27.进一步，所述蒸发室内设置有密度检测仪，所述密度检测仪设置于所述加热分布器的上侧；所述蒸发室的进液口设置于所述加热分布器的上侧；所述蒸发室的出液口设置于所述加热分布器的下侧。
28.进一步，所述进气管与所述回流管上均设置有流量计和控制阀。
29.本发明的有益效果：
30.1、本发明的装置主要通过蒸发室获得接近饱和度的无机盐溶液或者饱和无机盐溶液，再将无机盐溶液与惰性气体一起由锥形体的底端通入，形成螺旋流动的液体，并配合搅拌器，在提高结晶室内压力的同时，促进晶体的析出，解决了现有技术存在的需要过饱和溶液进行结晶的问题。
31.2、本发明的装置主要是利用惰性气体与无机盐溶液在第一反应区内形成螺旋流动的液体，然后在搅拌器的配合下，在第二反应区内再次螺旋流动，由此在提高第二反应区压力的同时，促进结晶析出。本发明的装置可适应于大部分无机盐溶液的结晶需求。
附图说明
32.图1是本发明实施例的装置的结构示意图。
33.图2是本发明实施例中加热分布器的结构示意图。
34.图3是本发明另一实施例中结晶室的结构示意图。
35.图4是图3中螺旋混合组件的结构示意图。
36.图中，1、蒸发室；11、加热分布器；12、密度检测仪；2、结晶室；21、第一反应区；22、第二反应区；23、第三反应区；231、挡板；24、第一电机；3、锥形体；31、进气管；32、回流管；33、膨大区；4、进气系统；5、环形挡板；6、搅拌器；7、伞形挡板；8、调节机构；81、转动辊轴；811、调节齿轮；82、调节叶片；83、调节齿环；84、第二电机；841、传动轴；842、驱动齿轮；9、螺
旋混合组件；91、外壳体；92、螺旋挡片；921、间隙通槽；93、螺旋通道。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
38.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.请参阅图1-2，一种生产无机化学试剂的结晶装置，包括蒸发室1和结晶室2；
40.蒸发室1内设置有加热分布器11；当然，设置加热分布器11的目的，一方面是用于对蒸发室内的无机盐溶液进行蒸发加热；另一方面是将蒸发室1分隔形成上蒸发区和下蒸发区。例如，加热分布器11包括两块隔板以及设置在两块隔板之间的多根竖管，每根竖管的一端均与上蒸发区连通，每根竖管的另一端均与下蒸发区连通。如此可在两块隔板之间形成容纳导热介质的空腔；加热分布器的两侧分别连接加热循环器的进液口和出液口，由此通过加热循环器对空腔中的导热介质进行加热，进而实现对蒸发室内的无机盐溶液的蒸发加热。
41.为了避免无机盐溶液在蒸发室内形成结晶，影响结晶的质量，蒸发室1内设置有密度检测仪12，密度检测仪12设置于加热分布器11的上侧；蒸发室1的进液口设置于加热分布器11的上侧；蒸发室1的出液口设置于加热分布器11的下侧。密度检测仪主要是用于检测蒸发室内的无机盐溶液的密度，以便于根据密度检测结果确定蒸发室内无机盐溶液的补充和排出。当达到无机盐溶液的饱和度时，通过排出口将蒸发室内的饱和无机盐溶液朝向结晶室2排放，并在结晶室2内进行结晶。
42.结晶室2主要用于对蒸发室排出的饱和无机盐溶液进行结晶。其中，结晶室2的出液口与蒸发室1的进液口通过管道连接。锥形体3设置于结晶室2内；锥形体3的一端连接有进气管31和回流管32，进气管31与回流管32上均设置有流量计和控制阀。回流管32通过循环泵33与蒸发室1的出液口连接；进气管31的一端连接进气系统4。环形挡板5设置于锥形体3的出液端的外部；搅拌器6设置于锥形体3的出液端上。具体的，结晶室2的顶部设置有第一电机24，搅拌器6的转轴穿出结晶室2，且与第一电机24的输出轴连接。通过第一电机24可驱动搅拌器6转动。
43.锥形体的设置主要是对惰性气体与饱和无机盐溶液进行混合，以调节饱和无机盐溶液的温度，并在锥形体内形成一定的微负压环境，促进结晶的形成。其中，进气系统包括：气体压缩机、高压气体缓冲罐和温度调节装置；气体压缩机通过气体管道一与高压气体缓冲罐的进气口连接，高压气体缓冲罐的出气口通过气体管道二与温度调节装置连接，温度调节装置通过气体管道三与进气管31连接。由此通过温度调节装置能够对惰性气体的温度进行调节，使进入锥形体的惰性气体能够在与饱和无机盐溶液接触混合的过程中调节饱和无机盐溶液的温度，进一步调节结晶条件。例如，温度调节装置包括箱体以及设置于箱体内的迂回盘绕的进气管道。在进气管道的外部形成导热介质流动的导热腔，通过加热循环器连接导热腔的进口和出口，用以对导热腔内的导热介质进行温度调节，进而实现对惰性气体的温度调节。
44.本发明实施例中，该装置主要通过蒸发室获得接近饱和度的无机盐溶液或者饱和无机盐溶液，再将无机盐溶液与惰性气体一起由锥形体的底端通入，形成螺旋流动的液体，并配合搅拌器，在提高结晶室内压力的同时，促进晶体的析出，解决了现有技术存在的需要过饱和溶液进行结晶的问题。
45.具体的，沿液体流动方向，锥形体3的内径尺寸依次增大。锥形体3的进液端设置有膨大区33，进气管31与回流管32均与膨大区33连接；进气管31的一端切向设置于膨大区33的一侧；回流管32的一端切向设置于膨大区33的另一侧。如此可使惰性气体与接近饱和度的无机盐溶液或者饱和无机盐溶液在膨大区形成螺旋流动的流体，促进惰性气体和无机盐溶液的混合，用以更好的调节无机盐溶液的结晶温度。
46.如图1，锥形体3与膨大区33组合形成第一反应区21；第一反应区的主要作用是对惰性气体以及接近饱和度的无机盐溶液或者饱和无机盐溶液和进行混合，用以调节无机盐溶液的结晶温度。环形挡板5与锥形体3之间形成第二反应区22；第二反应区主要是利用螺旋流动的流体配合搅拌器进一步促进流体的流动，且能够增加第二反应区的压力，进一步调节结晶环境，促进晶体的析出。环形挡板5的底端连接有伞形挡板7，伞形挡板7的顶部与结晶室2的内壁形成第三反应区23；第三反应区23的顶部设置有排气口；第三反应区23的侧壁上设置有挡板231，挡板231设置于结晶室2的出液口一侧。设置环形挡板5的目的主要是促进析晶后的无机盐溶液与结晶固体的分离，并在第三反应区聚集，当达到一定的高度后，由出液口排出。
47.请参阅图1和图3至图4，在另一实施方式中，该装置还包括调节机构8，调节机构8设置于环形挡板5的出口处。调节机构的作用是对第二反应区的出口的大小进行调节，进一步调节第二反应区内的结晶压力。调节机构8包括：多根转动辊轴81、多个调节叶片82、调节齿环83和第二电机84。
48.多根转动辊轴81可转动地设置于伞形挡板7上；且每根转动辊轴81的一端均设置于伞形挡板7的下侧，每根转动辊轴81的另一端均设置于伞形挡板7的上侧。多个调节叶片82设置于与其对应的转动辊轴81的一端，且与转动辊轴81一体式连接；每个调节叶片82均与其对应的转动辊轴81呈夹角α，且90
°
《α《150
°
；进一步优选的，90
°
《α《135
°
。且调节叶片的长度大于转动辊轴的底端与锥形体3的侧壁的水平距离。
49.调节齿环83可转动地设置于伞形挡板7的上侧；每根转动辊轴81位于第三反应区23的一端均设置有调节齿轮811；多个调节齿轮811均设置于调节齿环83的内侧，且与调节齿环83齿形啮合；如此，通过调节齿环83的转动，即可带动多个调节齿轮811同步发生转动。且随着调节齿环83的转动，多个调节叶片82的一端均相互靠近或者远离。当多个调节叶片82相互靠近时，每个调节叶片82的一端均与锥形体3的外壁抵接。
50.结晶室2的外壁上设置有第二电机84，第二电机84的输出轴上连接有传动轴841，传动轴841上设置有驱动齿轮842，驱动齿轮842与调节齿环83齿形啮合；如此，通过第二电机即可驱动传动轴和驱动齿轮转动，进而通过调节齿环带动多个调节齿轮同步发生转动。
51.进一步优化的，如图3-4，锥形体3内设置有螺旋混合组件9，螺旋混合组件9的作用是促进惰性气体和无机盐溶液的螺旋混合。螺旋混合组件9包括：外壳体9以及多根螺旋挡片92。
52.外壳体9可转动地设置于锥形体3内，且与锥形体3的内壁形状匹配；例如，外壳体
的一端位于膨大区内，另一端靠近搅拌器，由可使外壳体9在锥形体3稳定地发生转动。
53.多根螺旋挡片92螺旋盘绕于外壳体91内；且与外壳体91固定连接；其中，多根螺旋挡片92的一侧与外壳体91的内壁固定，多根螺旋挡片92的另一侧相互靠近，且固定在一起。多根螺旋挡片92将外壳体91的内腔分隔形成多个螺旋通道93。优选地，每根螺旋挡片92上均设置有多个间隙通槽921，多个螺旋通道93通过多个间隙通槽921相互连通。
54.本实施例中，随着惰性气体和无机盐溶液在膨大区内的混合而形成一定螺旋流动的流体，然后进入对应的螺旋通道，在螺旋通道内进一步混合。而间隙通槽能够使多个螺旋通道内的流体溶液进一步的混合。
55.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。