CN105597362B - 一种钾盐工业用机械结晶器 - Google Patents
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Abstract
一种钾盐工业用机械结晶器，包括结晶器本体、外筒、导流筒、给料挡板、主搅拌装置、碗形挡板和排料搅拌装置，所述外筒、导流筒、给料挡板、碗形挡板与结晶器本体固定连接，所述主搅拌装置、排料搅拌装置通过支架和轴承与结晶器本体连接，所述结晶器本体上端设有母液溢流口，底部设有排料口，所述碗形挡板位于导流筒正下方，底部呈中间高四周低的拱形结构，底部四周设有物料连通孔。利用本发明对氯化钾和硫酸钾进行结晶生产，可使原料给料粒度放大至8mm，结晶循环料浆与结晶产品相对分离，有效提高循环料浆质量浓度和结晶器处理量，增大结晶产品粒度，降低结晶产品中的原料夹带率，获得更好的结晶效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种钾盐工业用机械结晶器，具体涉及一种优化料浆循环流向和改善结晶排料状况的钾盐工业用机械结晶器。
背景技术
机械结晶在化工、食品、制药、冶金等行业中应用很广泛，常用的结晶器有强制外循环型(FC型)结晶器、粒度分级型(Oslo型)结晶器、DTB型结晶器、DP型结晶器、Messo型湍流结晶器。
FC型结晶器由结晶室、循环管、循环泵、换热器等组成。结晶室有锥形底，晶浆从锥底排出后，经循环管用轴流式循环泵送过换热器，被加热或冷却后，沿切线方向重又进入结晶室，如此循环不已。FC型结晶器用于生产氯化钠、尿素、柠檬酸及其它一些类似的无机或有机晶体，产品粒度在0.1mm～0.8mm之间。
Oslo型结晶器由气化室和结晶室两部分组成，结晶室的器身有一定锥度，上部大、底部小。它的主要特点为过饱和度产生的区域与晶体生长区分别设置在结晶器的两处，晶体在循环母液流中流化悬浮，为晶体生长提供一个良好的条件，在连续操作的基础上，能生长成为大而均匀的晶体。一些硝酸盐和硫酸盐、氯化钠、草酸钠、醋酸钠等有机盐和无机盐曾用这种结晶器生产。
DTB型结晶器是上世纪50年代出现的一种效能很高的结晶器，它的结晶性能良好，能生产较大的晶粒，通常达0.6mm～1.2mm，生产强度高，而且不容易结疤，是连续结晶器的主要型式之一。该型结晶器的主要构造特征为中间有一导流筒，导流筒四周有一圆筒形挡板，导流筒内靠近下端处设置有向上推进式搅拌叶轮，结晶器工作时通过叶轮旋转推动料浆从导流筒内向上流动，料浆到达液面后又沿着圆筒挡板与导流筒间的环形缝隙向下流动至结晶器底部，又被叶轮重新吸入导流筒内向上流动，从而形成一个闭路循环，晶体在循环过程中混合良好，再通过控制影响结晶动力的工艺条件控制溶液过饱和度和晶体生长速率，进而使料浆在此循环过程中不断生长出粒度大而均匀的晶体。目前，DTB型结晶器在化工、食品和制药行业中应用广泛。
DP型结晶器开发于上世纪70年代，可看作是DTB型结晶器的改进，与DTB型结晶器的主要区别在于DTB型结晶器只在导流筒内安装螺旋桨，向上推送循环液，而DP型结晶器则在导流筒外侧的环形缝隙中也设置了一组反向螺旋桨，向下推送循环液，内外两组螺旋桨同步旋转，推动循环液高效循环。该型结晶器的特点在于桨叶直径较大，相同循环状态下可有效降低叶轮转速，从而降低二次成核速率，与DTB型结晶器相比，成核速率约下降1/3，由于成核量大为减少，晶体的平均粒度明显增大，以硫酸铵为例，晶体粒度可生长至0.9mm～1.3mm。但该型结晶器的缺点是制造精度要求极高，制造、维修困难。
Messo型结晶器是一种较新型的结晶器，它有两个同心圆形导流管，外管为喷射管、内管为导流管，晶浆的循环是在螺旋桨搅拌器驱动下由导流管向上流动，而后又在喷射管与导流管中间的环形缝隙中向下流动，类似于DTB型结晶器，但区别是由于Messo型结晶器的特殊构造，澄清区的液体较大程度参与结晶循环，澄清区的部分细晶也一定程度生长为较大颗粒晶体，微晶细晶含量减少，晶体粒度更均匀，以氯化钾晶体产品的筛析结果为例，98.2wt%的氯化钾可生长至0.42mm～2.36mm,这是DTB型结晶器很难做到的，但该结晶器结构复杂，制造和维护保养也不方便，某些部位结疤较严重。
在钾盐行业中普遍使用的是DTB型结晶器，如中国专利CN 104722098A、CN103073030A，但这些专利都没有着重解决结晶原料与结晶产品在结晶生产时的相对分离问题，也没有解决大颗粒原料的循环结晶问题，更无法进一步提高循环区的料浆浓度，对晶体生长、排料和提高结晶器处理量不利。例如CN 103073030A在实际生产中其原料粒度控制在-2mm以下，排料浓度28%～32%，按照结晶器工作状况其料浆循环浓度不足28%，对晶粒生长很不利，同时其底流排料系统中应主要含氯化钾和氯化钠，但实际仍然含有5%～20%的光卤石；CN 104722098A着重解决料浆在循环过程中遭到锋利的导流筒上下端横截面切口的切削，从而造成晶粒变细、晶核增多的问题，其在实际生产中也存在结晶产品夹杂一定比例原料的问题，此外其结晶原料都是粉料，没有解决大颗粒原料的结晶和循环问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有钾盐结晶器中不能将结晶循环料浆与结晶产品相对分离的不足，提供一种原料适应性强、可增大晶体粒度、提高结晶器生产效率、降低底流结晶产品中原料夹带率的钾盐工业用机械结晶器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钾盐工业用机械结晶器，包括结晶器本体、外筒、导流筒、给料挡板、主搅拌装置、碗形挡板和排料搅拌装置，所述外筒、导流筒、给料挡板、碗形挡板与结晶器本体固定连接，所述主搅拌装置、排料搅拌装置通过支架和轴承与结晶器本体连接，所述结晶器本体上端设有母液溢流口，底部设有排料口，所述碗形挡板位于导流筒正下方，底部呈中间高四周低的拱形结构，底部四周设有物料连通孔。
进一步，所述碗形挡板斜边与水平夹角30°～45°，碗形挡板上端直径大于外筒下端直径，碗形挡板底部直径与导流筒下端直径相等，碗形挡板底部中央与导流筒下端的距离为导流筒下端直径的0.7～1.0倍。
进一步，所述物料连通孔倾斜设置，物料连通孔中轴线与水平夹角15°～30°。
进一步，所述外筒呈喇叭状。
进一步，所述导流筒呈喇叭状。
进一步，所述给料挡板呈圆筒状。
进一步，所述主搅拌装置为4片桨叶双螺旋推进式搅拌装置或4片桨叶单螺旋推进式搅拌装置。
进一步，所述排料搅拌装置为平直2片桨叶搅拌装置。
本发明通过在导流筒正下方设置碗形挡板，使反应原料与结晶产品实现较好的相对分离，不仅使结晶器生产原料粒度放大到8mm，而且底部排料时结晶产品中的原料夹带率大大降低，在结晶操作过程中能一定程度提高循环料浆浓度，有效提高结晶器生产处理量，明显改善晶体生长条件，增大晶体生长粒度。
本发明带碗形挡板的结晶器，既可以用于氯化钾结晶生产，也可用于硫酸钾结晶生产。利用本发明对氯化钾和硫酸钾进行结晶生产，可使原料给料粒度放大至8mm，结晶循环料浆与结晶产品相对分离，有效提高循环料浆质量浓度和结晶器处理量，增大结晶产品粒度，降低结晶产品中的原料夹带率，获得更好的结晶效果。
附图说明
图1 为本发明实施例的结构示意图。
图中：1、结晶器本体，2、母液溢流孔，3、外筒，4、导流筒，5、给料挡板，6、主搅拌装置，7、碗形挡板，8、物料连通孔，9、排料搅拌装置，10、排料口；A—溶解区，B—结晶区，C—母液澄清区，D—结晶产品排料区。
具体实施方式
下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照图1，本实施例包括结晶器本体1、外筒3、导流筒4、给料挡板5、主搅拌装置6、碗形挡板7和排料搅拌装置9，所述外筒3、导流筒4、给料挡板5、碗形挡板7通过焊接方式与结晶器本体1固定连接，所述主搅拌装置6、排料搅拌装置9通过支架和轴承与结晶器本体1连接，所述结晶器本体1上端设有母液溢流口2，底部设有排料口10，所述碗形挡板7位于导流筒4正下方，底部呈中间高四周低的拱形结构，底部四周设有物料连通孔8。
本实施例中，所述碗形挡板7斜边与水平夹角32°，碗形挡板7上端直径大于外筒3下端直径，碗形挡板7底部直径与导流筒4下端直径相等，碗形挡板7底部中央与导流筒4下端的距离为导流筒4下端直径的0.85倍。
本实施例中，所述物料连通孔8倾斜设置，物料连通孔中轴线与水平夹角30°。
本实施例中，所述结晶器本体1上端圆筒直径￠12m、高5.0m，下端圆锥斜边与水平夹角45°、高5.2m。
本实施例中，所述外筒3呈喇叭状，上端圆筒直径￠9.6m、高0.96m，中段斜边与水平夹角45°、高2.4m，下端圆筒直径4.8m、高1.7m。
本实施例中，所述导流筒4呈喇叭状，上端直径￠4.8m、斜边与水平夹角60°、高2.1m，下端圆筒直径￠2.4m、高3.0m。
本实施例中，所述给料挡板5呈圆筒状，直径￠3.6m、高0.96m。
本实施例中，所述母液溢流孔2底边距结晶器本体1上端0.6m。
本实施例中，所述碗形挡板7上端直径￠6.0m、斜边与水平夹角32°、底部直径2.4m、高1.0m、底部中央最高处距导流筒下端1.7m；底部物料连通孔6个均匀布置、直径￠0.1m。
本实施例中，所述主搅拌装置6为4片桨叶双螺旋推进式搅拌装置。
本实施例中，所述结晶器本体1底部排料口直径0.3m。
本实施例中，所述排料搅拌装置9为平直2片桨叶搅拌装置。
采用该结晶器对光卤石进行冷分解结晶，原矿最大给料粒度8mm，循环区料浆质量浓度可达28%，结晶器处理量为70kg/(h·m3)，底流排料的结晶产品中含光卤石8%，氯化钾晶体平均粒度0.32mm，最大达1.5mm。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
1)结晶器本体上端圆筒直径￠6m、高2.5m，下端圆锥斜边与水平夹角45°、高2.6m；
2)喇叭状外筒上端圆筒直径￠4.8m、高0.48m，中段斜边与水平夹角45°、高1.2m，下端圆筒直径￠2.4m、高0.8m；
3)喇叭状导流筒上端直径￠2.4m、斜边与水平夹角45°、高2.4m，下端圆筒直径￠1.2m、高1.5m；
4)给料圆筒挡板直径￠2.0m、高0.48m；
5)母液溢流孔底边距结晶器本体上端0.4m；
6)碗形挡板上端直径￠3.0m、斜边与水平夹角45°、底部直径1.2m、高1.5m、底部中央最高处距喇叭状导流筒下端1.0m；底部物料连通孔4个均匀布置、直径￠0.05m；
7)物料连通孔8倾斜设置，物料连通孔中轴线与水平夹角20°；
8)主搅拌装置为4片桨叶单螺旋推进式搅拌装置；
9)结晶器本体底部排料口直径0.2m。
采用该结晶器对光卤石进行冷分解结晶，原矿最大给料粒度4mm，结晶区料浆质量浓度可达38%，结晶器处理量为60kg/(h·m3)，底流排料的结晶产品中含光卤石4%，氯化钾晶体平均粒度0.35mm，最大达1.5mm。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
1)结晶器本体上端圆筒直径￠6m、高2.5m，下端圆锥斜边与水平夹角45°、高2.6m；
2)喇叭状外筒上端圆筒直径￠4.8m、高0.48m，中段斜边与水平夹角45°、高1.2m，下端圆筒直径￠2.4m、高0.8m；
3)喇叭状导流筒上端直径￠2.4m、斜边与水平夹角45°、高2.4m，下端圆筒直径￠1.2m、高1.5m；
4)喇叭状导流筒外侧设有环形加热盘管；
5)给料圆筒挡板直径￠2.0m、高0.48m；
6)母液溢流孔底边距结晶器本体上端0.4m；
7)碗形挡板上端直径￠4.0m、斜边与水平夹角30°、底部直径1.2m、高1.5m、底部中央最高处距喇叭状导流筒下端1.2m；底部物料连通孔8个均匀布置、直径￠0.1m；
8)物料连通孔8倾斜设置，物料连通孔中轴线与水平夹角15°。
9)主搅拌装置为4片桨叶单螺旋推进式搅拌装置；
10)结晶器本体底部排料口直径0.2m。
采用该结晶器进行硫酸钾合成生产结晶，循环区料浆质量浓度可达36%，结晶器处理量为50kg/(h·m3)，底流排料的结晶产品中含硫酸钾98%，硫酸钾晶体平均粒度0.30mm，最大达0.5mm。
Claims (7)
1.一种钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：包括结晶器本体、外筒、导流筒、给料挡板、主搅拌装置、碗形挡板和排料搅拌装置，所述外筒、导流筒、给料挡板、碗形挡板与结晶器本体固定连接，所述主搅拌装置、排料搅拌装置通过支架和轴承与结晶器本体连接，所述结晶器本体上端设有母液溢流口，底部设有排料口，所述碗形挡板位于导流筒正下方，底部呈中间高四周低的拱形结构，底部四周设有物料连通孔；
所述碗形挡板斜边与水平夹角30°～45°，碗形挡板上端直径大于外筒下端直径，碗形挡板底部直径与导流筒下端直径相等，碗形挡板底部中央与导流筒下端的距离为导流筒下端直径的0.7～1.0倍。
2.根据权利要求1所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述物料连通孔倾斜设置，物料连通孔中轴线与水平夹角15°～30°。
3.根据权利要求1或2所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述外筒呈喇叭状。
4.根据权利要求1或2所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述导流筒呈喇叭状。
5.根据权利要求1或2所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述给料挡板呈圆筒状。
6.根据权利要求1或2所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述主搅拌装置为4片桨叶双螺旋推进式搅拌装置或4片桨叶单螺旋推进式搅拌装置。
7.根据权利要求1或2所述的钾盐工业用机械结晶器，其特征在于：所述排料搅拌装置为平直2片桨叶搅拌装置。
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