CN108837551B - 一种超细仲钨酸铵蒸发结晶装置及结晶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超细仲钨酸铵蒸发结晶装置及结晶方法，该超细仲钨酸铵蒸发结晶装置从左到右或从右到左，包括蒸发结晶釜、第一换热器、第二换热器和钨酸铵保温循环槽，所述蒸发结晶釜上部与第一换热器间连通有第一蒸汽管道和滤后液回流管，第一蒸汽管道上设置有压缩机；所述第一换热器和第二换热器通过第二蒸汽管道连接，第二换热器底部中间有氨水排放管，底部一侧有循环泵；所述钨酸铵保温循环槽与循环泵的输入端之间连通有钨酸铵保温循环槽出口管。利用本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，蒸发结晶釜排出的蒸汽所带有的热量将钨酸铵保温循环槽内的钨酸铵溶液进行预热，从而降低生产能耗，在蒸发结晶过程中进行压滤，获得更细的晶体。
Description
技术领域
本发明涉及热能利用装置领域，具体是涉及一种超细仲钨酸铵蒸发结晶装置及结晶方法。
背景技术
目前在钨酸铵溶液蒸发结晶生产仲钨酸铵(APT)过程中，会产生大量氨和水混合蒸汽，该混合蒸汽约有100℃。生产企业为了回收里面的氨，通常是直接用冷水喷淋该混合蒸汽，而对蒸汽的热能未加以利用，不仅造成极大的能量浪费，而且蒸发结晶生产的晶体也较粗。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，做出改进，提出一种超细仲钨酸铵蒸发结晶装置及结晶方法。
为达到本发明的目的，本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置从左到右或从右到左，包括蒸发结晶釜、第一换热器、第二换热器和钨酸铵保温循环槽，所述蒸发结晶釜上部与第一换热器间连通有第一蒸汽管道和滤后液回流管，第一蒸汽管道上设置有压缩机，蒸发结晶釜中间有搅拌桨，底部有导流板和排放口，上部有喷淋装置，喷淋装置与滤后液回流管相连，第一换热器底部有压滤机，压滤机通过管道和渣浆泵连接，渣浆泵通过管道和排放口连接，连接管道中间设置有阀门，所述第一换热器靠近底部的一侧设有滤后液出口管，滤后液出口管与压滤机相连；所述第一换热器和第二换热器通过第二蒸汽管道连接，第二换热器底部中间有氨水排放管，底部一侧有循环泵，循环泵的输出端通过钨酸铵溶液进口管与第二换热器连通；所述钨酸铵保温循环槽位于第二换热器底部的另一侧，钨酸铵保温循环槽与循环泵的输入端之间连通有钨酸铵保温循环槽出口管，循环泵通过钨酸铵溶液进液管与滤后液出口管相连，所述第二换热器靠近钨酸铵保温循环槽的一侧设有钨酸铵溶液出口管，所述钨酸铵保温循环槽的顶部设有钨酸铵保温循环槽进口管和钨酸铵溶液进料口，钨酸铵保温循环槽进口管与钨酸铵溶液出口管相连通，所述压缩机通过其上设有的压缩开关与外接电源电性连接，所述循环泵通过其上设有的循环开关与外接电源电性连接，所述压滤机通过其上设有的压滤开关与外接电源电性连接，所述渣浆泵通过其上设有的泵浆开关与外接电源电性连接。
进一步的，所述第二换热器的内腔的顶部和底部对称设有上管板和下管板，上管板和下管板将第二换热器的内腔分隔成上管板上方的顶部区域、上管板和下管板之间的中部区域和下管板下方的底部区域三个区域，所述第二蒸汽管道与顶部区域相连通，所述上管板和下管板间设有换热管，换热管贯穿上管板和下管板，连通顶部区域和底部区域，所述中部区域内设有折流板，所述下管板的底部设有蒸汽出口管。
进一步的，所述钨酸铵溶液进口管与第二换热器的中部区域相连通，钨酸铵溶液进口管与第二换热器的连接处位于下管板与最底部的折流板之间。
进一步的，所述钨酸铵溶液出口管与第二换热器是中部区域相连通，钨酸铵溶液出口管与第二换热器的连接处位于上管板与最顶部的折流板之间。
进一步的，所述折流板与上管板和下管板平行且交替设置在第二换热器的两侧，折流板在第二换热器的中部区域内形成一条S形通道。
进一步的，所述换热管的内径大小为5-8毫米。
进一步的，所述换热管的横截面为空心十字形。
进一步的，所述折流板被换热管贯穿。
进一步的，所述喷淋装置的喷头同心环形交错设置，所述搅拌桨为强剪切力的搅拌桨。
进一步的，所述导流板为紧贴蒸发结晶釜底部焊接的9条挡板，高5-15cm，优选的，第一换热器和第二换热器的内部结构相同。
进一步的，所述钨酸铵保温循环槽的外壁均设有保温层。
进一步的，所述保温层由硅酸纤维材料制成。
本发明还提供了一种超细仲钨酸铵蒸发结晶方法，该方法包括利用本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，在蒸发结晶进行中，从蒸发结晶釜底部排料口抽出渣浆，经隔膜压滤机，刚生成的超细仲钨酸铵截留在压滤机中，钨酸铵溶液在负压下经离心式喷嘴雾化又进入蒸发结晶釜蒸发结晶。
进一步的，蒸发结晶过程中进行搅拌，优选的，搅拌速度控制在500-1000转/分钟。
进一步的，所述搅拌桨的旋转运动方向和导流板螺旋方向相反，所述挡板与底部排料口相切、均匀分布。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，通过设有的换热器，利用蒸发结晶釜排出的蒸汽所带有的热量将钨酸铵保温循环槽内的钨酸铵溶液进行预热，从而充分利用钨酸铵蒸发结晶过程中的蒸汽热能，降低生产能耗；
2、本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，通过上管板和下管板将换热器的内腔分隔成三个区域，上管板的顶部区域和下管板的底部区域通过换热管相连通，上管板和下管板之间设有若干个折流板，进一步使钨酸铵溶液进口管流至钨酸铵溶液出口管的钨酸铵溶液与换热管充分接触，提高了换热的效果。
3、采用压缩机后，蒸发结晶釜将在负压下工作，结晶温度可以降低，氨蒸汽的温度也将下降，同时压缩机将氨蒸汽压缩后提高热能，提高钨酸铵溶液预热效果，负压条件下蒸发结晶生产的晶体会更细。
附图说明
图1是本发明实施例1中超细仲钨酸铵蒸发结晶装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1中超细仲钨酸铵蒸发结晶装置的换热器结构示意图；
图3是本发明实施例1中超细仲钨酸铵蒸发结晶装置的换热管的截面结构示意图；
图4是本发明实施例1中蒸发结晶釜底部的导流板示意图；
图中标号含义：1-蒸发结晶釜，2-第一换热器，3-钨酸铵保温循环槽，4-压缩机，5-循环泵，6-第一蒸汽管道，7-蒸汽出口管，8-钨酸铵溶液进口管，9-钨酸铵溶液出口管，10-阀门，11-钨酸铵保温循环槽进口管，12-钨酸铵保温循环槽出口管，13-上管板，14-下管板，15-换热管，16-折流板，17-喷淋装置，18-搅拌桨，19-导流板，20-排放口，21-压滤机，22-滤后液出口管，23-滤后液回流管，24-第二蒸汽管道，25-第二换热器，26-氨水排放管，27-钨酸铵溶液进液管，28-钨酸铵溶液进料口，29-尾液排放管，30-渣浆泵。
具体实施方式
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。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1和图2所示，本发明的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置从左到右或从右到左，包括蒸发结晶釜1、第一换热器2、第二换热器25和钨酸铵保温循环槽3，所述蒸发结晶釜1上部与第一换热器2间连通有第一蒸汽管道6和滤后液回流管23，第一蒸汽管道6上设置有压缩机4，蒸发结晶釜1中间有搅拌桨18、底部有导流板19和排放口20、上部有喷淋装置17，喷淋装置17与滤后液回流管23相连；所述第一换热器2底部有压滤机21，压滤机21通过管道和渣浆泵30连接，渣浆泵30通过管道和排放口20连接，连接管道中间设置有阀门10，所述第一换热器2靠近底部的一侧设有滤后液出口管22，滤后液出口管22与压滤机21相连；所述第一换热器2和第二换热器25通过第二蒸汽管道24连接，第二换热器25底部中间有氨水排放管26，底部一侧有循环泵5，循环泵5的输出端通过钨酸铵溶液进口管8与第二换热器25连通；所述钨酸铵保温循环槽3位于第二换热器25底部的另一侧，钨酸铵保温循环槽3与循环泵5的输入端之间连通有钨酸铵保温循环槽出口管12，循环泵5通过钨酸铵溶液进液管27与滤后液出口管22相连，所述第二换热器25靠近钨酸铵保温循环槽的一侧设有钨酸铵溶液出口管9，所述钨酸铵保温循环槽3的顶部设有钨酸铵保温循环槽进口管11和钨酸铵溶液进料口28，钨酸铵保温循环槽进口管11与钨酸铵溶液出口管9相连通，所述压缩机4通过其上设有的压缩开关与外接电源电性连接，所述循环泵5通过其上设有的循环开关与外接电源电性连接，所述压滤机21通过其上设有的压滤开关与外接电源电性连接，所述渣浆泵30通过其上设有的泵浆开关与外接电源电性连接。其中，所述喷淋装置17的喷头呈同心环形交错设置，所述搅拌桨18为强剪切力的搅拌桨，压缩机4可以为罗茨压缩机或离心压缩机，例如8-12型压缩机。
其中，钨酸铵溶液进口管8、滤后液出口管22、氨水排放管26、钨酸铵溶液进液管27和排放口20与渣浆泵30之间的管道上均设有阀门10，滤后液出口管22上设置有尾液排放管29，尾液排放管29上设有阀门10。
如图2所示，所述第二换热器25的内腔的顶部和底部对称设有上管板13和下管板14，上管板13和下管板14将第二换热器25的内腔分隔成上管板13上方的顶部区域、上管板13和下管板14之间的中部区域和下管板14下方的底部区域三个区域，所述第二蒸汽管道24与顶部区域相连通，所述上管板13和下管板14间设有换热管15，换热管15贯穿上管板13和下管板14，连通顶部区域和底部区域，所述中部区域内设有折流板16，所述下管板14的底部设有蒸汽出口管7。
其中，如图2所示，钨酸铵溶液进口管8与第二换热器25的中部区域相连通，钨酸铵溶液进口管8与第二换热器25的连接处位于下管板14与最底部的折流板16之间。
其中，如图2所示，钨酸铵溶液出口管9与第二换热器25的中部区域相连通，钨酸铵溶液出口管9与第二换热器25的连接处位于上管板13与最顶部的折流板16之间，进一步的使钨酸铵溶液进口管8流至钨酸铵溶液出口管9的钨酸铵溶液与换热管15充分接触。
其中，如图2所示，折流板16与上管板13和下管板14平行且交替设置在第二换热器25的两侧，折流板16在第二换热器25的中部区域内形成一条S形通道，使钨酸铵溶液在上管板13和下管板14之间产生多次左右流动，延长钨酸铵溶液与换热管15的接触时间。
其中，换热管15的内径大小为5-8毫米，较小的直径使钨酸铵溶液与换热管15接触的更充分，提高了钨酸铵溶液与蒸汽的换热效果。
其中，如图3所示，换热管15的横截面为空心十字形，增大钨酸铵溶液与换热管15的接触面积，换热更充分。
其中，如图4所示，导流板19为紧贴蒸发结晶釜底部焊接的9条挡板，高5-15cm。
其中，第二换热器25的底部、下管板14的底部区域的底端设置有供冷凝液排出的阀门。
其中，钨酸铵保温循环槽3的外壁均设有保温层，且保温层由硅酸纤维材料制成，减小热量由钨酸铵保温循环槽3内往外散发。
其中，第一换热器2和第二换热器25的内部结构相同，第一蒸汽管道6与第一换热器2的顶部区域相连通，第一换热器2的下管板14的底部设有第二蒸汽管道24，滤后液回流管23与第一换热器2的连接处位于第一换热器2的上管板13与最顶部的折流板16之间，滤后液出口管22与第一换热器2的连接处位于第一换热器2的下管板14与最底部的折流板16之间。
需要说明的是，该装置为一种含氨蒸汽热能利用装置，具体工作时，蒸发结晶釜排出的蒸汽通过管道引入换热器内上管板的顶部，并通过换热管流至下管板的底部，并通过蒸汽出口管进入外部的喷淋吸收塔进行深度处理，同时开启循环泵，循环泵的型号可以为50SFB-18，循环泵将钨酸铵保温循环槽内的钨酸铵溶液通过钨酸铵保温循环槽出口管和钨酸铵溶液进口管进入到上管板和下管板之间，经过若干个折流板之间由钨酸铵溶液出口管和钨酸铵保温循环槽进口管再次进入钨酸铵保温循环槽内，在此过程中，钨酸铵溶液与换热管充分接触，吸收换热管内蒸汽的热量，进行循环换热，换热完毕后，钨酸铵溶液排入空的蒸发结晶釜进行蒸发结晶，压缩机工作时将氨蒸汽压缩后提高热能，同MVR，蒸发结晶釜将在负压下工作，结晶温度可以降低，氨蒸汽的温度也将下降，负压条件下蒸发结晶生产APT，APT晶体会更细，可以做超细APT。
实施例2
在蒸发结晶进行中，从蒸发结晶釜底部排料口抽出渣浆，经隔膜压滤机，刚生成的超细仲钨酸铵截留在压滤机中，过滤是为了不给APT晶体留在釜中长大的机会，通常的做法是蒸发结晶完成后再过滤APT，所得滤液钨酸铵溶液在负压下(液滴小，蒸发快)经离心式喷嘴雾化又进入蒸发结晶釜蒸发结晶。控制蒸发结晶搅拌速度为500-1000转/分钟(高速搅拌，一是可以加速液面翻动，增大蒸发面积，有利晶核快速析出；二是APT晶体长不大)。搅拌桨用强剪切力的浆。在蒸发结晶釜底部设导流板，搅拌桨的旋转运动方向和导流板螺旋方向相反，且管道都做隔热保护。
其中，导流板为紧贴蒸发结晶釜底部焊接的9条挡板，高10cm；因为槽子底部开了排料口，所以9条挡板与底部排料口相切、均匀分布；因为搅拌桨一般是顺时针转动的，导流板逆时针分布。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，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。
Claims (8)
1.一种超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，其特征在于，从左到右或从右到左，该装置包括蒸发结晶釜(1)、第一换热器(2)、第二换热器(25)和钨酸铵保温循环槽(3)，所述蒸发结晶釜(1)上部与第一换热器(2)间连通有第一蒸汽管道(6)和滤后液回流管(23)，第一蒸汽管道(6)上设置有压缩机(4)，蒸发结晶釜(1)中间有搅拌桨(18)、底部有导流板(19)和排放口(20)、上部有喷淋装置(17)，喷淋装置(17)与滤后液回流管(23)相连；所述第一换热器(2)底部有压滤机(21)，所述排放口(20)与压滤机(21)通过管道连接，压滤机(21)通过管道和渣浆泵(30)连接，渣浆泵(30)通过管道和排放口(20)连接，连接管道中间设置有阀门(10)，所述第一换热器(2)靠近底部的一侧设有滤后液出口管(22)，滤后液出口管(22)与压滤机(21)相连，滤后液出口管(22)上设置有尾液排放管(29)；所述第一换热器(2)和第二换热器(25)通过第二蒸汽管道(24)连接，第二换热器(25)底部中间有氨水排放管(26)、底部一侧有循环泵(5)，循环泵(5)的输出端通过钨酸铵溶液进口管(8)与第二换热器(25)连通；所述钨酸铵保温循环槽(3)位于第二换热器(25)底部的另一侧，钨酸铵保温循环槽(3)与循环泵(5)的输入端之间连通有钨酸铵保温循环槽出口管(12)，循环泵(5)通过钨酸铵溶液进液管(27)与滤后液出口管(22)相连，所述第二换热器(25)靠近钨酸铵保温循环槽的一侧设有钨酸铵溶液出口管(9)，所述钨酸铵保温循环槽(3)的顶部设有钨酸铵保温循环槽进口管(11)和钨酸铵溶液进料口(28)，钨酸铵保温循环槽进口管(11)与钨酸铵溶液出口管(9)相连通，所述压缩机(4)通过其上设有的压缩开关与外接电源电性连接，所述循环泵(5)通过其上设有的循环开关与外接电源电性连接，所述压滤机(21)通过其上设有的压滤开关与外接电源电性连接，所述渣浆泵(30)通过其上设有的泵浆开关与外接电源电性连接；所述第二换热器(25)的内腔的顶部和底部对称设有上管板(13)和下管板(14)，上管板(13)和下管板(14)将第二换热器(25)的内腔分隔成上管板(13)上方的顶部区域、上管板(13)和下管板(14)之间的中部区域和下管板(14)下方的底部区域三个区域，所述第二蒸汽管道(24)与顶部区域相连通，所述上管板(13)和下管板(14)间设有换热管(15)，换热管(15)贯穿上管板(13)和下管板(14)，连通顶部区域和底部区域，所述中部区域内设有折流板(16)，所述下管板(14)的底部设有蒸汽出口管(7)；所述喷淋装置(17)的喷头同心环形交错设置，所述搅拌桨(18)为强剪切力的搅拌桨，所述导流板(19)为紧贴蒸发结晶釜底部焊接的9条挡板，高5-15cm，第一换热器(2)和第二换热器(25)的内部结构相同。
2.根据权利要求1所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，其特征在于，所述钨酸铵溶液进口管(8)与第二换热器(25)的中部区域相连通，所述钨酸铵溶液进口管(8)与第二换热器(25)的连接处位于下管板(14)与最底部的折流板(16)之间。
3.根据权利要求1所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，其特征在于，所述钨酸铵溶液出口管(9)与第二换热器(25)的中部区域相连通，钨酸铵溶液出口管(9)与第二换热器(25)的连接处位于上管板(13)与最顶部的折流板(16)之间，所述折流板(16)与上管板(13)和下管板(14)平行且交替设置在第二换热器(25)的两侧，折流板(16)在第二换热器(25)的中部区域内形成一条S形通道。
4.根据权利要求1所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，其特征在于，所述换热管(15)的内径大小为5-8毫米，所述换热管(15)的横截面为空心十字形，所述折流板(16)被换热管(15)贯穿。
5.根据权利要求1所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，其特征在于，所述钨酸铵保温循环槽(3)的外壁均设有保温层，所述保温层由硅酸纤维材料制成。
6.一种超细仲钨酸铵蒸发结晶方法，其特征在于，该方法包括利用权利要求1-5任一项所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶装置，在蒸发结晶进行中，从蒸发结晶釜底部排料口抽出渣浆，经隔膜压滤机过滤，刚生成的超细仲钨酸铵截留在压滤机中，钨酸铵溶液在负压下经离心式喷嘴雾化又进入蒸发结晶釜蒸发结晶。
7.根据权利要求6所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶方法，其特征在于，所述蒸发结晶过程中进行搅拌，搅拌速度控制在500-1000转/分钟。
8.根据权利要求6或7所述的超细仲钨酸铵蒸发结晶方法，其特征在于，所述搅拌桨的旋转运动方向和导流板螺旋方向相反，所述挡板与底部排料口相切、均匀分布。
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