CN108940151A - 晶体析出反应罐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学结晶装置技术领域，具体是一种晶体析出反应罐，罐体内部设置第一腔室及内腔室，第一腔室下部设置底部结晶收集腔，工业冷却水入口管道连接至冷却水盘管，冷却水盘管设置在内腔室外侧螺旋上升，冷却水盘管上部连接工业冷却水出口管道，其与罐体，第一腔室上部通过连接支架连接第二腔室，第二腔室底部入口延伸至第一腔室内部，第一阀板设置在内腔室内，第一阀板控制第一腔室与第二腔室通断，内腔室底部与底部结晶收集腔之间设置底部阀板，高温饱和溶液入口管道连接至第一腔室底部，第二腔室连接溶液出口管道；其借助工业生产中低温冷却水，使得热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及化学结晶装置技术领域，具体是一种晶体析出反应罐。
背景技术
化工生产中，饱和就是在一定温度下溶剂中溶质的溶解速度和结晶速度达到了平衡，不能再溶解更多的该种溶质了，当温度变化，溶解度会随之变化。不饱和则是在一定温度下溶剂中溶质的溶解速度大于结晶速度；溶剂中还能再溶解更多的该种溶质。结晶就是溶液中的溶质以固体的形式析出来溶质的质量分数的判断按照公式。在实际生产中，经常会遇到需要将溶液中的溶质以晶体形式析出，在工业生产或化学实验中经常采用蒸发结晶的手段，升高温度使得溶剂不断蒸发，从而溶液由不饱和溶液逐渐变为饱和溶液，继续蒸发，饱和溶液转化为过饱和溶液，过剩的溶质就会呈晶体析出，传统的海边晒盐即为蒸发结晶，但是蒸发结晶的形式在工业生产的过程各种耗能较大，需要加热装置不断地对溶液进行加热。例如专利号CN 105582689 A的专利一种晶体析出用反应结晶罐，其依旧是通过将反应溶液以雾状的形式喷出，使得其能够与高温气体更快的热交换，从而实现晶体的析出。
针对工业生产中高温不饱和溶液结晶工艺，研究一种可以利用现有工业资源，一定程度降低能耗的结晶装置是非常必要的。
发明内容
鉴于背景技术的缺陷，本发明提供一种晶体析出反应罐，其借助工业生产中低温冷却水，使得热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出。
为达到上述目的，所采取的技术方案是晶体析出反应罐，其包括罐体、底部结晶收集腔、第一腔室、第二腔室、内腔室、第一阀板、工业冷却水入口管道、冷却水盘管、工业冷却水出口管道、底部阀板、高温饱和溶液入口管道、溶液出口管道、泵；所述罐体内部设置第一腔室，第一腔室内部设置内腔室，第一腔室下部设置底部结晶收集腔，所述工业冷却水入口管道贯穿罐体及第一腔室连接至冷却水盘管，冷却水盘管设置在所述内腔室外侧螺旋上升，冷却水盘管上部连接工业冷却水出口管道，贯穿内腔室、第一腔室与罐体，所述第一腔室上部通过连接支架连接第二腔室，第二腔室底部入口延伸至第一腔室内部，所述第一阀板设置在内腔室内，第一阀板控制第一腔室与第二腔室通断，内腔室底部与底部结晶收集腔之间设置底部阀板，高温饱和溶液入口管道连接至第一腔室底部，第二腔室连接溶液出口管道，溶液出口管道上设置泵。
进一步的，所述第一腔室内设置液位计。
进一步的，所述第一阀板为第一浮动阀板，内腔室外壁设置若干筛孔，底部阀板与底部结晶收集腔侧壁之间设置弹性组件，所述第一浮动阀板在内腔室内上下浮动。
优选的，所述弹性组件为弹簧组。
进一步的，所述晶体析出反应罐还包括蒸发结晶腔室，所述蒸发结晶腔室下部与第一腔室下部联通，联通位置设置电动单向阀，所述蒸发结晶腔室内部设置蒸发内腔室，蒸发结晶腔室上部设置冷凝装置，冷凝装置包括第二冷却水盘管，所述第二冷却水盘管一端由入口管道支管连接至所述工业冷却水入口管道，第二冷却水盘管另一端由出口管道支管连接至所述工业冷却水出口管道，蒸发内腔室内设置第二阀板，第二阀板控制蒸发内腔室与冷凝装置通断，高温不饱和溶液入口管道连接至蒸发内腔室，工业高温气体管道联通蒸发结晶腔室内蒸发内腔室外侧。
所述工业高温气体管道联通蒸发结晶腔室内蒸发内腔室外侧，可替换为在蒸发结晶腔室内蒸发内腔室外侧安装加热装置，比如电加热丝，或者热水盘管。
进一步的，所述第一腔室内设置液位计，所述高温不饱和溶液入口管道上设置第一电动阀门，所述溶液出口管道上设置第二电动阀门。
进一步的，所述液位计连接至PLC装置，PLC装置连接至第一电动阀门及第二阀电动门。
进一步的，所述第二阀板为第二浮动阀板，蒸发内腔室与所述底部结晶收集腔之间设置设置所述底部阀板。
进一步的，所述溶液出口管道通过回流管道联通至高温饱和溶液入口管道。
优选的，所述底部结晶收集腔内部设置结晶下滑块。
工作过程：将本发明的反应罐应用于溶解度随温度降低而减小的溶液，第一阶段：高温不饱和溶液进入蒸发内腔室，通过蒸发内腔室外侧的工业高温气体进行加热，工业高温气体不断将热量传递给不饱和溶液，选择工业高温气体温度要求高于水的沸点而低于溶质的沸点，或者在蒸发内腔室安装加热装置已到达目的，不饱和溶液内的水分不断的蒸发，水分不断地在冷凝装置中冷凝回收，溶液由不饱和溶液逐渐变为饱和状态，此过程中晶体开始析出，打开电动单向阀，饱和溶液由蒸发内腔室不断进入第一腔室，此时饱和溶液利用由工业冷却水入口管道贯穿罐体及第一腔室连接至的冷却水盘管进行降温处理，高温饱和溶液的温度开始下降，由于其处于饱和状态，随着温度的降低，溶解度也随之降低，晶体很容易逐渐析出，析出到一定的程度，打开第一阀板与底部阀板，夹杂大量结晶的底部过饱和溶液会进入底部结晶收集腔进行收集，而上部的饱和溶液进入第二腔室随着泵作用由回流管道再次由底部进入第一腔室，进行低温结晶。
对本发明改进的一个技术方案是，由于整个降温结晶过程，溶解度不断降低，溶液的密度也会随溶解度的降低而降低，将第一阀板、底部阀板设置成一定密度体积的浮球就可以自动的完成第一腔室与第二腔室通断的控制，同时完成第一腔室与底部结晶收集腔的通断，这个过程利用溶液密度变换以及浮力变化来控制整个分离过程，降低能耗。举例来说，初始状态，溶液密度较大，浮球上浮，使得第一腔室与第二腔室断开，第一腔室与底部结晶收集腔断开。当温度降低，溶解度不断降低，密度会不断降低，密度到达临界值，浮球下落，使得第一腔室与第二腔室联通，当浮球落至底部阀板，将其下压，打开下部通道，夹杂大量结晶的底部过饱和溶液会进入底部结晶收集腔进行收集，而上部的饱和溶液进入第二腔室随着泵作用由回流管道再次由底部进入第一腔室，进行低温结晶。而随着未结晶的高温饱和溶液的不断补入，溶液的整体密度会逐渐接近高温饱和溶液，浮力也会不断增大，浮球会再次上升至最上部，阻断第一腔室与第二腔室，同时底部阀板关闭，整个过程不断往复循环切换。
整个过程监控第一腔室上的液位计的状态，对进入整个系统的不饱和溶液以及流出系统的降低温度的低温饱和溶液进行流量控制，以保证整个系统中压力维持在一定的安全范围内。此过程可以通过PLC装置进行电动阀门的流量控制，或者阀板的开关通断，通过这些手段完成整个处理过程的有序进行。
本发明具有如下优点：其借助工业生产中低温冷却水，使得热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出，本发明仅利用工业高温气体进行非饱和溶液的蒸发，使其过渡到饱和溶液，而进入降温结晶的状态，不断使晶体析出，此过程中相较于传统的蒸发结晶更加节省能源与成本。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例3的结构示意图；
图3为实施例4的结构示意图；
图中：1、罐体，2、底部结晶收集腔，3、第一腔室，4、第二腔室，5、内腔室，6、第一阀板，6.1、第一浮动阀板，7、工业冷却水入口管道，8、冷却水盘管，9、工业冷却水出口管道，10、底部阀板，11、高温饱和溶液入口管道，12、溶液出口管道，13、泵，14、连接支架，6.1、第一浮动阀板，15、筛孔，16、弹簧组，17、蒸发结晶腔室，18、电动单向阀，19、蒸发内腔室，20、冷凝装置，21、第二冷却水盘管，22、入口管道支管，23、出口管道支管，24、第二阀板，24.1、第二浮动阀板，25、结晶下滑块，26、回流管道，27、高温不饱和溶液入口管道，28、第一电动阀门，29、第二阀电动阀门，30、液位计，31、PLC装置。 具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合说明书附图和具体实例进行阐述。
实施例1
一种晶体析出反应罐，其包括罐体1、底部结晶收集腔2、第一腔室3、第二腔室4、内腔室5、第一阀板6、工业冷却水入口管道7、冷却水盘管8、工业冷却水出口管道9、底部阀板10、高温饱和溶液入口管道11、溶液出口管道12及泵13；所述罐体1内部设置第一腔室3，第一腔室3内部设置内腔室5，第一腔室3下部设置底部结晶收集腔2，所述工业冷却水入口管道7贯穿罐体1及第一腔室3连接至冷却水盘管8，冷却水盘管8设置在所述内腔室5外侧螺旋上升，冷却水盘管8上部连接工业冷却水出口管道9，贯穿内腔室5、第一腔室3与罐体1，所述第一腔室3上部通过连接支架14连接第二腔室4，第二腔室4底部入口延伸至第一腔室3内部，所述第一阀板6设置在内腔室5内，第一阀板6控制第一腔室3与第二腔室4通断，内腔室5底部与底部结晶收集腔2之间设置底部阀板10，高温饱和溶液入口管道11连接至第一腔室3底部，第二腔室4连接溶液出口管道12，溶液出口管道12上设置泵13。
优选的，所述第一阀板6是电动闸阀阀板，具体是一种旋转杆式闸阀。
优选的，所述的底部阀板10是电动闸阀阀板。具体是一种旋转杆式闸阀。
优选的，所述泵13为流量计量泵。
实施例2
一种晶体析出反应罐，其包括罐体1、底部结晶收集腔2、第一腔室3、第二腔室4、内腔室5、第一阀板6、工业冷却水入口管道7、冷却水盘管8、工业冷却水出口管道9、底部阀板10、高温饱和溶液入口管道11、溶液出口管道12及泵13；所述罐体1内部设置第一腔室3，第一腔室3内部设置内腔室5，第一腔室3下部设置底部结晶收集腔2，所述工业冷却水入口管道7贯穿罐体1及第一腔室3连接至冷却水盘管8，冷却水盘管8设置在所述内腔室5外侧螺旋上升，冷却水盘管8上部连接工业冷却水出口管道9，贯穿内腔室5、第一腔室3与罐体1，所述第一腔室3上部通过连接支架14连接第二腔室4，第二腔室4底部入口延伸至第一腔室3内部，所述第一阀板6设置在内腔室5内，第一阀板6控制第一腔室3与第二腔室4通断，内腔室5底部与底部结晶收集腔2之间设置底部阀板10，高温饱和溶液入口管道11连接至第一腔室3底部，第二腔室4连接溶液出口管道12，溶液出口管道12上设置泵13。
进一步的，所述第一阀板6为第一浮动阀板6.1，内腔室5外壁设置若干筛孔15，底部阀板10与底部结晶收集腔2侧壁之间设置弹性组件，所述第一浮动阀板6.1在内腔室5内上下浮动。
进一步的，所述弹性组件为弹簧组16。
实施例3
一种晶体析出反应罐，其包括罐体1、底部结晶收集腔2、第一腔室3、第二腔室4、内腔室5、第一阀板6、工业冷却水入口管道7、冷却水盘管8、工业冷却水出口管道9、底部阀板10、高温饱和溶液入口管道11、溶液出口管道12及泵13；所述罐体1内部设置第一腔室3，第一腔室3内部设置内腔室5，第一腔室3下部设置底部结晶收集腔2，所述工业冷却水入口管道7贯穿罐体1及第一腔室3连接至冷却水盘管8，冷却水盘管8设置在所述内腔室5外侧螺旋上升，冷却水盘管8上部连接工业冷却水出口管道9，贯穿内腔室5、第一腔室3与罐体1，所述第一腔室3上部通过连接支架14连接第二腔室4，第二腔室4底部入口延伸至第一腔室3内部，所述第一阀板6设置在内腔室5内，第一阀板6控制第一腔室3与第二腔室4通断，内腔室5底部与底部结晶收集腔2之间设置底部阀板10，高温饱和溶液入口管道11连接至第一腔室3底部，第二腔室4连接溶液出口管道12，溶液出口管道12上设置泵13。
进一步的，所述晶体析出反应罐还包括蒸发结晶腔室17，所述蒸发结晶腔室17下部与第一腔室3下部联通，联通位置设置电动单向阀18，所述蒸发结晶腔室17内部设置蒸发内腔室19，蒸发内腔室19上部设置冷凝装置20，冷凝装置20包括第二冷却水盘管21，所述第二冷却水盘管21一端由入口管道支管22连接至所述工业冷却水入口管道7，第二冷却水盘管21另一端由出口管道支管23连接至所述工业冷却水出口管道9，蒸发内腔室19内设置第二阀板24，第二阀板24控制蒸发内腔室19与冷凝装置20通断，高温不饱和溶液入口管道27连接至蒸发内腔室19，工业高温气体管道联通蒸发结晶腔室内蒸发内腔室19外侧。
优选的，所述第一阀板6是电动闸阀阀板，具体是一种旋转杆式闸阀。
优选的，所述的底部阀板10是电动闸阀阀板。具体是一种旋转杆式闸阀。
优选的，所述第二阀板24是电动闸阀阀板，具体是一种楔式闸阀。
进一步的，所述第一腔室3内设置液位计30，所述高温不饱和溶液入口管道27上设置第一电动阀门28，所述溶液出口管道上设置第二电动阀门29。
进一步的，所述液位计30连接至PLC装置31，PLC装置31连接至第一电动阀门28及第二电动阀门29。PLC装置31连接至所述电动单向阀18。
实施例4
一种晶体析出反应罐，其包括罐体1、底部结晶收集腔2、第一腔室3、第二腔室4、内腔室5、第一阀板6、工业冷却水入口管道7、冷却水盘管8、工业冷却水出口管道9、底部阀板10、高温饱和溶液入口管道11、溶液出口管道12及泵13；所述罐体1内部设置第一腔室3，第一腔室3内部设置内腔室5，第一腔室3下部设置底部结晶收集腔2，所述工业冷却水入口管道7贯穿罐体1及第一腔室3连接至冷却水盘管8，冷却水盘管8设置在所述内腔室5外侧螺旋上升，冷却水盘管8上部连接工业冷却水出口管道9，贯穿内腔室5、第一腔室3与罐体1，所述第一腔室3上部通过连接支架14连接第二腔室4，第二腔室4底部入口延伸至第一腔室3内部，所述第一阀板6设置在内腔室5内，第一阀板6控制第一腔室3与第二腔室4通断，内腔室5底部与底部结晶收集腔2之间设置底部阀板10，高温饱和溶液入口管道11连接至第一腔室3底部，第二腔室4连接溶液出口管道12，溶液出口管道12上设置泵13。
进一步的，所述第一阀板6为第一浮动阀板6.1，内腔室5外壁设置若干筛孔15，底部阀板10与底部结晶收集腔2侧壁之间设置弹性组件，所述第一浮动阀板6.1在内腔室5内上下浮动。
进一步的，所述弹性组件为弹簧组16。
进一步的，所述第二阀板24为第二浮动阀板24.1，蒸发内腔室19与所述底部结晶收集腔2之间设置所述底部阀板10。
进一步的，所述溶液出口管道通过回流管道26联通至高温饱和溶液入口管道11。
进一步的，所述底部结晶收集腔2内部设置结晶下滑块25。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.晶体析出反应罐，其特征在于：包括罐体、底部结晶收集腔、第一腔室、第二腔室、内腔室、第一阀板、工业冷却水入口管道、冷却水盘管、工业冷却水出口管道、底部阀板、高温饱和溶液入口管道、溶液出口管道、泵；所述罐体内部设置第一腔室，第一腔室内部设置内腔室，第一腔室下部设置底部结晶收集腔，所述工业冷却水入口管道贯穿罐体及第一腔室连接至冷却水盘管，冷却水盘管设置在所述内腔室外侧螺旋上升，冷却水盘管上部连接工业冷却水出口管道，贯穿内腔室、第一腔室与罐体，所述第一腔室上部通过连接支架连接第二腔室，第二腔室底部入口延伸至第一腔室内部，第一阀板设置在内腔室内，第一阀板控制第一腔室与第二腔室通断，内腔室底部与底部结晶收集腔之间设置底部阀板，高温饱和溶液入口管道连接至第一腔室底部，第二腔室连接溶液出口管道，溶液出口管道上设置泵。
2.根据权利要求1所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述第一腔室内设置液位计。
3.根据权利要求1所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述第一阀板为第一浮动阀板，内腔室外壁设置若干筛孔，底部阀板与底部结晶收集腔侧壁之间设置弹性组件，所述第一浮动阀板在内腔室内上下浮动。
4.根据权利要求3所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述弹性组件为弹簧组。
5.根据权利要求1所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述晶体析出反应罐还包括蒸发结晶腔室，所述蒸发结晶腔室下部与第一腔室下部联通，联通位置设置电动单向阀，所述蒸发结晶腔室内部设置蒸发内腔室，蒸发结晶腔室上部设置冷凝装置，冷凝装置包括第二冷却水盘管，所述第二冷却水盘管一端由入口管道支管连接至所述工业冷却水入口管道，第二冷却水盘管另一端由出口管道支管连接至所述工业冷却水出口管道，蒸发内腔室内设置第二阀板，第二阀板控制蒸发内腔室与冷凝装置通断，高温不饱和溶液入口管道连接至蒸发内腔室，工业高温气体管道联通蒸发结晶腔室内蒸发内腔室外侧。
6.根据权利要求5所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述第一腔室内设置液位计，所述高温不饱和溶液入口管道上设置第一电动阀门，所述溶液出口管道上设置第二阀电动门。
7.根据权利要求6所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述液位计连接至PLC装置，PLC装置连接至第一电动阀门及第二电动阀门。
8.根据权利要求5所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述第二阀板为第二浮动阀板，蒸发内腔室与所述底部结晶收集腔之间设置所述底部阀板。
9.根据权利要求1所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述溶液出口管道通过回流管道联通至高温饱和溶液入口管道。
10.根据权利要求1所述的晶体析出反应罐，其特征在于：所述底部结晶收集腔内部设置结晶下滑块。
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|---|---|---|---|---|
| CN115594312A (zh) * | 2021-07-09 | 2023-01-13 | 中国石油化工股份有限公司（Cn） | 适用于低温蒸馏工艺的阻垢装置及方法 |
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| CN115594312A (zh) * | 2021-07-09 | 2023-01-13 | 中国石油化工股份有限公司（Cn） | 适用于低温蒸馏工艺的阻垢装置及方法 |
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