CN111939590A - 一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，属于化工设备领域，其包括罐体，罐体内从上至下依次设置有真空蒸发区、结晶区以及沉降分离区，真空蒸发区与结晶区之间通过喷雾装置连通，结晶区和沉降分离区之间通过下料管连通；罐体内部设置有贯穿真空蒸发区、结晶区的搅拌轴和用于驱动搅拌轴转动的第一驱动装置；搅拌轴上设置有第一搅拌叶和第二搅拌叶，位于结晶区的搅拌轴内和第二搅拌叶内均设置有相互连通的中空腔体，中空腔体内设有连接有冷却气源的导气管且在中空腔体内填充有冷却液；第二搅拌叶上设置有喷气组件；本发明真空蒸发区蒸发速率快，生产效率加快，本发明还公开了该设备的使用方法。

Description

一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及化工设备领域，具体涉及一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备及其使用方法。
背景技术
高氯酸钾，也称过氯酸钾，是高氯酸的钾盐，化学式为KClO4，具强氧化性，它是无色晶体或白色粉末，熔点约为610℃，常用在烟火和闪光粉中作氧化剂，也用作起爆药，它可以作固体火箭推进剂材料之一，应用非常广泛。
锰酸钾经电解生成高锰酸钾，从电槽排出的高锰酸钾晶体还是初品，碱性过大、存在少量的机械杂质。初品经过一次或多次的溶解、升温、澄清、杂质分离后，将澄清液重新结晶，得到的晶体才是高纯度的高锰酸钾，现有通过对高氯酸钾母液进行蒸发和冷却结晶，从而制得纯净的高氯酸钾晶体。但是现有的高氯酸钾母液冷却晶效率低，影响高氯酸钾的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备。
本发明的技术解决方案如下：
一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，包括罐体，所述罐体内从上至下依次设置有真空蒸发区、结晶区以及沉降分离区，所述真空蒸发区与结晶区之间通过喷雾装置连通，所述结晶区和沉降分离区之间通过下料管连通；
所述罐体内部设置有贯穿所述真空蒸发区、结晶区的搅拌轴和用于驱动所述搅拌轴转动的第一驱动装置；
位于所述真空蒸发区的搅拌轴上设置有第一搅拌叶；
位于所述结晶区的搅拌轴的底部设置有第二搅拌叶，位于所述结晶区的搅拌轴内和第二搅拌叶内均设置有相互连通的中空腔体，所述中空腔体内设有连接有冷却气源的导气管且在中空腔体内填充有冷却液；所述第二搅拌叶上设置有喷气组件；
所述真空蒸发区内设置有内筒，所述罐体的外侧壁设有电机，电机的输出轴连接有输入偏心轮，输入偏心轮连接有曲轴，曲轴上固定连接有连杆，该连杆的一端与所述曲轴固定，另一端连接有输出偏心轮，该输出偏心轮的中心处通过设置连接轴贯穿所述罐体壁部与所述内筒壁部连接；
所述内筒与所述搅拌轴连接处柔性连接，该内筒上设置有排料口；
所述真空蒸发区设置有进料口，且真空蒸发区上端连接有真空机组，所述真空蒸发区内设置有加热元件，所述沉降分离区底部设置有出料口；所述排料管连通有推料室。
优选地，还包括循环管道，所述循环管道的进口端伸入所述沉降分离区上端，所述循环管道的出口端与所述结晶区连通。
优选地，所述循化管道上设置有加热器。
优选地，所述结晶区底部和/或所述下料管外壁设置有夹套，夹套内设置有冷凝管。
优选地，所述喷气组件为旋转喷头。
优选地，所述冷却气源为惰性气体。
优选地，所述推料室内设置有推板和用于驱动推板前后运动的第二驱动装置，推料室的底部为倾斜面，所述推板内通过第一弹性装置连接有送料板。
优选地，所述罐体的内侧壁设有轨道，所述内筒与所述连接轴所在壁部相邻的两外侧壁上端通过第二弹性装置对称连接有滑块，该滑块与所述轨道滑动连接。
优选地，所述罐体上端还设置有防护罩，其罩设于所述第一驱动装置的外部。
本发明还公开了一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备的使用方法，包括以下步骤：将高锰酸钾母液加入真空蒸发区的内筒里，启动加热元件、真空机组、第一驱动装置以及电机，得到过饱和母液，然后使得冷却气源与导气管呈连通状态，将过饱和母液从内筒通过出料口进入真空蒸发区的底部，然后通过喷雾装置将过饱和母液进入结晶区与冷却气源接触开始降温结晶，得到晶体，晶体从结晶区依次经下料管至沉降分离区，最后降到罐体底部，同时结晶区上端的清液从循环管道循环进入结晶区循环结晶。
本发明至少具有以下有益效果之一：
(1)本发明的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，通过设置电机带动输入偏心轮转动，输入偏心轮带动曲轴转动，曲轴带动连杆移动，连杆将动力传输至输出偏心轮，从而带动内筒移动，或是结合轨道在真空蒸发区内晃动起到搅拌的作用，再结合搅拌轴上的第一搅拌叶，加快蒸发速率；迅速得到过饱和母液；(2)本发明的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，采用喷雾装置，将过饱和母液呈雾状或水滴状进入结晶区，通过冷却气源对其进行冷却结晶，冷却气源通过旋转喷嘴对液滴喷射使得液滴呈抛物线状进行冷却结晶，逐步落入下料管中，再结合冷凝管的进一步冷却，使得晶体逐渐长大，控制冷却温度和时间，从而得到预期的高锰酸钾晶体，是一种全新的结晶方式；(3)本发明的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，通过设置推料室，能够在一个较恒定的环境下取出产物，送料板能把洒落在表面的晶体及时清除。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的内部结构示意图；
图3是本发明优选实施例中内筒与罐体驱动连接的结构示意图；
图4是图1的内筒与罐体连接的结构示意图；
图5是本发明优选实施例中推料板的结构示意图；
图6是本发明优选实施例中结晶区的工作状态图；
图7是本发明优选实施例中搅拌轴的内部结构示意图；
图中，100-罐体，101-真空蒸发区，1011-进料口，102-结晶区，1021-夹套，1022-下料管，1023-冷凝管，103-沉降分离区，1031-排料管，1032-保温腔，200-第一驱动装置，201-防护罩，202-搅拌轴，2021-中空腔体，203-第一搅拌叶，204-第二搅拌叶，205-喷气组件，300-内筒，301-出料口，302-喷雾装置，303-滑块，304-第二弹性装置，400-循环管道，401-加热器，500-推料室，501-第二驱动装置，502-推板，503-推杆，504-第一弹性装置，505-活动板，506-送料板，507-滚轮，600-可视窗，700-电机，701-输入偏心轮，702-曲轴，703-连杆，704-输出偏心轮，705-连接轴，800-真空机组，900-冷却气源。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图7，本发明的优选实施例：
一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：包括罐体100，所述罐体100内从上至下依次设置有真空蒸发区101、结晶区102以及沉降分离区103，所述真空蒸发区101与结晶区102之间通过喷雾装置302连通，所述结晶区102和沉降分离区103之间通过下料管1022连通；具体应用时，喷雾装置为喷雾喷头，其内具有能够将液料高速旋转的螺旋叶片，以及驱动螺旋叶片的变频电机，可以调节液滴雾化的大小。
所述罐体100内部设置有贯穿所述真空蒸发区101和结晶区102的搅拌轴202和用于驱动所述搅拌轴202转动的第一驱动装置200，第一驱动装置为无级变速电机；罐体100上还设置有可视窗600，便于观察罐体内的反应情况。
位于所述真空蒸发区101的搅拌轴202上设置有第一搅拌叶203，提高母液达到过饱和状态的速率；
位于所述结晶区102的搅拌轴202的底部设置有第二搅拌叶204，位于所述结晶区102的搅拌轴202内和第二搅拌叶204内均设置有相互连通的中空腔体2021，所述中空腔体2021内设有连接有冷却气源900的导气管且在中空腔体2021内填充有冷却液，是的冷却气源持续地保持较低温度；所述第二搅拌叶204上设置有喷气组件205；
所述真空蒸发区101内设置有内筒300，所述罐体100的外侧壁设有电机700，电机700的输出轴连接有输入偏心轮701，输入偏心轮701连接有曲轴702，曲轴702上固定连接有连杆703，该连杆703的一端与所述曲轴702固定，另一端连接有输出偏心轮704，该输出偏心轮704的中心处通过设置连接轴705贯穿所述罐体100壁部与所述内筒300壁部连接；通过设置电机700带动输入偏心轮701转动，输入偏心轮701带动曲轴702转动，曲轴702带动连杆703移动，连杆703将动力传输至输出偏心轮704，从而带动内筒300移动，使其在真空蒸发区101内晃动起到搅拌的作用，再结合搅拌轴上的第一搅拌叶203，加快蒸发速率，迅速得到过饱和母液。
所述内筒300与所述搅拌轴202连接处柔性连接，该内筒300上设置有排料口301；
所述真空蒸发区101设置有进料口1011，且真空蒸发区上端连接有真空机组800，所述真空蒸发区101内设置有加热元件，所述沉降分离区103底部设置有排料管1031；所述排料管1031连通有推料室500，具体地，排料管1031内壁设置有保温腔1032，保证下料过程温度的稳定性。
采用喷雾装置302，将过饱和母液呈雾状或水滴状进入结晶区102，通过冷却气源900对其进行冷却结晶，冷却气源900通过旋转喷嘴对液滴喷射使得液滴呈抛物线状进行冷却结晶，逐步落入下料管中，再结合冷凝管的进一步冷却，使得晶体逐渐长大，控制冷却温度和时间，从而得到预期的高锰酸钾晶体。
通过设置推料室500，能够在一个较恒定的环境下取出产物，送料板能把洒落在表面的晶体及时清除。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
还包括循环管道400，所述循环管道400的进口端伸入所述沉降分离区103上端，所述循环管道400的出口端与所述结晶区102连通。
所述循化管道400上设置有加热器401。
所述结晶区102底部和/或所述下料管1022外壁设置有夹套1021，夹套1021内设置有冷凝管1023。
所述喷气组件205为旋转喷头，能够使得液滴在空中呈曲线轨迹下落至结晶区102的壁部。
所述冷却气源900为惰性气体，如氮气。
所述推料室500内设置有推板502和用于驱动推板502前后运动的第二驱动装置501，所述推板500内通过第一弹性装置504连接有送料板506，所述第一弹性装置为弹簧，所述第二驱动装置为气缸，推板502内具有一槽体，弹簧的一端与槽体的顶端固定，弹簧的下端连接有送料板506，送料板506的底部还设置有滚轮507。更具体地，推料室500的底部可以设置为倾斜面。
所述罐体100的内侧壁设有轨道，所述内筒300与所述连接轴705所在壁部相邻的两外侧壁上端通过第二弹性装置304对称连接有滑块303，该滑块303与所述轨道滑动连接，第二弹性装置304采用缓冲弹簧，缓冲弹簧对内筒300在晃动时起到一定的缓冲作用。
所述罐体100上端还设置有防护罩201，其罩设于所述第一驱动装置200的外部。还有一些应用中，罐体100为双壳结构，包括内壳和外壳，内壳和外壳之间构成一腔体，腔体内可以填充保温棉，具有保温隔热作用。
还有一些应用中，搅拌轴200能够延伸至下料管1022中，位于下料管1022内的搅拌轴200设置有第三搅拌叶，第三搅拌叶的靠近下料管的管壁处设置有刮板或毛刷，能够有效在管体内结垢时将其清除，延长设备寿命，具体地下料管长度为2-3m，其一端连接结晶区的出口，另一端置于沉降区的底部，以保证晶体充分结晶并均匀降落到沉降分离区。
本发明还公开了一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备的使用方法，包括以下步骤：将高锰酸钾母液加入真空蒸发区101的内筒300里，启动加热元件、真空机组800、第一驱动装置200以及电机700，得到过饱和母液，然后使得冷却气源900与导气管呈连通状态，将过饱和母液从内筒300通过出料口3021进入真空蒸发区101的底部，然后通过喷雾装置302将过饱和母液进入结晶区102与冷却气源900接触开始降温结晶，得到晶体，晶体从结晶区102依次经下料管1022至沉降分离区103，最后降到罐体100底部，同时结晶区102上端的清液从循环管道400循环进入结晶区102循环结晶。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B″表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：包括罐体(100)，所述罐体(100)内从上至下依次设置有真空蒸发区(101)、结晶区(102)以及沉降分离区(103)，所述真空蒸发区(101)与结晶区(102)之间通过喷雾装置(302)连通，所述结晶区(102)和沉降分离区(103)之间通过下料管(1022)连通；
所述罐体(100)内部设置有贯穿所述真空蒸发区(101)和结晶区(102)的搅拌轴(202)和用于驱动所述搅拌轴(202)转动的第一驱动装置(200)；
位于所述真空蒸发区(101)的搅拌轴(202)上设置有第一搅拌叶(203)；
位于所述结晶区(102)的搅拌轴(202)的底部设置有第二搅拌叶(204)，位于所述结晶区(102)的搅拌轴(202)内和第二搅拌叶(204)内均设置有相互连通的中空腔体(2021)，所述中空腔体(2021)内设有连接有冷却气源(900)的导气管且在中空腔体(2021)内填充有冷却液；所述第二搅拌叶(204)上设置有喷气组件(205)；
所述真空蒸发区(101)内设置有内筒(300)，所述罐体(100)的外侧壁设有电机(700)，电机(700)的输出轴连接有输入偏心轮(701)，输入偏心轮(701)连接有曲轴(702)，曲轴(702)上固定连接有连杆(703)，该连杆(703)的一端与所述曲轴(702)固定，另一端连接有输出偏心轮(704)，该输出偏心轮(704)的中心处通过设置连接轴(705)贯穿所述罐体(100)壁部与所述内筒(300)壁部连接；
所述内筒(300)与所述搅拌轴(202)连接处柔性连接，该内筒(300)上设置有排料口(301)；
所述真空蒸发区(101)设置有进料口(1011)，且真空蒸发区上端连接有真空机组(800)，所述真空蒸发区(101)内设置有加热元件，所述沉降分离区(103)底部设置有排料管(1031)；所述排料管(1031)连通有推料室(500)。
2.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：还包括循环管道(400)，所述循环管道(400)的进口端伸入所述沉降分离区(103)上端，所述循环管道(400)的出口端与所述结晶区(102)连通。
3.根据权利要求2所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述循化管道(400)上设置有加热器(401)。
4.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述结晶区(102)底部和/或所述下料管(1022)外壁设置有夹套(1021)，夹套(1021)内设置有冷凝管(1023)。
5.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述喷气组件(205)为旋转喷头。
6.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述冷却气源(900)为惰性气体。
7.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述推料室(500)内设置有推板(502)和用于驱动推板(502)前后运动的第二驱动装置(501)，所述推板(500)内通过第一弹性装置(504)连接有送料板(506)。
8.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述罐体(100)的内侧壁设有轨道，所述内筒(300)与所述连接轴(705)所在壁部相邻的两外侧壁上端通过第二弹性装置(304)对称连接有滑块(303)，该滑块(303)与所述轨道滑动连接。
9.根据权利要求1所述的一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备，其特征在于：所述罐体(100)上端还设置有防护罩(201)，其罩设于所述第一驱动装置(200)的外部。
10.一种高氯酸钾生产用高真空低温结晶设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：将高锰酸钾母液加入真空蒸发区(101)的内筒(300)里，启动加热元件、真空机组(800)、第一驱动装置(200)以及电机(700)，得到过饱和母液，然后使得冷却气源(900)与导气管呈连通状态，将过饱和母液从内筒(300)通过出料口(3021)进入真空蒸发区(101)的底部，然后通过喷雾装置(302)将过饱和母液进入结晶区(102)与冷却气源(900)接触开始降温结晶，得到晶体，晶体从结晶区(102)依次经下料管(1022)至沉降分离区(103)，最后降到罐体(100)底部，同时结晶区(102)上端的清液从循环管道(400)循环进入结晶区(102)循环结晶。
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