CN112516619B - 一种带晶浆料的强制循环蒸发装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带晶浆料的强制循环蒸发装置及方法，强制循环蒸发装置包括：结晶分离器，结晶分离器的下部设有浓缩液出口；蒸汽喷射泵，蒸汽喷射泵的被抽介质吸入口通过一强制循环进液管与浓缩液出口相连通；蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的蒸汽压缩汽出口通过一蒸汽压缩汽管道与蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口相连通；强制循环换热器，蒸汽喷射泵的排出口与强制循环换热器的进料口相连通，强制循环换热器的出料口与结晶分离器相连通。该强制循环蒸发装置及方法蒸发结晶后浆料的结晶状态更好、避免了晶核破碎的问题、大大降低了能耗、减少了设备投资及运行故障。

Description

一种带晶浆料的强制循环蒸发装置及方法

技术领域

本发明涉及带晶浆料强制循环蒸发技术领域，具体而言，涉及一种含锂带晶浆料的强制循环蒸发结晶处理装置及方法。

背景技术

传统的带晶浆料循环强制蒸发系统，由于增加强制循环泵，除了会对晶核造成破碎之外，其本身的故障率高，能耗高。随着对锂盐的材料学表征研究深入以及相应国家绿色生产政策，行业内需要一种既可以解决晶核破碎问题，又可以降低能耗的工艺及装置，来替代强制循环泵。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种带晶浆料的强制循环蒸发装置及方法，以解决现有技术中的带晶浆料强制循环蒸发装置容易对晶核造成破碎、能耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种带晶浆料的强制循环蒸发装置，包括：

结晶分离器，结晶分离器的下部设有浓缩液出口；

蒸汽喷射泵，蒸汽喷射泵的被抽介质吸入口通过一强制循环进液管与浓缩液出口相连通；

蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的蒸汽压缩汽出口通过一蒸汽压缩汽管道与蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口相连通；

强制循环换热器，蒸汽喷射泵的排出口与强制循环换热器的进料口相连通，强制循环换热器的出料口与结晶分离器相连通。

进一步地，蒸汽压缩机的蒸汽压缩汽出口还通过一换热蒸汽入口管道与强制循环换热器的换热蒸汽入口相连通。

进一步地，还包括原料槽、第一换热器和第二换热器，原料槽通过一第一原料入口管与第一换热器的进料口相连通，第一换热器的出料口通过一第一原料出口管与第二换热器的进料口相连通，第二换热器的出料口通过一第二原料入口管与结晶分离器相连通。

进一步地，强制循环换热器的不凝换热蒸汽出口通过一第一不凝气管道与第二换热器的换热介质入口相连通。

进一步地，第二换热器的换热介质出口通过一第二换热介质出口管与第一换热器的换热介质入口相连通，第一换热器的换热介质出口通过一第一换热介质出口管与一冷凝水槽相连通；强制循环换热器的冷凝水出口通过一冷凝水排水管与冷凝水槽相连通。

进一步地，还包括一洗气塔，结晶分离器的不凝气出口通过一第二不凝气管道与洗气塔相连通，洗气塔的浓缩液出口连接一浓缩液循环管，浓缩液循环管的另一端与洗气塔的上部相连通，浓缩液循环管上安装一真空泵。

进一步地，洗气塔的二次蒸汽出口通过一二次蒸汽出口管与蒸汽压缩机的二次蒸汽入口相连通。

进一步地，还包括一鲜蒸汽管道，鲜蒸汽管道与蒸汽压缩汽管道相连接；蒸汽压缩汽管道上设有一蒸汽喷射泵调节阀组。

进一步地，还包括一稠厚器，结晶分离器的底部浆料出口通过一浆料出料管与稠厚器相连通，浆料出料管上连接一浆料循环管，浆料循环管的另一端与结晶分离器相连通，浆料出料管上安装一出料循环泵。

根据本发明的另一方面，提供了一种带晶浆料的强制循环蒸发方法，采用上述的强制循环蒸发装置对带晶浆料进行强制循环蒸发，该强制循环蒸发方法包括：

结晶分离器内的浓缩液通过强制循环进液管进入蒸汽喷射泵的被抽介质吸入口，蒸汽压缩机产生的蒸汽压缩汽通过蒸汽压缩汽管道进入蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口，通过蒸汽喷射泵将浓缩液推动至强制循环换热器，浓缩液在强制循环换热器内与换热蒸汽进行换热，对浓缩液进行强制蒸发结晶，经强制蒸发结晶后的浓缩液再次进入结晶分离器内。

应用本发明的技术方案，在对带晶浆料进行浓缩蒸发结晶时，将结晶分离器内的浓缩液通过强制循环进液管进入蒸汽喷射泵的被抽介质吸入口，蒸汽压缩机产生的蒸汽压缩汽通过蒸汽压缩汽管道进入蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口，通过蒸汽喷射泵将浓缩液推动至强制循环换热器，浓缩液在强制循环换热器内与换热蒸汽进行换热，对浓缩液进行强制蒸发结晶，经过强制蒸发结晶后的浓缩液再次进入结晶分离器内形成循环。相比于现有的采用强制循环泵的强制循环蒸发系统，本发明的强制循环蒸发装置蒸发结晶后浆料的结晶状态更好、避免了晶核破碎的问题、大大降低了能耗、减少了设备投资及运行故障。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的强制循环蒸发装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、结晶分离器；2、蒸汽喷射泵；3、蒸汽压缩机；4、强制循环换热器；5、原料槽；6、第一换热器；7、第二换热器；8、冷凝水槽；9、洗气塔；10、真空泵；11、强制循环进液管；12、蒸汽压缩汽管道；13、换热蒸汽入口管道；14、第一原料入口管；15、第一原料出口管；16、第二原料入口管；17、第一不凝气管道；18、第二换热介质出口管；19、第一换热介质出口管；20、冷凝水排水管；21、第二不凝气管道；22、浓缩液循环管；23、二次蒸汽出口管；24、鲜蒸汽管道；25、蒸汽喷射泵调节阀组；26、稠厚器；27、浆料出料管；28、浆料循环管；29、出料循环泵；30、原料泵。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1，一种本发明实施例的带晶浆料的强制循环蒸发装置，该强制循环蒸发装置主要包括结晶分离器1、蒸汽喷射泵2、蒸汽压缩机3和强制循环换热器4。其中，在结晶分离器1的下部设置有一个浓缩液出口；蒸汽喷射泵2的被抽介质吸入口通过一根强制循环进液管11与该浓缩液出口相连通；蒸汽压缩机3的蒸汽压缩汽出口通过一根蒸汽压缩汽管道12与蒸汽喷射泵2的工作蒸汽入口相连通；蒸汽喷射泵2的排出口与强制循环换热器4的进料口相连通，该强制循环换热器4的出料口与结晶分离器1相连通。

上述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，在对带晶浆料进行浓缩蒸发结晶时，将结晶分离器1内的浓缩液通过强制循环进液管11进入蒸汽喷射泵2的被抽介质吸入口，蒸汽压缩机3产生的蒸汽压缩汽通过蒸汽压缩汽管道12进入蒸汽喷射泵2的工作蒸汽入口，通过蒸汽喷射泵2将浓缩液推动至强制循环换热器4，浓缩液在强制循环换热器4内与换热蒸汽进行换热，对浓缩液进行强制蒸发结晶，经过强制蒸发结晶后的浓缩液再次进入结晶分离器1内形成循环。由于循环的带晶浓缩液是饱和溶液，在蒸汽喷射推动的过程中，由于蒸汽温度在浓缩液的沸点以上，蒸汽会加速浓缩液的沸腾蒸发；同时，由于浓缩液在蒸汽的推动下，变成了固气液三相体系，传热系数大大增加，可有效减少加热蒸发面积20%~40%，蒸发结晶状态更好，大大减少了系统故障（流速更快，Re更大）。相比于现有的采用强制循环泵的强制循环蒸发系统，本发明的强制循环蒸发装置蒸发结晶后浆料的结晶状态更好、避免了晶核破碎的问题、大大降低了能耗、减少了设备投资及运行故障。

在本实施例中，蒸汽压缩机3的蒸汽压缩汽出口还通过一根换热蒸汽入口管道13与强制循环换热器4的换热蒸汽入口相连通。蒸汽压缩机3产生的蒸汽压缩汽通过该换热蒸汽入口管道13进入强制循环换热器4的壳程，从蒸汽喷射泵2喷出的浓缩液进入强制循环换热器4的管程，通过蒸汽压缩汽对浓缩液进行间壁式换热，对浓缩液进行强制蒸发结晶。

在本实施例中，该强制循环蒸发装置还包括一个原料槽5、一个第一换热器6和一个第二换热器7，原料槽5通过一根第一原料入口管14与第一换热器6的进料口相连通，在第一原料入口管14上安装有一台原料泵30，第一换热器6的出料口通过一根第一原料出口管15与第二换热器7的进料口相连通，第二换热器7的出料口通过一根第二原料入口管16与结晶分离器1的进料口相连通。

如此设置，带晶原料进入原料槽5，通过原料泵30和第一原料入口管14进入第一换热器6进行第一次加热，然后经第一原料出口管15进入第二换热器7进行第二次加热，第二次加热后的带晶原料经第二原料入口管16进入结晶分离器1内。通过该第一换热器6和第二换热器7在带晶原料进入结晶分离器1之前对带晶原料进行两级预热，预先将带晶原料加热至合适温度，提高结晶分离器1的工作效率。

进一步地，在本实施例中，强制循环换热器4的不凝换热蒸汽出口通过一根第一不凝气管道17与第二换热器7的换热介质入口相连通。这样设置，强制循环换热器4壳程中的不凝气通过该第一不凝气管道17进入第二换热器7内，作为第二换热器7的换热介质对第二换热器7内的带晶原料进行加热。

进一步地，第二换热器7的换热介质出口还通过一根第二换热介质出口管18与第一换热器6的换热介质入口相连通。不凝气在通过第二换热器7对带晶原料进行换热后，凝结成仍然具有较高温度的液态水，该液态水通过第二换热介质出口管18进入第一换热器6内，作为第一换热器6的换热介质对第一换热器6内的带晶原料进行加热。第一换热器6的换热介质出口通过一根第一换热介质出口管19与一个冷凝水槽8相连通，第一换热器6内经换热后的换热介质流入冷凝水槽8中进行存储。强制循环换热器4的冷凝水出口通过一根冷凝水排水管20与该冷凝水槽8相连通，强制循环换热器4壳程中蒸汽压缩汽冷凝后形成的水，通过该冷凝水排水管20排出至冷凝水槽8中进行存储。

在本实施例中，该强制循环蒸发装置还包括一个洗气塔9，结晶分离器1的不凝气出口通过一根第二不凝气管道21与该洗气塔9相连通，在该洗气塔9的浓缩液出口连接有一根浓缩液循环管22，该浓缩液循环管22的另一端与洗气塔9的上部相连通，在浓缩液循环管22上还安装有一台真空泵10。如此设置，结晶分离器1内经过蒸发后的不凝气，由真空泵10抽至洗气塔9增压，增压后形成洗气浓缩液和二次蒸汽，洗气浓缩液外排至原料槽5，回收不凝气带走的系统物料。

进一步地，在本实施例中，洗气塔9的二次蒸汽出口还通过一根二次蒸汽出口管23与蒸汽压缩机3的二次蒸汽入口相连通。这样，洗气塔9产生的二次蒸汽通过二次蒸汽出口管23进入蒸汽压缩机3，通过蒸汽压缩机3对二次蒸汽进行压缩，压缩后的高压蒸汽一部分通过换热蒸汽入口管道13进入强制循环换热器4的壳程，作为强制循环换热器4的换热介质对带晶原料进行加热蒸发，另一部分高压蒸汽通过蒸汽压缩汽管道12进入蒸汽喷射泵2的工作蒸汽入口对浓缩液进行蒸汽喷射。

在本实施例中，该强制循环蒸发装置还包括一根鲜蒸汽管道24，该鲜蒸汽管道24与蒸汽压缩汽管道12和换热蒸汽入口管道13相连接，在洗气塔9提供的二次蒸汽的量不足时，可通过该鲜蒸汽管道24向蒸汽喷射泵2和强制循环换热器4的管程通入蒸汽压缩汽。在蒸汽压缩汽管道12上还设置有一个蒸汽喷射泵调节阀组25，用于调节通入蒸汽喷射泵2的蒸汽压缩汽的量。

在本实施例中，该强制循环蒸发装置还包括一个稠厚器26，结晶分离器1的底部浆料出口通过一根浆料出料管27与该稠厚器26相连通，在浆料出料管27上连接有一根浆料循环管28，该浆料循环管28的另一端与结晶分离器1相连通，在浆料出料管27上还安装有一台出料循环泵29。结晶分离器1底部经浓缩后的浆料通过出料循环泵29一部分泵入稠厚器26进行养晶，另一部分泵回结晶分离器1持续结晶；浆料通过稠厚器26沉降分层后，上清液作为母液回收，高浓度浆料通过下部放料，进行固液分离。

本发明的带晶浆料的强制循环蒸发装置的应用方法如下：

带晶原料进入原料槽5，通过原料泵30依次泵入第一换热器6、第二换热器7、结晶分离器1；依次与冷凝水、不凝气、二次蒸汽压缩汽进行换热。

结晶分离器1的浓缩液通过强制循环进液管11进入蒸汽喷射泵2的被抽介质吸入口；蒸汽压缩机3产生的或鲜蒸汽管道24提供的蒸汽压缩汽通过蒸汽压缩汽管道12进入蒸汽喷射泵2的工作蒸汽入口，通过蒸汽压缩汽将浓缩液推动至强制循环换热器4内，浓缩液在强制循环换热器4内与蒸汽压缩汽进行间壁式换热，强制浓缩液蒸发结晶，强制蒸发结晶后的浓缩液再进入到结晶分离器1内，以此循环，对浓缩液进行强制蒸发结晶。

结晶分离器1内蒸发结晶过程产生的不凝气，通过真空泵10抽至洗气塔9，在洗气塔9内完成冷凝。洗气塔9内的浓缩液通过真空泵10泵至原料槽5进行物料回收。洗气塔9产生的二次蒸汽被蒸汽压缩机3抽出，压缩成二次蒸汽压缩汽。该二次蒸汽压缩汽一部分提供给强制循环换热器4的壳程作为换热介质，一部分提供给蒸汽喷射泵2。在强制循环换热器4的壳程下部产生的冷凝水通过冷凝水排水管20进入到冷凝水槽8中；强制循环换热器4的壳程产生的不凝气，通过第一不凝气管道17进入第二换热器7作为换热介质。第二换热器7产生的冷凝水进入第一换热器6作为换热介质，换热后的冷凝水进入冷凝水槽8。当冷凝水槽8内的液位到达高位预警后，通过冷凝水泵泵去厂区收集槽。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，包括：

结晶分离器（1），所述结晶分离器（1）的下部设有浓缩液出口；

蒸汽喷射泵（2），所述蒸汽喷射泵（2）的被抽介质吸入口通过一强制循环进液管（11）与所述浓缩液出口相连通；

蒸汽压缩机（3），所述蒸汽压缩机（3）的蒸汽压缩汽出口通过一蒸汽压缩汽管道（12）与所述蒸汽喷射泵（2）的工作蒸汽入口相连通；

强制循环换热器（4），所述蒸汽喷射泵（2）的排出口与所述强制循环换热器（4）的进料口相连通，所述强制循环换热器（4）的出料口与所述结晶分离器（1）相连通。

2.根据权利要求1所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，所述蒸汽压缩机（3）的蒸汽压缩汽出口还通过一换热蒸汽入口管道（13）与所述强制循环换热器（4）的换热蒸汽入口相连通。

3.根据权利要求2所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，还包括原料槽（5）、第一换热器（6）和第二换热器（7），所述原料槽（5）通过一第一原料入口管（14）与所述第一换热器（6）的进料口相连通，所述第一换热器（6）的出料口通过一第一原料出口管（15）与所述第二换热器（7）的进料口相连通，所述第二换热器（7）的出料口通过一第二原料入口管（16）与所述结晶分离器（1）相连通。

4.根据权利要求3所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，所述强制循环换热器（4）的不凝换热蒸汽出口通过一第一不凝气管道（17）与所述第二换热器（7）的换热介质入口相连通。

5.根据权利要求4所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，所述第二换热器（7）的换热介质出口通过一第二换热介质出口管（18）与所述第一换热器（6）的换热介质入口相连通，所述第一换热器（6）的换热介质出口通过一第一换热介质出口管（19）与一冷凝水槽（8）相连通；所述强制循环换热器（4）的冷凝水出口通过一冷凝水排水管（20）与所述冷凝水槽（8）相连通。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，还包括一洗气塔（9），所述结晶分离器（1）的不凝气出口通过一第二不凝气管道（21）与所述洗气塔（9）相连通，所述洗气塔（9）的浓缩液出口连接一浓缩液循环管（22），所述浓缩液循环管（22）的另一端与所述洗气塔（9）的上部相连通，所述浓缩液循环管（22）上安装一真空泵（10）。

7.根据权利要求6所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，所述洗气塔（9）的二次蒸汽出口通过一二次蒸汽出口管（23）与所述蒸汽压缩机（3）的二次蒸汽入口相连通。

8.根据权利要求1~5中任意一项所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，还包括一鲜蒸汽管道（24），所述鲜蒸汽管道（24）与所述蒸汽压缩汽管道（12）相连接；所述蒸汽压缩汽管道（12）上设有一蒸汽喷射泵调节阀组（25）。

9.根据权利要求1~5中任意一项所述的带晶浆料的强制循环蒸发装置，其特征在于，还包括一稠厚器（26），所述结晶分离器（1）的底部浆料出口通过一浆料出料管（27）与所述稠厚器（26）相连通，所述浆料出料管（27）上连接一浆料循环管（28），所述浆料循环管（28）的另一端与所述结晶分离器（1）相连通，所述浆料出料管（27）上安装一出料循环泵（29）。

10.一种带晶浆料的强制循环蒸发方法，其特征在于，采用如权利要求1~9中任意一项所述的强制循环蒸发装置对带晶浆料进行强制循环蒸发，所述强制循环蒸发方法包括：

结晶分离器（1）内的浓缩液通过强制循环进液管（11）进入蒸汽喷射泵（2）的被抽介质吸入口，蒸汽压缩机（3）产生的蒸汽压缩汽通过蒸汽压缩汽管道（12）进入蒸汽喷射泵（2）的工作蒸汽入口，通过蒸汽喷射泵（2）将浓缩液推动至强制循环换热器（4），浓缩液在强制循环换热器（4）内与换热蒸汽进行换热，对浓缩液进行强制蒸发结晶，经强制蒸发结晶后的浓缩液再次进入结晶分离器（1）内。

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