CN114917616A - 一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，包括混合溶解罐、冷却箱和风冷箱，所述冷却箱内设置有冷凝盘管，冷凝盘管的一端与混合溶解罐的底部连通，另一端贯穿风冷箱的外壁向内水平延伸；所述混合溶解罐的上端一侧连通有进料管，进料管的外部套接有预热夹套，所述预热夹套的底部一侧通过预热管道与冷却箱的上端连接，所述预热夹套的上端一侧通过预热回流管与冷却箱的底部连接。本发明克服了现有技术的不足，设计合理，硝酸钾成品溶液能够充分混合，且采用双模式冷却降温处理，提高结晶效率，具有较高的社会使用价值和应用前景。

Description

一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置及方法
技术领域
本发明涉及硝酸钾生产技术领域，尤其涉及一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置及方法。
背景技术
硝酸钾是一种重要的无机化工产品，工业硝酸钾主要用来制造黑色火药、烟花炮竹、火柴、玻璃制品及光学玻璃等，农用硝酸钾是一种高品质复合肥料，长期以来，硝酸钾市场供不应求，属于紧缺产品。而硝酸钾在化工生产中多为硝酸钾溶液，硝酸钾高温易分解，故冷却结晶的方式获得的硝酸钾晶体比蒸发结晶的方式获得的要多。
国内硝酸钾生产方法主要有：硝酸钠-氯化钾转化法，将硝酸钠和氯化钾混合，边蒸发边析出氯化钠，分离出氯化钠；将母液适当稀释，防止析出钠盐，再冷却到5℃左右，析出产品硝酸钾，粗品经离心过滤洗涤后，即得到硝酸钾，产品经重结晶可得工业级硝酸钾，缺点是硝酸钠价格较高且资源紧张，副产氯化钠利用价值和经济价值都较低，另外由于杂质在母液中的积累，母液还需定期排放，对硝酸钾的产率也有影响。硝酸铵-氯化钾转化法，由硝酸铵和氯化钾反应生成硝酸钾和副产物氯化铵，反应后溶液由氯化钾、硝酸铵、硝酸钾、氯化铵组成，当温度降低时，混合溶液中硝酸钾含量大，结晶区增大，选择合理的设备，降低温度可使溶液中硝酸钾大部分结晶出来，而达到分离硝酸钾目的，该设备存在杂质积累的问题，主要杂质为氯化钾中的氯化钠，但可随副产物氯化铵结晶出来。
我国硝酸钾生产方法，采用的传统冷却结晶方法主要有自然冷却结晶、夹套冷却结晶、蛇管冷却结晶、喷雾冷却结晶、自冷冷却结晶，无论哪种冷却方式，如果硝酸钾成品溶液未充分混合的话，结晶后的硝酸钾成分也无法达到预期的化学使用效果，如何在避免在结晶前硝酸钾的混合容纳积蓄沉淀，影响成品的硝酸钾质量的问题亟待解决。
现有的硝酸钾结晶真空冷却装置无法进行很好的排料，硝酸钾结晶之后难免会粘附于内壁上，如果不处理长时间的累积不仅导致资源的浪费，而且后期的清理过程也较为麻烦，使得装置的维护成本过高。
于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置及方法，以期达到更具有实用价值的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，包括混合溶解罐、冷却箱和风冷箱，所述冷却箱内设置有冷凝盘管，冷凝盘管的一端与混合溶解罐的底部连通，另一端贯穿风冷箱的外壁向内水平延伸；
所述混合溶解罐的上端一侧连通有进料管，进料管的外部套接有预热夹套，所述预热夹套的底部一侧通过预热管道与冷却箱的上端连接，所述预热夹套的上端一侧通过预热回流管与冷却箱的底部连接，预热管道的管路上设置有压缩机，预热回流管的管路上设置有膨胀阀，利用压缩机将循环的换热介质抽出，换热介质被压缩机压缩成高温高压换热介质，高温高压换热介质被压入预热夹套内，预热夹套对进料进行预热，之后进入膨胀阀，膨胀阀将高温高压的换热介质通过其节流变成低温低压的换热介质，低温低压换热介质进入预热回流管进入冷却箱内实现循环，并对冷凝盘管内的混合溶液进行快速冷却降温。
优选的，所述冷凝盘管的管路上设置有喷射泵，所述冷凝盘管向风冷箱内延伸端的底部均匀分布有若干组喷雾头。
优选的，所述风冷箱的两侧壁分别垂直设有喷管，喷管朝向风冷箱的一侧均匀分布有若干组喷孔，喷孔贯穿风冷箱的侧壁向内延伸；所述喷管的外壁一侧通过风冷管道连接有冷风机。
优选的，所述风冷箱的内部靠近底端位置固定有结晶板，风冷箱的一侧固定连接有收纳箱，收纳箱的底端固定安装有推杆电机，推杆电机的输出轴通过连接板固定有驱动横杆，驱动横杆靠近风冷箱的一端活动延伸至收纳箱内且固定连接有第一抽结晶管，第一抽结晶管远离风冷箱的一端活动延伸至收纳箱的外部，第一抽结晶管的另一端延伸至风冷箱内部结晶板的上方。
优选的，所述第一抽结晶管延伸至风冷箱内部的一端靠近底部转动安装有第二抽结晶管，且靠近顶端位置固定安装有第一旋转电机，第一抽结晶管与第二抽结晶管连通，第一旋转电机的输出轴与第二抽结晶管固定连接。
优选的，所述第二抽结晶管的底端设有多个抽吸口，第二抽结晶管的底端还固定安装有毛刷，毛刷与结晶板的顶端接触。
优选的，所述混合溶解罐的内腔设置有混合机构，混合机构的下方设有滤网，混合溶解罐的外壁套接有加热夹套，加热夹套的上下端分别连通有进口和出口。
一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却的方法，包括以下步骤：
S：待结晶的混合溶液经进料管进入混合溶解罐；
S：此时启动混合机构对混合溶液进行充分搅拌，避免在结晶前硝酸钾的混合容纳积蓄沉淀，影响成品的硝酸钾质量；
与此同时，混合溶解罐外部的加热夹套对其进行加热，从而加速溶解，经充分搅拌混合的溶液经滤网的初步过滤后进入冷凝盘管冷却降温；
S：冷却箱内的换热介质经换热后逐渐升温，并通过预热管道进入预热夹套对进料进行预热，预热后换热介质逐渐降温，再经预热回流管进入冷却箱内实现循环；
S：在喷射泵的作用下，初步冷却的溶液经喷雾头以喷雾状向风冷箱内喷出，此时启动冷风机，并依次经过风冷管道、喷管和喷孔喷向雾化后的溶液，从而加强冷却降温效果；
S：当溶液达到冷却结晶温度后，在结晶板上析出硝酸钾晶体，并通过第一抽结晶管向外抽出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置冷却箱和风冷箱，在液体冷却和风冷双模式作用下，对混合溶液进行降温处理，并通过冷却箱内的换热介质进行换热，从而既实现对冷凝盘管内的溶液降温，又能对预热夹套内的进料进行预热，使得能量得到充分利用，节能降耗。
2、本发明通过推杆电机缩短能够带动第一抽结晶管向右移动，使得第一抽结晶管能够移动至风冷箱的内部将结晶板顶端的结晶抽出，在结晶过程中，推杆电机能够伸长带动第一抽结晶管向左移动收纳至收纳箱的内部，从而不会影响结晶的形成。
3、本发明通过第一旋转电机能够带动第二抽结晶管转动，使得抽吸口能够不断的改变相对于结晶板的位置，使得抽吸口能够覆盖结晶板顶端整个面积，不会产生无法覆盖的死角，且毛刷能够跟随第二抽结晶管转动，能够将结晶板顶端粘黏的结晶扫起，使得结晶抽吸更加容易，不易发生残留。
4、本发明中结晶完成后开启第二旋转电机，第二旋转电机带动凸轮转动时能够间歇的向上顶动升降板，配合配重块重力的作用，能够达到带动升降板升降往复运动的效果，进而能够带动竖杆升降往复运动，竖杆在最低点位置时，竖杆的顶端与结晶板的顶端齐平，使得结晶板表面保持平整，当结晶完成后竖杆上下往复运动能够带动结晶板表面结晶脱离结晶板的表面，能够进一步防止结晶粘黏在结晶板的表面无法从第一抽结晶管吸出。
综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，硝酸钾成品溶液能够充分混合，且采用双模式冷却降温处理，提高结晶效率，具有较高的社会使用价值和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的风冷箱下半部分放大剖视图。
图3为本发明的第二抽结晶管伸入至风冷箱内部状态下结构示意图。
图4为本发明的第二抽结晶管收入至收纳箱内部状态下结构示意图。
图5为本发明的结晶板俯视图。
图中：混合溶解罐1、加热夹套11、进料管12、混合机构13、滤网14、冷却箱2、冷凝盘管3、风冷箱4、喷管41、喷孔42、风冷管道43、冷风机44、结晶板45、升降板46、竖杆47、第二旋转电机48、凸轮49、预热夹套5、预热管道51、预热回流管52、喷射泵6、喷雾头7、配重块8、收纳箱9、推杆电机91、驱动横杆92、第一抽结晶管93、第一旋转电机94、第二抽结晶管95、抽吸口96、毛刷97。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，包括混合溶解罐1、冷却箱2和风冷箱4，冷却箱2内设置有冷凝盘管3，冷凝盘管3的一端与混合溶解罐1的底部连通，另一端贯穿风冷箱4的外壁向内水平延伸，冷凝盘管3的管路上设置有喷射泵6，冷凝盘管3向风冷箱4内延伸端的底部均匀分布有若干组喷雾头7；混合溶解罐1的上端一侧连通有进料管12，进料管12的外部套接有预热夹套5，预热夹套5的底部一侧通过管道与冷却箱2的上端连接，预热夹套5的上端一侧通过管道与冷却箱2的底部连接。
风冷箱4的两侧壁分别垂直设有喷管41，喷管41朝向风冷箱4的一侧均匀分布有若干组喷孔42，喷孔42贯穿风冷箱4的侧壁向内延伸；喷管41的外壁一侧通过风冷管道43连接有冷风机44；在喷射泵6的作用下，初步冷却的溶液经喷雾头7以喷雾状向风冷箱4内喷出，此时启动冷风机44，并依次经过风冷管道43、喷管41和喷孔42喷向雾化后的溶液，从而加强冷却降温效果。
实施例2
参照图1-5，本实施例与实施例1的区别在于，风冷箱4的内部靠近底端位置固定有结晶板45，风冷箱4的一侧固定连接有收纳箱9，收纳箱9的底端固定安装有推杆电机91，推杆电机91的输出轴通过连接板固定有驱动横杆92，驱动横杆92靠近风冷箱4的一端活动延伸至收纳箱9内且固定连接有第一抽结晶管93，第一抽结晶管93通过气压差抽吸结晶，第一抽结晶管93远离风冷箱4的一端活动延伸至收纳箱9的外部，第一抽结晶管93的另一端延伸至风冷箱4内部结晶板45的上方，推杆电机91缩短能够带动第一抽结晶管93向右移动，使得第一抽结晶管93能够移动至风冷箱4的内部将结晶板45顶端的结晶抽出，在结晶过程中，推杆电机91能够伸长带动第一抽结晶管93向左移动收纳至收纳箱9的内部，从而不会影响结晶的形成。
实施例3
参照图1-5，本实施例与实施例2的区别在于，第一抽结晶管93延伸至风冷箱4内部的一端靠近底部转动安装有第二抽结晶管95，且靠近顶端位置固定安装有第一旋转电机94，第一抽结晶管93与第二抽结晶管95连通，第一旋转电机94的输出轴与第二抽结晶管95固定连接，第二抽结晶管95的底端设有多个抽吸口96，第二抽结晶管95的底端还固定安装有毛刷97，毛刷97与结晶板45的顶端接触，第一旋转电机94能够带动第二抽结晶管95转动，使得抽吸口96能够不断的改变相对于结晶板45的位置，使得抽吸口96能够覆盖结晶板45顶端整个面积，不会产生无法覆盖的死角，且毛刷97能够跟随第二抽结晶管95转动，能够将结晶板45顶端粘黏的结晶扫起，使得结晶抽吸更加容易，不易发生残留。
实施例3
参照图1-5，本实施例与实施例2的区别在于，风冷箱4的内部位于结晶板45的下方活动安装有升降板46，升降板46的顶端固定连接有多个竖杆47，结晶板45上开设有多个与竖杆47一一对应的圆孔，竖杆47的顶端延伸至圆孔内，风冷箱4的外壁上固定安装有第二旋转电机48，第二旋转电机48的输出轴延伸至风冷箱4的内部且固定连接有凸轮49，凸轮49与升降板46的底端接触，升降板46的底端固定安装有配重块8，结晶完成后开启第二旋转电机48，第二旋转电机48带动凸轮49转动时能够间歇的向上顶动升降板46，配合配重块8重力的作用，能够达到带动升降板46升降往复运动的效果，进而能够带动竖杆47升降往复运动，竖杆47在最低点位置时，竖杆47的顶端与结晶板45的顶端齐平，使得结晶板45表面保持平整，当结晶完成后竖杆47上下往复运动能够带动结晶板45表面结晶脱离结晶板45的表面，防止结晶粘黏在结晶板45的表面无法从第一抽结晶管93吸出。
其他未描述结构参照实施例1。
实施例4
一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却的方法，包括以下步骤：
S1：待结晶的混合溶液经进料管12进入混合溶解罐1；
S2：此时启动混合机构13对混合溶液进行充分搅拌，避免在结晶前硝酸钾的混合容纳积蓄沉淀，影响成品的硝酸钾质量；
与此同时，混合溶解罐1外部的加热夹套11对其进行加热，从而加速溶解，经充分搅拌混合的溶液经滤网14的初步过滤后进入冷凝盘管3冷却降温；
S3：冷却箱2内的换热介质经换热后逐渐升温，并通过预热管道51进入预热夹套5对进料进行预热，预热后换热介质逐渐降温，再经预热回流管52进入冷却箱2内实现循环；
S4：在喷射泵6的作用下，初步冷却的溶液经喷雾头7以喷雾状向风冷箱4内喷出，此时启动冷风机44，并依次经过风冷管道43、喷管41和喷孔42喷向雾化后的溶液，从而加强冷却降温效果；
S5：当溶液达到冷却结晶温度后，在结晶板45上析出硝酸钾晶体，并通过第一抽结晶管93向外抽出。
换热介质为导热硅脂，导热硅脂是目前应用最广泛的一种导热介质，它是以硅油为原料，并添加增稠剂等填充剂，在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物，该物质有一定的黏稠度，没有明显的颗粒感。导热硅脂的工作温度一般在-50℃～180℃，它具有不错的导热性、耐高温、耐老化和防水特性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，包括混合溶解罐（1）、冷却箱（2）和风冷箱（4），其特征在于：所述冷却箱（2）内设置有冷凝盘管（3），冷凝盘管（3）的一端与混合溶解罐（1）的底部连通，另一端贯穿风冷箱（4）的外壁向内水平延伸；
所述混合溶解罐（1）的上端一侧连通有进料管（12），进料管（12）的外部套接有预热夹套（5），所述预热夹套（5）的底部一侧通过预热管道（51）与冷却箱（2）的上端连接，所述预热夹套（5）的上端一侧通过预热回流管（52）与冷却箱（2）的底部连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述冷凝盘管（3）的管路上设置有喷射泵（6），所述冷凝盘管（3）向风冷箱（4）内延伸端的底部均匀分布有若干组喷雾头（7）。
3.根据权利要求1所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述风冷箱（4）的两侧壁分别垂直设有喷管（41），喷管（41）朝向风冷箱（4）的一侧均匀分布有若干组喷孔（42），喷孔（42）贯穿风冷箱（4）的侧壁向内延伸；所述喷管（41）的外壁一侧通过风冷管道（43）连接有冷风机（44）。
4.根据权利要求1所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述风冷箱（4）的内部靠近底端位置固定有结晶板（45），风冷箱（4）的一侧固定连接有收纳箱（9），收纳箱（9）的底端固定安装有推杆电机（91），推杆电机（91）的输出轴通过连接板固定有驱动横杆（92）。
5.根据权利要求4所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述驱动横杆（92）靠近风冷箱（4）的一端活动延伸至收纳箱（9）内且固定连接有第一抽结晶管（93），第一抽结晶管（93）远离风冷箱（4）的一端活动延伸至收纳箱（9）的外部，第一抽结晶管（93）的另一端延伸至风冷箱（4）内部结晶板（45）的上方。
6.根据权利要求5所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述第一抽结晶管（93）延伸至风冷箱（4）内部的一端靠近底部转动安装有第二抽结晶管（95），且靠近顶端位置固定安装有第一旋转电机（94），第一抽结晶管（93）与第二抽结晶管（95）连通，第一旋转电机（94）的输出轴与第二抽结晶管（95）固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述第二抽结晶管（95）的底端设有多个抽吸口（96），第二抽结晶管（95）的底端还固定安装有毛刷（97），毛刷（97）与结晶板（45）的顶端接触。
8.根据权利要求1所述的一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于：所述混合溶解罐（1）的内腔设置有混合机构（13），混合机构（13）的下方设有滤网（14），混合溶解罐（1）的外壁套接有加热夹套（11），加热夹套（11）的上下端分别连通有进口和出口。
9.一种基于硝酸钾生产用双模式高效冷却的方法，采用如权利要求1-8任意一项所述的基于硝酸钾生产用双模式高效冷却装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1：待结晶的混合溶液经进料管（12）进入混合溶解罐（1）；
S2：此时启动混合机构（13）对混合溶液进行充分搅拌，避免在结晶前硝酸钾的混合容纳积蓄沉淀，影响成品的硝酸钾质量；
与此同时，混合溶解罐（1）外部的加热夹套（11）对其进行加热，从而加速溶解，经充分搅拌混合的溶液经滤网（14）的初步过滤后进入冷凝盘管（3）冷却降温；
S3：冷却箱（2）内的换热介质经换热后逐渐升温，并通过预热管道（51）进入预热夹套（5）对进料进行预热，预热后换热介质逐渐降温，再经预热回流管（52）进入冷却箱（2）内实现循环；
S4：在喷射泵（6）的作用下，初步冷却的溶液经喷雾头（7）以喷雾状向风冷箱（4）内喷出，此时启动冷风机（44），并依次经过风冷管道（43）、喷管（41）和喷孔（42）喷向雾化后的溶液，从而加强冷却降温效果；
S5：当溶液达到冷却结晶温度后，在结晶板（45）上析出硝酸钾晶体，并通过第一抽结晶管（93）向外抽出。
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