CN115364528A - 一种稠厚器及其固液分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工工业设备技术领域，具体为一种稠厚器，包括筒体、排料口、上进料管和下进料法兰管，上进料管和下进料法兰管分别从筒体口部和筒体下部侧端向筒体内同时注入晶浆原液和清液，上进料管和下进料法兰管的进料方式分别为间歇式进料和持续性进料；排料口一侧设有进气口，筒体上部还设有溢流口和承接溢流口处所流出清液的清液罐。本方案中的稠厚器通过上、下进料法兰管同时进料，使得上端进入的晶浆与下端进入的清液混合，再配合进气口处的脉冲曝气对筒体内进行扰动而使得晶浆在筒体内形成流化态，可防止底部沉积堵塞，减少了大型功率搅拌设备的使用，节能省电。本发明还提供了一种稠厚器的固液分离方法。

Description

一种稠厚器及其固液分离方法

技术领域

本发明涉及一种稠厚器及其固液分离方法，属于化工工业设备技术领域。

背景技术

稠厚器又称增浓器或增稠器，是现代工业生产生活中重要的固液分离设备，其主要是利用重力沉降原理从低浓度的半成品晶浆中分离出固体，具有生产连续、加工的沉淀物浓度均匀及脱水性好等优点，多用于蒸发结晶环节、污水、煤泥水处理等场景中，也可用作无机盐的洗涤精制设备，在工业发展中发挥着重要的作用。现有技术中，有如下专利涉及稠厚器：

1、专利号为“201510062554.9”，专利名称为“一种稠厚器”的发明专利，该专利中的稠厚器将晶浆沿内筒体内壁切线方向高速射入的进料口，通过遮挡通防止晶桨飞溅，通过二次蒸汽搅拌晶桨；该稠厚器结构紧凑，操作简单，拆卸清洗方便，同时去除了现有设备中大功率的变频搅拌装置，既节省投资又能取得较好的节能效果。

但该稠厚器中二次蒸汽的入口在其上部位置，无法解决稠厚器底部的沉积及排放口堵塞的问题，且清液无法排除。

2、专利号为“202020826691.1”，专利名称为“一种蒸发结晶用稠厚器”的发明专利，通过设置内筒体、外筒体等部件构成了可循环降温的螺旋水槽，可增加冷却水在内筒体和外筒体之间的停留时间，大幅提高装置的降温效果；同时，通过搅拌杆、搅拌块、疏松杆等部件的设置，可有效解决物料因浓度过高结晶黏壁甚至堵塞出料管的情况。

但该专利中的稠厚器包括多个搅拌部件，将给动力设备带来额外的检修频次和能源消耗，不利于节能减排。

综上所述，如何设计一种即节能减排，同时又可有效解决物料堵塞问题的稠厚器及该种稠厚器的固液分离方法，是当下亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供的稠厚器，通过上、下同时进料的方式，使得上端进入的晶浆与下端进入的清液充分混合，再使用脉冲曝气方式从进气口处冲气以对筒体内进行扰动，无需使用大功率搅拌设备即可实现筒体内晶浆的均匀混合，还可防止底部沉积堵塞。本发明还提供了一种稠厚器的固液分离方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种稠厚器，包括筒体、位于筒体上端口部的上端盖和连通于筒体下部的排料口，筒体上设有同时进料的上进料部和下进料口；上进料部从筒体口部向筒体内注入晶浆原液，下进料口从筒体下部侧端向筒体内注入清液；通过上进料部和下进料口处同时注入的晶浆原液和清液使得筒体内的晶浆形成流化态；排料口位于筒体下部与下进料口相对的一侧，排料口一侧设有进气口；筒体上部还设有溢流口。

优选的，筒体从上至下依次包括流化区和沉降区，溢流口位于流化区的上筒壁上部且流化区内的晶浆处于流化态；沉降区的中筒壁为从流化区朝下内径逐渐缩小的缩径式锥壁结构，沉降区内的晶浆处于固态的晶粒状；下进料口从中筒壁处向筒体内持续性注入清液，排料口和进气口均位于中筒壁上与下进料口相对的一侧。

优选的，上进料部包括多个与上端盖连通且延伸至流化区内的上进料管，上进料部采用间歇式进料方式通过上进料管向筒体内注入晶浆原液；上进料部和下进料口分别由上口进料阀和清液进料阀二进行控制；上口进料阀通过进料泵进行控制。

优选的，溢流口处在上筒壁内侧设有溢流堰，溢流口下方设有承接溢流口内所流出清液的清液罐，清液罐与清液进料阀二之间设有清液进料阀一和工作泵，通过清液进料阀一、工作泵和清液进料阀二共同控制下进料口处清液的注入。

优选的，筒体下部设有与进气口连通的曝气装置，曝气装置连接热氮气或二次蒸汽并通过脉冲曝气的方式冲击筒体内的晶浆。

优选的，中筒壁下部的内壁上设有曝气装置，曝气装置包括与进气口连通的曝气总管和与曝气总管连通的多个曝气支管；曝气总管与曝气支管的连接处、相邻曝气支管的连接处均设有向筒体内曝气的曝气盘。

优选的，上进料管包括垂直均布的4-8个且管径尺寸为40-100mm；中筒壁下部连通有下进料法兰管，下进料法兰管的口部为下进料口；下进料法兰管的管径为50-80mm。

优选的，筒体外侧设有蒸馏水罐，蒸馏水罐和工作泵之间设有蒸馏水阀，工作泵与中筒壁下部的下筒壁之间设有清洗阀；下筒壁的下方为排空口，排空口由排空阀控制。

一种稠厚器的固液分离方法，采用上述稠厚器进行固液分离，包括如下步骤：

S1：开启进料泵和上口进料阀，晶浆原液通过上进料管流入筒体内；

S2：开启清液进料阀一、工作泵和清液进料阀二；

S3：当液面到达溢流口下部40-60cm时，开启进气口向筒体内冲入热氮气或二次蒸汽；

S4：流化区上部的清液依次经溢流堰和溢流口流入清液罐内；清液依次经清液进料阀一、工作泵和清液进料阀二从下进料口处流入筒体内；

S5：当液面至溢流堰下部8-12cm时，关闭进气口和上口进料阀，并保持下进料口持续向筒体内注入清液；

S6：稳定运行10-30min后，打开排料口，将筒体内的晶粒从排料口处排至离心机内；

S7：当排至液面下30-50cm后，重新开启上口进料阀和进气口，不断循环。

优选的，下进料口出现晶粒堵塞沉积时，关闭进料泵、上口进料阀、清液进料阀一、清液进料阀二，开启蒸馏水阀、工作泵和清洗阀，通过蒸馏水罐内的蒸馏水结合进气口处气体的扰动对稠厚器底部的沉积物进行冲洗。

本发明的有益效果是:

1、本发明的稠厚器，通过下进料法兰管与上进料管同时进料，通过下进料法兰管向筒体内注入清液，通过上进料管向筒体内注入晶浆原液，可使得晶桨均匀混合并形成流化态的晶桨流化区，与传统的重力沉降方式相比，流化区内的流化态晶浆可促进晶粒聚集和生长。

2、本发明通过脉冲曝气方式从出气管处向筒体内冲气，脉冲曝气方式不会产生大量气泡，同时脉冲曝气方式可起到气浮效果，以将晶浆中的油类物质漂浮于上表面，便于定期清除；且脉冲曝气既能满足晶粒聚集又能满足晶粒沉降；同时通过下进料法兰管源源不断的向筒体内持续性进料，可对晶粒沉降区造成扰动，避免晶粒在筒体底部沉积，防止晶粒堵塞排空口，同时可防止晶浆在筒体底部沉积堵塞。

3、本发明中的进气口连接热氮气进行脉冲曝气，通过热氮气脉冲冲击晶桨，氮气属于惰性气体，不会与晶浆产生化学反应；当不具备氮气条件时，还可采用二次蒸汽，二次蒸汽比较纯净，不会给系统带来新的杂质。

4、本发明中的稠厚器无需实用大型功率的搅拌设备，结构简单，可节省投资和电能损耗，也可减少后期的设备维护成本。

附图说明

图1为稠厚器的整体结构示意图。

图2为上端盖的结构示意图。

图3为曝气装置的结构示意图。

附图标记为：1、进料泵；2、上口进料阀；3、溢流堰；4、溢流口；5、流化区；6、中筒壁；7、排料口；8、进气口；9、清液罐；10、曝气装置；11、排空口；12排空阀；13、清液进料阀一；14、工作泵；15、清洗阀；16、清液进料阀二；17、下进料法兰管；18、下进料口；19、沉降区；20、上筒壁；21、上进料管；22、蒸馏水罐；23、蒸馏水阀；24、镂空人口；25、上端盖；26、下筒壁；101、曝气盘；102、曝气支管；103、曝气总管；104、固定件；105、曝气座。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明的实施例做详细说明：

一种稠厚器，如图1所示，包括筒体11，筒体11从上至下依次包括流化区5和沉降区19，流化区5内的晶浆处于流化态，沉降区19内的晶浆处于固态的晶粒状，当筒体11底部发生堵塞现象时通过筒体11底部的排空口11进行清理；流化区5的筒壁为上筒壁20，上筒壁20为柱状筒结构，沉降区19的筒壁为中筒壁6，中筒壁6下方为下筒壁26，中筒壁6为从流化区5朝向下方下筒壁26内径逐渐缩小的缩径式锥壁结构，便于晶粒的排出，防止筒体11内堵塞；排空口11位于下筒壁26的下方。

筒体11上端口部设有上端盖25，筒体11上包括上进料部，上进料部包括多个与上端盖25连通且延伸至流化区5内的上进料管21，上进料管21的进料由上口进料阀2和进料泵1进行控制；上进料管21包括均布的4-8个，上进料管21的管径尺寸为40-100mm，上进料管21的出料口处与沉降区19相隔30-50cm，本实施例中的上进料管21优选设置4个且管径尺寸优选为50mm，本领域技术人员也可根据需要设置其他数量和尺寸的上进料管21；上进料部采用间歇式进料方式通过上进料管21向筒体11内垂直注入晶浆原液；上端盖25上还设有镂空人孔24，通过镂空人孔24既便于查看稠厚器的内部状态，也便于筒体11内的气体溢出。

筒体11上部还设有溢流口4，溢流口4位于流化区5的上筒壁20上部，溢流口4处在上筒壁20内侧设有整圈溢流堰3，通过溢流堰3防止上表面的细晶粒流失；溢流口4下方设有承接溢流口4内所流出清液的清液罐9。

筒体11的中筒壁6上设有与上进料管21同时进料的下进料口18，下进料口18从筒体11下部的中筒壁6侧端向筒体11内持续性进入清液，通过上进料部和下进料口18处同时注入的晶浆原液和清液使得筒体11内的晶浆形成流化态；中筒壁6下部连通有下进料法兰管17，下进料法兰管17的口部为下进料口18；下进料法兰管17朝向斜上方倾斜进料且下进料法兰管17的管径为50-80mm，优选为60mm；下进料口18由清液进料阀二16进行控制，清液罐9与清液进料阀二16之间设有清液进料阀一13和工作泵14，通过清液进料阀一13、工作泵14和清液进料阀二16共同控制下进料口18处清液的注入；如图1中S处所示，清液罐9内的清液一部分经工作泵14和清液进料阀二16流入筒体11内，另一部分清液在S处的前端被蒸发。

筒体11下部的中筒壁6上连通有排料口7，排料口7位于与下进料口18相对的一侧且位于溢流口4一侧的下方，排料口7一侧还设有使油类物质漂浮的进气口8，进气口8处朝向斜上方往筒体11内充气，具体为进气口8连接热氮气并通过脉冲曝气的方式冲击筒体11内的晶浆，当不具备氮气条件时，进气口8还可连接二次蒸汽冲击筒体11内的晶浆，既能满足晶粒聚集又能满足晶粒沉降。

筒体11下部设有与进气口8连通的曝气装置10，曝气装置10连接热氮气或二次蒸汽并通过脉冲曝气的方式冲击筒体11内的晶浆；如图1和图3所示，中筒壁6下部的内壁上设有曝气装置10，曝气装置10包括圆盘状的曝气座105，曝气座105上设有固定件104，曝气座105通过固定件104螺纹连接在中筒壁6上并位于进气口8的上方，螺纹连接方式可便于曝气装置10的安装和拆卸，便于更换、维修和清洗；曝气装置10还包括与进气口8连通的曝气总管103和与曝气总管103连通的多个曝气支管102；曝气总管103与曝气支管102的连接处、相邻曝气支管102的连接处均设有向筒体11内曝气的曝气盘101，曝气盘101上设有多个曝气头；曝气总管103位于曝气座105的中心处，曝气支管102在横向和纵向上均匀分布，以保证均匀曝气；曝气支管102之间的间距为20-50cm,曝气头的直径大小为5-15cm，曝气支管102之间的间距较大，可避免对晶粒的聚集产生不良影响；本实施例中曝气装置10的材质为钛合金，耐腐蚀性强；通过上进料部和下进料口18处同时注入的晶浆原液和清液，再结合进气口8处进行脉冲曝气，可使得筒体11内的晶浆形成流化态，同时防止筒体11内的晶体沉降堵塞。

如图1所示，筒体11外侧设有蒸馏水罐22，蒸馏水罐22和工作泵14之间设有蒸馏水阀23，工作泵14与中筒壁6下部的下筒壁26之间设有清洗阀15；清洗阀15和清液进料阀二16均由工作泵14进行控制，可节省成本；下筒壁26的下方为排空口11，排空口11由排空阀12控制。

一种稠厚器的固液分离方法，采用上述稠厚器进行固液分离，包括如下步骤：

S1：开启进料泵1和上口进料阀2，此时晶浆原液通过上进料管21流入筒体11内；

S2：开启清液进料阀一13、工作泵14和清液进料阀二16；

S3：当液面到达溢流口4下部40-60cm时，优选为50cm时，开启进气口8向筒体11内冲入热氮气或二次蒸汽；

S4：流化区5上部的清液依次经溢流堰3和溢流口4流入清液罐9内；清液依次经清液进料阀一13、工作泵14和清液进料阀二16从下进料口18处流入筒体11内；

S5：当液面至溢流堰3下部8-12cm时，优选为10cm时，关闭进气口8和上口进料阀2，并保持下进料口18持续向筒体11内注入清液，保持晶浆整体处于扰动状态；

S6：稳定运行10-30min后，打开排料口7，将筒体11内的晶粒从排料口7处排至离心机内并进行下一步加工操作；

S7：当排至液面下30-50cm后，优选40cm时，重新开启上口进料阀2和进气口8，按照步骤S1-S6，通过上进料管21间歇式进料，下进料法兰管17持续性进料的方式不断循环操作。

同时，当下进料口18出现晶粒堵塞沉积时，关闭进料泵1、上口进料阀2、清液进料阀一13、清液进料阀二16，开启蒸馏水阀23、工作泵14和清洗阀15，通过蒸馏水罐22内的蒸馏水结合进气口8处气体的扰动对稠厚器底部的沉积物进行冲洗。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明内容的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种稠厚器，包括筒体（11）、位于筒体（11）上端口部的上端盖（25）和连通于筒体（11）下部的排料口（7），其特征在于，所述筒体（11）上设有同时进料的上进料部和下进料口（18）；所述上进料部从筒体（11）口部向筒体（11）内注入晶浆原液，所述下进料口（18）从筒体（11）下部侧端向筒体（11）内注入清液；通过上进料部和下进料口（18）同时注入的晶浆原液和清液使得筒体（11）内的晶浆形成流化态；所述排料口（7）位于筒体（11）下部与下进料口（18）相对的一侧，排料口（7）一侧设有进气口（8）；所述筒体（11）上部还设有溢流口（4）。

2.根据权利要求1所述的稠厚器，其特征在于，所述筒体（11）从上至下依次包括流化区（5）和沉降区（19），溢流口（4）位于流化区（5）的上筒壁（20）上部且流化区（5）内的晶浆处于流化态；所述沉降区（19）的中筒壁（6）为从流化区（5）朝下内径逐渐缩小的缩径式锥壁结构，沉降区（19）内的晶浆处于固态的晶粒状；所述下进料口（18）从中筒壁（6）处向筒体（11）内持续性注入清液，所述排料口（7）和进气口（8）均位于中筒壁（6）上与下进料口（18）相对的一侧。

3.根据权利要求2所述的稠厚器，其特征在于，所述上进料部包括多个与上端盖（25）连通且延伸至流化区（5）内的上进料管（21），所述上进料部采用间歇式进料方式通过上进料管（21）向筒体（11）内注入晶浆原液；所述上进料部和下进料口（18）分别由上口进料阀（2）和清液进料阀二（16）进行控制；所述上口进料阀（2）通过进料泵（1）进行控制。

4.根据权利要求3所述的稠厚器，其特征在于，所述溢流口（4）处在上筒壁（20）内侧设有溢流堰（3），所述溢流口（4）下方设有承接溢流口（4）内所流出清液的清液罐（9），所述清液罐（9）与清液进料阀二（16）之间设有清液进料阀一（13）和工作泵（14），通过清液进料阀一（13）、工作泵（14）和清液进料阀二（16）共同控制下进料口（18）处清液的注入。

5.根据权利要求4所述的稠厚器，其特征在于，所述筒体（11）下部设有与进气口（8）连通的曝气装置（10），所述曝气装置（10）连接热氮气或二次蒸汽并通过脉冲曝气的方式冲击筒体（11）内的晶浆。

6.根据权利要求5所述的稠厚器，其特征在于，所述中筒壁（6）下部的内壁上设有曝气装置（10），所述曝气装置（10）包括与进气口（8）连通的曝气总管（103）和与曝气总管（103）连通的多个曝气支管（102）；曝气总管（103）与曝气支管（102）的连接处、相邻曝气支管（102）的连接处均设有向筒体（11）内曝气的曝气盘（101）。

7.根据权利要求6所述的稠厚器，其特征在于，所述上进料管（21）包括垂直均布的4-8个且管径尺寸为40-100mm；所述中筒壁（6）下部连通有下进料法兰管（17），所述下进料法兰管（17）的口部为下进料口（18）；所述下进料法兰管（17）的管径为50-80mm。

8.根据权利要求7所述的稠厚器，其特征在于，所述筒体（11）外侧设有蒸馏水罐（22），所述蒸馏水罐（22）和工作泵（14）之间设有蒸馏水阀（23），所述工作泵（14）与中筒壁（6）下部的下筒壁（26）之间设有清洗阀（15）；下筒壁（26）的下方为排空口（11），所述排空口（11）由排空阀（12）控制。

9.一种稠厚器的固液分离方法，采用权利要求1-8中任一项所述的稠厚器进行固液分离，其特征在于，包括如下步骤：

S1：开启进料泵（1）和上口进料阀（2），晶浆原液通过上进料管（21）流入筒体（11）内；

S2：开启清液进料阀一（13）、工作泵（14）和清液进料阀二（16）；

S3：当液面到达溢流口（4）下部40-60cm时，开启进气口（8）向筒体（11）内冲入热氮气或二次蒸汽；

S4：流化区（5）上部的清液依次经溢流堰（3）和溢流口（4）流入清液罐（9）内；清液依次经清液进料阀一（13）、工作泵（14）和清液进料阀二（16）从下进料口（18）处流入筒体（11）内；

S5：当液面至溢流堰（3）下部8-12cm时，关闭进气口（8）和上口进料阀（2），并保持下进料口（18）持续向筒体（11）内注入清液；

S6：稳定运行10-30min后，打开排料口（7），将筒体（11）内的晶粒从排料口（7）处排至离心机内；

S7：当排至液面下30-50cm后，重新开启上口进料阀（2）和进气口（8），不断循环。

10.根据权利要求9所述稠厚器的固液分离方法，其特征在于，当下进料口（18）出现晶粒堵塞沉积时，关闭进料泵（1）、上口进料阀（2）、清液进料阀一（13）、清液进料阀二（16），开启蒸馏水阀（23）、工作泵（14）和清洗阀（15），通过蒸馏水罐（22）内的蒸馏水结合进气口（8）处气体的扰动对稠厚器底部的沉积物进行冲洗。

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