CN116785739A - 一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，包括外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元，外流管式降膜蒸发器单元包括下封头，下盖板、外流降膜蒸发换热管、膨胀节、蒸发器壳体、定距支撑螺杆、上封头、上盖板、缓冲板、承液板、导流杯及第一支座；种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头、60度折边封头、导流管、罐体、上封头、雾沫挡板、连通管及支座。流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元之间通过泵与管路连接。本发明的外流管式降膜蒸发种晶结晶器，蒸汽走管内流程，被蒸发溶液走管外流程，蒸发器无堵塞，易清洗，与种晶混合汽液分离结晶器联用可以适用大部分无机盐溶液的蒸发与结晶工艺过程。

Description

一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器

技术领域

本发明涉及应用于化工、轻工、冶金、制药、环保等行业高盐废水的蒸发与结晶技术及装备，具体涉及一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器。

背景技术

随着国家与企业对工业废水零排放的重视，在化工、轻工、冶金、制药等工业高盐废水的处理与杂盐固废资源化利用技术中的热浓缩蒸发结晶分离技术起非常重要作用。

目前，蒸发操作单元常用的蒸发器主要有降膜蒸发器、升膜蒸发器、强制循环蒸发器、刮板式蒸发器、甩盘式薄膜蒸发器及列文蒸发器等等，根据热交换元件型式又分管式与板式蒸发器，结晶器单元也是常采用DTB型结晶器，OSLO型结晶器，DP型结晶器等等，这些蒸发器与结晶器基本上可满足高盐废水零排放与杂盐固废分盐重结晶资源化利用的工艺要求，但在生产实践应用中，也存在一些不足，常用的管式蒸发器高盐废水走管内流程，蒸汽走管外流程。有关管式降膜蒸发器的技术提到的管式降膜蒸发器装置专注于蒸发溶液的布液装置，或汽液分离与除沫装置的设计与改进，仍然是蒸汽走管外流程，溶液走管外流程(CN112316457A，CN103272394A，CN103285607A，CN101780341A)；有关蒸发结晶器的技术提到的结晶器均采用了搅拌装置(CN115869644A，CN115970326A)。溶液走管内流程在管内易结垢，特别针对高盐废水，结晶盐易阻塞管路，管内粗糙度大，结垢不易清洗。常用的结晶器也由于结晶过程影响结晶的因素(如溶液过饱和度、温度、PH值、晶浆浓度、结晶时间，晶种的加入，搅拌速度及混合的均匀性等)难以控制，及结晶器结构设计的不合理，也常出现结晶器内壁易析晶产生晶垢，影响结晶效率。

发明内容

针对现有蒸发结晶器存在的上述缺点，本发明提供一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，采用蒸发器单元模块化与种晶混合汽液分离结晶器联接组合设计思路，高盐废水走管外流程，蒸汽走管内流程，可有效避免蒸发器热交换管壁结垢，并易于清洗，种晶混合汽液分离结晶器采用切线进液的方式，其在混合区与晶种高效混合，并避免晶垢的产生。多蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器组合连接可适应不同处理量的高盐废水过饱和溶液的蒸发结晶要求。同时，为满足高盐工业废水的处理与结晶杂盐分盐的技术需求，实现工业废水污染零排放与杂盐固废的资源化利用，针对现有蒸发结晶器存在的蒸发器热交换管壁结垢，难清洗，结晶器内壁易沉析晶垢的缺点，本发明提供一种不易结垢、易清洗外流管式降膜蒸发种晶结晶器。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，包括一个以上的外流管式降膜蒸发器单元、种晶混合汽液分离结晶器单元；外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元通过溶液泵与管路连接。

进一步地，外流管式降膜蒸发器单元由下封头、蒸发器壳体、第一上封头用法兰连接成一个蒸发器整体，形成蒸汽进汽箱、进液导流成膜箱、外流降膜蒸发箱及冷凝水及不凝气体排出箱四个功能区，蒸发器壳体中部设有膨胀节，膨胀节上方设有第一支座，第一支座焊接在蒸发器壳体上。

进一步地，所述第一上封头的顶部设有蒸汽进汽管，侧面设有测压管及法兰；蒸发器壳体内壁设有上盖板；在所述蒸发器壳体上设有液位静压计管口及法兰；所述上盖板侧面设有进液管。

进一步地，进液导流成膜箱包括缓冲板、定距支撑螺杆、承液板、导流杯；承液板设在所述蒸发器壳体的内璧，缓冲板通过定距支撑螺杆固定在承液板的上方，缓冲板的内孔设在上盖板的内孔中；导流杯过渡配合分布安装在承液板分布的内孔中。

进一步地，外流降膜蒸发箱包括换热管、下盖板；换热管上端穿过分布安装的导流杯及穿过上盖板的内孔中；换热管下端设在下盖板的孔中，下盖板设在所述蒸发器壳体的内壁。

进一步地，所述蒸发器壳体上设有压力水清洗管及视镜，清洗与检修人孔与过饱和溶液排出管口及法兰。

进一步地，所述蒸发器壳体设有不凝气体排出管及法兰；下封头底部设有冷凝水出口管及法兰。

进一步地，种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头、60度折边封头、罐体、第二上封头及第二支座；所述球形封头、60度折边封头、罐体依次连接，第二支座同时与60度折边封头、罐体焊接，罐体内部安装有导流管，导流管位于罐体的下半部与形封头之间；第二上封头位于罐体顶部，第二上封头的内部设有雾沫挡板，罐体上设有连通管。

进一步地，所述罐体上设有便于观察的压力水清洗管及视镜，便于检修的人孔。

进一步地，罐体上设有多个过饱和溶液进浆口，过饱和溶液通过进浆口进入导流管。

本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器工作时，高盐废水或杂盐溶液经溶液输送泵泵入外降蒸发器的入口进入溶液进液导流成膜箱的缓冲板上，随缓冲板边缘流入溶液进液导流成膜箱的静压室，在溶液沉浸式导流杯内沿蒸发器加热管外圆导流成膜。加热蒸汽由蒸汽进汽管导入加热蒸汽进汽箱，在进汽箱内均匀分配到蒸发器的加热管内，沿管内经过溶液外流降膜蒸发箱向冷凝水及不凝气体排出箱流动，在溶液外流降膜蒸发箱内管内蒸汽与管外成膜黑液发生热交换，使溶液蒸发浓缩，浓缩后过饱和液由溶液外流降膜蒸发箱的底部排出口由溶液泵经管路切线泵入导流管，从导流管底部流出在结晶器的种晶混合区与来自加入的种晶(依蒸发结晶溶液的成份确定)混合结晶，晶浆由结晶器底部的晶浆排出口排出进离心分离系统，结晶后溶液由泵从结晶器的排出管泵入另一蒸发器单元重蒸发结晶处理。

与现有技术相比，本发明至少能够实现的有益效果如下：

(1)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器采用的外流降膜管式蒸发器单元模块化设计，可多组单元模块与种晶汽液分离结晶器联接配套组合使用以适应不同溶液结晶处理量需求。

(2)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，采用导流杯沉浸式静压布膜，溶液液进液泵与液位静压计连锁控制布膜的静压力，可保证热交换管外圆周溶液布膜均匀稳定。

(3)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器采用的外流降膜管式加热蒸汽走管内流程，待蒸发溶液降膜走管外流程，可减少蒸发器结垢，且蒸发器上设计有压力水清洗口与视镜，可观察蒸发器加热管外结垢情况，以便及时清洗热交换管的外周面，保持加热面的清洁。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器的外流管式降膜蒸发器单元及其压力水冲洗管及视镜放大结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器的外流管式降膜蒸发器及其溶液进液导流成膜箱放大结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器的过饱和溶液种晶混合及汽液分离结晶器结构示意图。

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、完整的描述，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，都是本发明保护的范围。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，包括外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元。外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元通过溶液泵13与管路连接。

本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器是按加热蒸汽走管内流程，蒸发溶液降膜走管外流程。高盐废水或杂盐溶液经溶液从外降膜蒸发器的a1入口泵送入外流管式降膜蒸发器,蒸发后的过饱和溶液从外降膜蒸发器的b1出口排出，通过溶液泵13泵入种晶混合汽液分离结晶器，并与从其k1法兰口加入的晶种混合结晶，晶浆由结晶器底部的晶浆排出口k2、k3由排出进入蒸发结晶工艺流程的离心分离系统，结晶后不饱和溶液由泵从结晶器的排出管b2泵入另一蒸发器单元重蒸发结晶处理。

外流管式降膜蒸发器单元由下封头1、蒸发器壳体5、上封头7用法兰连接成一个蒸发器整体，包括蒸汽进汽箱，进液导流成膜箱，外流降膜蒸发箱及冷凝水及不凝气体排出箱四个功能区。蒸发器壳体5中部设有膨胀节4，膨胀节4上方设有第一支座12，焊接在壳体5上。

蒸汽进汽箱包括所述蒸汽进汽管c1、所述上封头7、所述蒸发器壳体5、上盖板8所构成的区域及安装在所述上封头7上的测压管及法兰e1。其中所述蒸汽进汽管c1安装在上封头7的顶部，测压管及法兰e1安装于上封头7侧面上，所述上封头7与所述蒸发器壳体5通过法兰连接。

进液导流成膜箱包括进液管a1、所述上盖板8、缓冲板9、定距支撑螺杆6、承液板10、导流杯11、所述蒸发器壳体5所构成的区域及安装在蒸发器壳体5上的液位静压计管口及法兰f1。所述进液管a1安装位于所述上盖板8下方所述蒸发器壳体5侧面，所述上盖板8与承液板10焊接在所述蒸发器壳体5的内璧，缓冲板9由定距支撑螺杆6固定在承液板10的上方，导流杯11过渡配合安装在承液板10分布的内孔中。

所述进液缓冲板9可防止进液动压对导流成膜均匀的冲击，进液导流成膜箱内上方设有液位静压计f,可与溶液循环泵联锁控制导流成膜箱内溶液液位稳定，静压的稳定保证了导流杯11沿蒸发换热管3圆周外表面降流成膜的均匀性。

外流降膜蒸发箱包括所述上盖板8、膨胀节4、换热管3、下盖板2、所述蒸发器壳体5所构成区域及安装在蒸发器壳体5上的压力水清洗管M1及视镜N1，清洗与检修人孔L1与过饱和溶液排出管口及法兰b1。所述上盖板8焊接在所述蒸发器壳体5的内壁，换热管3上端穿过分布安装在承液板10内孔的导流杯11及缓冲板9的内孔焊接在上盖板8的内孔中，换热管3下端焊接在下盖板2的孔中，下盖板2焊接在所述蒸发器壳体5的内壁。

不凝气体排出箱包括所述下盖板2、下封头1、所述蒸发器壳体5所构成区域及安装于蒸发器壳体5不凝气体排出管及法兰g及安装于下封头底部的冷凝水出口管及法兰d；所述下盖板2焊接在所述蒸发器壳体5的内壁；所述蒸发器壳体5设有不凝气体排出管及法兰g及安装于下封头底部的冷凝水出口管及法兰d。所述蒸发器壳体5与下封头1通过法兰连接。

如图4所示，种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头14、60度折边封头15、导流管16、罐体17、上封头18、雾沫挡板19、连通管20及第二支座21、法兰(h1、h2)。所述球形封头14与60度折边封头15焊接，60度折边封头15与罐体17的下半部焊接，第二支座21同时与两者焊接，罐体17的下半部与上半部分通过法兰连接，导流管16安装在罐体17内部，罐体17的下半部与形封头14之间，雾沫挡板19焊接在第二上封头18的内部，连通管20通过法兰(h1、h2)及管路与罐体17的下半部与上半部分连接。

罐体17设有多个过饱和溶液进浆口，过饱和容液进浆口成90度或120度设置，进浆口a2与罐体17切线联接，过饱和溶液由溶液泵13沿罐体17内璧切线进入安装在罐体17的内部导流管16的锥形管口内壁。所述导流管16锥形管口与圆管焊接而成的漏斗状导流筒，锥形管口外焊接有法兰。

所述种晶混合汽液分离结晶器单元是一个从下至上依次由排晶区，种晶混合及晶体成长区，过饱和溶液导流区，汽液分离区及二次蒸汽雾沫去除区所构成的倒锥形罐体，包括安装于罐体17上的过饱和溶液进口管及法兰a2、循环液出口管及法兰b2、二次蒸汽出口管及法兰c2、晶种进口管及法兰k1、晶浆出口管及法兰k2、k3、晶渣排出管及法兰O与测试仪表与结晶过程控制用的压力计接管及法兰e2、液位计接管及法兰i、温度计接管及法兰j。同时，罐体17上设有便于观察的压力水清洗管M2及视镜N2，便于检修的人孔L2,种晶混合汽液分离结晶器设计有多个溶液进口a2接口，可以与多个蒸发器单元灵活组合连接，满足不同处理量要求。

本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器工作时，高盐废水或杂盐溶液经溶液输送泵泵入外降蒸发器的入口a1进入溶液进液导流成膜箱的缓冲板9上，随缓冲板9边缘流入溶液进液导流成膜箱的静压室，在溶液沉浸式导流杯11内沿蒸发器加热管3外圆导流成膜。加热蒸汽由蒸汽进汽管c1导入加热蒸汽进汽箱，在进汽箱内均匀分配到蒸发器的加热管3内，沿管内经过溶液外流降膜蒸发箱向冷凝水及不凝气体排出箱流动，在溶液外流降膜蒸发箱内管内蒸汽与管外成膜溶液发生热交换，使溶液蒸发浓缩，浓缩后过饱和液由溶液外流降膜蒸发箱的底部排出口b1由溶液泵13经管路由a2管口切线泵入种晶混合汽液分离结晶器的锥形导流管16，从导流管底部流出在结晶器的种晶混合区与来自k1加入的种晶依蒸发结晶溶液的成份确定混合结晶，晶浆由结晶器底部的晶浆排出口k2,k3排出进离心分离系统，结晶后溶液由泵从结晶器的排出管b2泵入另一蒸发器单元重蒸发结晶处理。

本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器高盐废水走管外流程，蒸汽走管内流程，可有效避免蒸发器热交换管壁结垢，并易于清洗，种晶混合汽液分离结晶器采用切线进液的方式，其在混合区与从外泵入的晶种紊流高效混合，可避免晶垢的产生。

作为一种实施例，管式降膜蒸发器单元采用功能模块化设计，多个外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元联接。

作为一种实施例，根据处理蒸发溶液的腐蚀性强弱性质采用相应的SS304、SS316或双相耐腐蚀不锈钢制造，特别是换热管3，采用光洁度高的不锈钢无缝钢管。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，包括一个以上的外流管式降膜蒸发器单元、种晶混合汽液分离结晶器单元；外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元通过溶液泵(13)与管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，外流管式降膜蒸发器单元由下封头(1)、蒸发器壳体(5)、第一上封头(7)用法兰连接成一个蒸发器整体，形成蒸汽进汽箱、进液导流成膜箱、外流降膜蒸发箱及冷凝水及不凝气体排出箱四个功能区，蒸发器壳体(5)中部设有膨胀节(4)，膨胀节(4)上方设有第一支座(12)，第一支座(12)焊接在蒸发器壳体(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述第一上封头(7)的顶部设有蒸汽进汽管，侧面设有测压管及法兰；蒸发器壳体(5)内壁设有上盖板(8)；在所述蒸发器壳体(5)上设有液位静压计管口及法兰；所述上盖板(8)侧面设有进液管。

4.根据权利要求3所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，进液导流成膜箱包括缓冲板(9)、定距支撑螺杆(6)、承液板(10)、导流杯(11)；承液板(10)设在所述蒸发器壳体(5)的内璧，缓冲板(9)通过定距支撑螺杆(6)固定在承液板(10)的上方，缓冲板(9)的内孔设在上盖板(8)的内孔中；导流杯(11)过渡配合分布安装在承液板(10)分布的内孔中。

5.根据权利要求4所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，外流降膜蒸发箱包括换热管(3)、下盖板(2)；换热管(3)上端穿过分布安装的导流杯(11)及穿过上盖板(8)的内孔中；换热管(3)下端设在下盖板(2)的孔中，下盖板(2)设在所述蒸发器壳体(5)的内壁。

6.根据权利要求5所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述蒸发器壳体(5)上设有压力水清洗管及视镜，清洗与检修人孔与过饱和溶液排出管口及法兰。

7.根据权利要求5所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述蒸发器壳体(5)设有不凝气体排出管及法兰；下封头(1)底部设有冷凝水出口管及法兰。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头(14)、60度折边封头(15)、罐体(17)、第二上封头(18)及第二支座(21)；所述球形封头(14)、60度折边封头(15)、罐体(17)依次连接，第二支座(21)同时与60度折边封头(15)、罐体(17)焊接，罐体(17)内部安装有导流管(16)，导流管(16)位于罐体(17)的下半部与形封头(14)之间；第二上封头(18)位于罐体(17)顶部，第二上封头(18)的内部设有雾沫挡板(19)，罐体(17)上设有连通管(20)。

9.根据权利要求8所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述罐体(17)上设有便于观察的压力水清洗管及视镜，便于检修的人孔。

10.根据权利要求8所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，罐体(17)上设有多个过饱和溶液进浆口，过饱和溶液通过进浆口进入导流管(16)。