CN117414602A - 一种常压蒸发结晶装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种常压蒸发结晶装置，包括用于承载待结晶物料的结晶内筒(1)和套接在结晶内筒外的风冷外筒(2)，所述结晶内筒的顶部设有出风口(3)，所述出风口设有抽风机(4)，所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间设有用于将湿热风转变为冷干风的制冷机构，所述结晶内筒位于制冷机构下方的侧壁设有送风口(5)，所述出风口、制冷机构和送风口之间的空间形成风冷循环封闭空间；所述结晶内筒内设有用于喷射待结晶物料的喷料机构；所述风冷外筒的底部设有溢流口(6)。本发明避免了真空设备的应用，工艺条件易于控制，且结构紧凑，占地面积小，便于实现工业化生产。

Description

一种常压蒸发结晶装置

技术领域

本发明涉及结晶技术领域，特别是涉及一种常压蒸发结晶装置。

背景技术

硫酸亚铁、硫酸钠等溶解度随着温度的变化大的物料，一般采用制冷结晶的方法来实现固液分离，传统的制冷结晶方法有真空结晶和冷冻结晶，真空结晶是利用水份在真空条件下的绝热蒸发来实现物料降温，它必须是在真空条件下运行，因而对真空度的要求很高，依赖于真空设备来实现，增大了成本，且在真空结晶过程中，真空设备容易出现故障，导致无法实现连续生产。

中国专利文献上公开了“一种液态物料的冷却结晶装置”，其公告号为CN218686487A，该实用新型将待冷却的液态物料喷洒在喷淋室内，液态物料呈现为水滴状的形态，通过向冷却室内输送冷气，冷气和呈水滴状的液态物料接触，能够较为充分地进行热交换，冷气还能够使得液态物料中的少量水份汽化，起到了提纯的作用。但是，该实用新型的装置需要由喷淋塔和冷却塔两个塔来完成，喷淋塔和冷却塔之间需要很大通径的风管连通，一般直径在1米到6米之间，占地面积大，不利于搭建，在实际应用中受限，不利于产业化。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、占地面积小、便于实现工业化生产的常压蒸发结晶装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种常压蒸发结晶装置，包括用于承载待结晶物料的结晶内筒和套接在结晶内筒外的风冷外筒，所述结晶内筒的顶部设有出风口，所述出风口设有抽风机，所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间设有用于将湿热风转变为冷干风的制冷机构，所述结晶内筒位于制冷机构下方的侧壁设有送风口，所述出风口、制冷机构和送风口之间的空间形成风冷循环封闭空间；所述结晶内筒内设有用于喷射待结晶物料的喷料机构，所述风冷外筒的底部设有溢流口。

优选地，待结晶物料的落料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相反。

在本申请的上述技术方案中，通过设置套筒结构的结晶内筒和风冷外筒，采用抽风机将湿热风抽出，采用制冷机构将湿热风转变为冷干风进入到结晶内筒内，湿热风中的热蒸汽被冷却形成冷凝水从溢流口排出，以此循环，基于常温风冷循环实现待结晶物料的快速降温。通过喷料机构将待结晶物料喷洒在结晶内筒内，使得液态的待结晶物料呈现为水滴状的形态，有利于散热；待结晶物料的落料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相反，有利于冷干风与水滴状形态的待结晶物料充分接触，实现高效热交换，提高换热效率。本申请的常压蒸发结晶装置避免了真空设备的应用，工艺条件易于控制，且结构紧凑，占地面积小，便于实现工业化生产。

优选地，所述风冷外筒的两端密闭设置，所述风冷外筒的顶面高于结晶内筒的出风口，所述风冷外筒的底面低于送风口；所述喷料机构位于送风口的上方，确保喷料机构所喷射的液态的待结晶物料的落料方向与冷干风的进入方向相反，有利于冷干风与水滴状形态的待结晶物料充分接触，实现高效热交换，提高换热效率。

优选地，所述喷料机构包括喷料管和若干个设于喷料管管壁的雾化喷头，所述结晶内筒下方设有出料管和循环泵，所述出料管通过循环泵与喷料管相连接。

优选地，所述喷料管平行设置于结晶内筒内。

优选地，所述送风口为鱼翅状百叶风口，该设计有利于冷干风均匀进入到结晶内筒内，提高换热效率。

优选地，所述制冷机构外接有冷水机组，所述冷水机组设有进水管和出水管，所述冷水机组通过进水管、制冷机构和出水管形成制冷系统。

优选地，所述制冷机构为表冷器，所述进水管的一端与表冷器的进水口相连接，另一端与冷水机组相连接，所述出水管的一端与表冷器的出水口相连接，另一端与冷水机组相连接，所述制冷系统为闭环制冷系统。

优选地，所述制冷机构为冷冻水喷淋填料系统，所述冷冻水喷淋填料系统包括固定于结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间的填料和设于风冷外筒内壁靠近填料上方的若干个冷冻水喷淋头，所述进水管的一端分别与冷冻水喷淋头相连接，另一端与冷水机组相连接；所述结晶内筒底部设有三通接头，所述溢流口设于三通接头的其中一端，所述出水管的一端与三通接头的剩余一端相连接，另一端与冷水机组相连接。

优选地，所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间填料承托支架，所述填料填充于填料承托支架内。

优选地，所述进水管与冷冻水喷淋头相连接的一端设有若干个分流管路，所述进水管通过分流管路与冷冻水喷淋头相连接。

如上所述，本发明的常压蒸发结晶装置，具有以下有益效果：通过设置套筒结构的结晶内筒和风冷外筒，采用抽风机将湿热风抽出，采用制冷机构将湿热风转变为冷干风进入到结晶内筒内，湿热风中的热蒸汽被冷却形成冷凝水从溢流口排出，以此循环，基于常温风冷循环实现待结晶物料的快速降温。通过喷料机构将待结晶物料喷洒在结晶内筒内，使得液态的待结晶物料呈现为水滴状的形态，有利于散热；待结晶物料的落料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相反，有利于冷干风与水滴状形态的待结晶物料充分接触，实现高效热交换，提高换热效率。本申请的常压蒸发结晶装置避免了真空设备的应用，工艺条件易于控制，且结构紧凑，占地面积小，便于实现工业化生产。

附图说明

图1显示为实施例1的常压蒸发结晶装置的结构示意图。

图2显示为实施例1的常压蒸发结晶装置的原理示意图。

图3显示为实施例2的常压蒸发结晶装置的结构示意图。

图4显示为实施例2的常压蒸发结晶装置的原理示意图。

附图标号说明：

1 结晶内筒

2 风冷外筒

3 出风口

4 抽风机

5 送风口

6 溢流口

7 喷料管

8 雾化喷头

9 出料管

10 循环泵

11 冷水机组

12 进水管

13 出水管

14 进水口

15 出水口

16 填料

17 冷冻水喷淋头

18 三通接头

19 分流管路

20 表冷器

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个部件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本申请实施例提供了一种常压蒸发结晶装置，包括用于承载待结晶物料的结晶内筒1和套接在结晶内筒外的风冷外筒2，所述结晶内筒的顶部设有出风口3，所述出风口设有抽风机4，所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间设有用于将湿热风转变为冷干风的制冷机构，所述结晶内筒位于制冷机构下方的侧壁设有送风口5，所述送风口为鱼翅状百叶风口。所述出风口、制冷机构和送风口之间的空间形成风冷循环封闭空间；所述风冷外筒的两端密闭设置，所述风冷外筒的顶面高于结晶内筒的出风口，所述风冷外筒的底面低于送风口，且高于结晶内筒内的待结晶物料的液面；所述喷料机构位于送风口的上方。

结晶内筒内设有用于喷射待结晶物料的喷料机构，所述喷料机构的喷料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相同；水滴状的形态待结晶物料的落料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相反；所述风冷外筒的底部设有溢流口6。所述喷料机构包括平行设置于结晶内筒内的喷料管7和若干个设于喷料管管壁的雾化喷头8，所述结晶内筒下方设有出料管9和循环泵10，所述出料管通过循环泵10与喷料管相连接。

制冷机构外接有冷水机组11，所述冷水机组设有进水管12和出水管13，所述冷水机组通过进水管、制冷机构和出水管形成制冷系统。所述制冷机构为表冷器20，所述进水管的一端与表冷器的进水口14相连接，另一端与冷水机组相连接，所述出水管的一端与表冷器的出水口15相连接，另一端与冷水机组相连接，该制冷系统为闭环制冷系统。

结合图1和图2，本实施例的常压蒸发结晶装置的工作原理如下：

采用循环泵10将结晶内筒1内的待结晶物料泵入喷料管7内，待结晶物料通过雾化喷头8以水滴状形态喷洒后沿竖直方向落入结晶内筒底部，采用抽风机4将结晶内筒1内的湿热风抽出，采用表冷器20将湿热风转变为冷干风进入到结晶内筒内，湿热风中的热蒸汽被冷却形成冷凝水从溢流口6排出，以此循环，基于常温风冷循环实现待结晶物料的快速降温。冷水机组11提供的冷冻水从进水口14进入表冷器，然后从出水口15流出后回流至冷水机组11内，以此循环。

实施例2

如图3所示，本申请实施例提供了一种常压蒸发结晶装置，本实施例与实施例1的区别在于，制冷机构的结构不同，其余完全相同。

本实施例的制冷机构采用冷冻水喷淋填料系统，所述冷冻水喷淋填料系统包括固定于结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间的填料16和设于风冷外筒内壁靠近填料上方的若干个冷冻水喷淋头17，结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间填料承托支架，所述填料填充于填料承托支架内。所述进水管的一端分别与冷冻水喷淋头相连接，另一端与冷水机组相连接；所述进水管与冷冻水喷淋头相连接的一端设有若干个分流管路19，所述进水管通过分流管路与冷冻水喷淋头相连接。结晶内筒底部设有三通接头18，溢流口6设于三通接头的其中一端，所述出水管的一端与三通接头的剩余一端相连接，另一端与冷水机组相连接，该制冷系统为开环制冷系统。

结合图3和图4，本实施例的常压蒸发结晶装置的工作原理如下：

采用循环泵10将结晶内筒1内的待结晶物料泵入喷料管7内，待结晶物料通过雾化喷头8以水滴状形态喷洒后沿竖直方向落入结晶内筒底部，在结晶内筒1内形成大量的是湿热蒸汽，采用抽风机4将结晶内筒内的湿热风抽出；

冷水机组11流出的冷冻水经过各分流管路19通过冷冻水喷淋头17喷洒填料，湿热风经过填料后转变为冷干风，冷干风从送风口5向上逆流进入到结晶内筒内，与竖直方向下落的水滴状形态的待结晶物料发生热交换，带走待结晶物料的热量形成湿热风，以此循环，基于常温风冷循环实现待结晶物料的快速降温。

冷冻水从填料流出落入结晶内筒底部，湿热风中的热蒸汽被冷却形成冷凝水落入结晶内筒底部，由于冷水机组内的容量有限，冷冻水和冷凝水混合后，一部分通过三通接头回流至冷水机组，多余部分从溢流口6排出。

综上所述，本发明通过设置套筒结构的结晶内筒和风冷外筒，采用抽风机将湿热风抽出，采用制冷机构将湿热风转变为冷干风进入到结晶内筒内，湿热风中的热蒸汽被冷却形成冷凝水从溢流口排出，以此循环，基于常温风冷循环实现待结晶物料的快速降温。通过喷料机构将待结晶物料喷洒在结晶内筒内，使得液态的待结晶物料呈现为水滴状的形态，有利于散热；水滴状的形态待结晶物料的落料方向与结晶内筒内的风冷循环方向相反，有利于冷干风与水滴状形态的待结晶物料充分接触，实现高效热交换，提高换热效率。本申请的常压蒸发结晶装置避免了真空设备的应用，工艺条件易于控制，且结构紧凑，占地面积小，便于实现工业化生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种常压蒸发结晶装置，其特征在于，包括用于承载待结晶物料的结晶内筒(1)和套接在结晶内筒外的风冷外筒(2)，所述结晶内筒的顶部设有出风口(3)，所述出风口设有抽风机(4)，所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间设有用于将湿热风转变为冷干风的制冷机构，所述结晶内筒位于制冷机构下方的侧壁设有送风口(5)，所述出风口、制冷机构和送风口之间的空间形成风冷循环封闭空间；所述结晶内筒内设有用于喷射待结晶物料的喷料机构，所述风冷外筒的底部设有溢流口(6)。

2.根据权利要求1所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述风冷外筒的两端密闭设置，所述风冷外筒的顶面高于结晶内筒的出风口，所述风冷外筒的底面低于送风口；所述喷料机构位于送风口的上方。

3.根据权利要求2所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述喷料机构包括喷料管(7)和若干个设于喷料管管壁的雾化喷头(8)，所述结晶内筒下方设有出料管(9)和循环泵(10)，所述出料管通过循环泵与喷料管相连接。

4.根据权利要求3所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述喷料管平行设置于结晶内筒内。

5.根据权利要求1所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述送风口为鱼翅状百叶风口。

6.根据权利要求1所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述制冷机构外接有冷水机组(11)，所述冷水机组设有进水管(12)和出水管(13)，所述冷水机组通过进水管、制冷机构和出水管形成制冷系统。

7.根据权利要求6所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述制冷机构为表冷器(20)，所述进水管的一端与表冷器的进水口(14)相连接，另一端与冷水机组相连接，所述出水管的一端与表冷器的出水口(15)相连接，另一端与冷水机组相连接。

8.根据权利要求6所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述制冷机构为冷冻水喷淋填料系统，所述冷冻水喷淋填料系统包括固定于结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间的填料(16)和设于风冷外筒内壁靠近填料上方的若干个冷冻水喷淋头(17)，所述进水管的一端分别与冷冻水喷淋头相连接，另一端与冷水机组相连接；所述结晶内筒底部设有三通接头(18)，所述溢流口设于三通接头的其中一端，所述出水管的一端与三通接头的剩余一端相连接，另一端与冷水机组相连接。

9.根据权利要求8所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述结晶内筒上方外壁和风冷外筒内壁之间填料承托支架，所述填料填充于填料承托支架内。

10.根据权利要求8所述的常压蒸发结晶装置，其特征在于：所述进水管与冷冻水喷淋头相连接的一端设有若干个分流管路(19)，所述进水管通过分流管路与冷冻水喷淋头相连接。