CN205472704U - 生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够将氢氧化锂生产过程中产生的芒硝进行连续冷冻结晶分离的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统。该分离系统，包括冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；冷冻结晶系统，包括循环泵、制冷装置、冷冻结晶器、出料泵；稠厚养晶系统，包括稠厚器、芒硝离心机、旋液分离器；细晶沉降系统，包括沉降器、反冲泵；冷冻结晶器、出料泵、旋液分离器、稠厚器、芒硝离心机、沉降器、反冲泵顺次连通，且反冲泵出口连通到冷冻结晶器；冷冻结晶器上设置有进料管、循环液出口、冷冻出料管；循环液出口通过循环泵连通到制冷装置，制冷装置与冷冻结晶器连通。采用该分离系统能够提高芒硝的产量，提高芒硝的分离效率。

Description

生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统

技术领域

本实用新型涉及对化学反应生成的芒硝进行连续冷冻结晶分离技术，尤其是一种生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统。

背景技术

公知的：在我国四川、湖北、江西、江苏等地均有大规模的岩盐矿床，为当地发展盐化工提供了资源保证。可是岩盐常伴生芒硝，芒硝的存在不但制约了盐的使用，而且处理不好还会造成环境污染。在氢氧化锂和硫酸钠混合体系中一般采用以下方法：

1.间歇式冷冻结晶分离技术

采用常规的冷冻结晶系统，其原理是利用氢氧化锂和硫酸钠在不同温度下的溶解度差异，当温度降低到-5℃时，混合溶液体系中的硫酸钠以Na₂SO₄·10H₂O晶体形式析出，达到分离的目的。氢氧化锂和硫酸钠混合溶液在冷冻结晶器中冷冻，当温度降低到-5～-2℃后，混合溶液体系中的硫酸钠以Na₂SO₄·10H₂O晶体形式析出，之后输送到芒硝沉降器系统将Na₂SO₄·10H₂O沉降分离，上层清液溢流至清液槽贮存，从而将结晶析出的Na₂SO₄·10H₂O分离出来。

此种方法，由于Na₂SO₄·10H₂O先结晶后析出，容易使设备换热器产生结垢，导致换热效果逐渐降低；不利于芒硝颗粒长晶，小颗粒多，造成分离困难；只能间断生产，产量小。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够将生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续分离，同时提高产量的连续冷冻结晶分离系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：生产氢氧化锂过程的芒硝连续冷冻结晶的分离系统，包括冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；

所述冷冻结晶系统，包括循环泵、制冷装置、冷冻结晶器、出料泵；所述稠厚养晶系统，包括稠厚器、芒硝离心机、旋液分离器；所述细晶沉降系统，包括沉降器、反冲泵；

所述冷冻结晶器具有内腔，所述冷冻结晶器上设置有与内腔连通的进料管、循环液出口、冷冻出料管；所述循环液出口通过循环泵连通到制冷装置，所述制冷装置与冷冻结晶器连通；所述冷冻出料管与出料泵连通；

所述出料泵具有的出料口与旋液分离器连通，所述旋液分离器具有分离液出口、晶体出口；所述分离液出口与冷冻结晶器的内腔连通，所述晶体出口与稠厚器连通；

所述稠厚器的出液口与芒硝离心机的入料口连通，所述芒硝离心机的出口连通到沉降器；所述沉降器的上部设置有清液出口以及底部设置有沉降液出口，所述沉降液出口设置有反冲泵，所述反冲泵与进料管连通。

进一步的，所述制冷装置采用换热器。

进一步的，所述循环液出口设置在冷冻结晶器的上部；所述冷冻出料管设置在冷冻结晶器的下部。

进一步的，所述进料管延伸到冷冻结晶器的底部；且进料管的末端与冷冻结晶器的底部具有间距。

进一步的，所述沉降器具有内腔，所述沉降器的内腔中部设置有搅拌器。

进一步的，所述沉降器的内腔内设置有筒形的沉降隔离层，所述沉降隔离层位于搅拌器与沉降器的内壁之间。

进一步的，所述冷冻结晶器的底部具有锥度tanα，α为锐角。

进一步的，所述稠厚器的底部具有锥度tanβ，β为锐角。

进一步的，所述沉降器的底部具有锥度tanθ，θ为锐角。

优选的，所述α为60°，β为70°，θ为60°。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统设置有冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；通过在冷冻结晶系统实现对浆液的冷却，析出晶体，通过在稠厚养晶系统中养晶使得芒硝晶体变大；同时通过芒硝离心机将固体芒硝分离出来；最后在细晶沉降系统中得到芒硝离心机分离后含有芒硝晶体的沉降液；同时对分离过程中产生的含有小晶体的沉降液作为晶种进行循环利用。因此本实用新型所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，能够实现生产氢氧化锂过程中芒硝的连续分离，同时通过对沉降液的重复利用，利用沉降液中的晶体作为晶种，能够加快芒硝晶体的析出和长大，提高芒硝分离的效率；同时提高芒硝分离的产量。

附图说明

图1是本实用新型连续冷冻结晶分离系统的结构简图；

图中标示：1-循环泵，2-制冷装置，3-冷冻结晶器，31-进料管，32-循环液出口，33-冷冻出料管，4-出料泵，5-稠厚器，6-芒硝离心机，7-旋液分离器，71-分离液出口，72-晶体出口，8-沉降器，81-沉降隔离层，82-清液出口，83-沉降液出口，9-搅拌器，10-反冲泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，包括冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；

所述冷冻结晶系统，包括循环泵1、制冷装置2、冷冻结晶器3、出料泵4；所述稠厚养晶系统，包括稠厚器5、芒硝离心机6、旋液分离器7；所述细晶沉降系统，包括沉降器8、反冲泵10；

所述冷冻结晶器3具有内腔，所述冷冻结晶器3上设置有与内腔连通的进料管31、循环液出口32、冷冻出料管33；所述循环液出口32通过循环泵1连通到制冷装置2，所述制冷装置2与冷冻结晶器3连通；所述冷冻出料管33与出料泵4连通；

所述出料泵4具有的出料口与旋液分离器7连通，所述旋液分离器7具有分离液出口71、晶体出口72；所述分离液出口71与冷冻结晶器3的内腔连通，所述晶体出口72与稠厚器5连通；

所述稠厚器5的出液口与芒硝离心机6的入料口连通，所述芒硝离心机6的出口连通到沉降器8；所述沉降器8的上部设置有清液出口82以及底部设置有沉降液出口83，所述沉降液出口83设置有反冲泵10，所述反冲泵10与进料管31连通。

在工作过程中：

(1)首先将氢氧化锂浆液由进料管31输送到冷冻结晶器内，当浆液淹没循环液出口32后启动循环泵1，循环泵1由循环液出口32吸出浆液，将浆液输送到冷却装置2进行降温冷却，冷却后的浆液重新送入到冷冻结晶器3内，如此循环往复，至将浆液温度冷冻至-5～-2℃之间。冷却后的浆液由于温度降低在冷冻结晶器3内析出大量芒硝晶体，芒硝晶体在自身重力的作用下沉降到冷冻结晶器3的底部。

(2)然后通过冷冻出料管33将含有芒硝晶体的冷冻料液输送到出料泵4，出料泵4将浆液送入到旋液分离7，分离出的清液由分离液出口71返回冷冻结晶器(清液含有少量细小晶体)，而含有大量粗颗粒的芒硝的浆液由晶体出口72进入稠厚器5。

(3)在稠厚器5内，含有大量粗颗粒的芒硝的浆液养晶沉降，然后将养晶后的浆液送入到芒硝离心机6进行分离，分离出的液体(含有15％的细小晶体)送入到细晶沉降系统的沉降器8，固体芒硝被分离出来。

(4)离心分离出的液体输送至沉降器8，在沉降器8中芒硝晶体缓慢沉降，上层清液由清液出口83溢流至清液贮槽，下层芒硝晶体由沉降液出口83返回冷冻结晶器3做晶种，增加晶体粒度。

综上所述，本实用新型所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统设置有冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；通过在冷冻结晶系统实现对浆液的冷却，析出晶体，通过在稠厚养晶系统中养晶使得芒硝晶体变大；同时通过芒硝离心机6将固体芒硝分离出来；最后在细晶沉降系统中得到芒硝离心机分离后含有芒硝晶体的沉降液；同时将分离过程中产生的含有小晶体的沉降液作为晶种进行循环利用。因此本实用新型所述冷冻结晶分离的系统，能够实现芒硝的连续分离，同时通过对沉降液的重复利用，利用沉降液中的晶体作为晶种，能够加快芒硝晶体的析出和长大，提高芒硝分离的效率；同时提高芒硝分离的产量。

所述制冷装置2可以采用多种设备，为了降低设备制造成本，便于操作，所述制冷装置2采用换热器。换热器操作简单，同时便于对液体进行流动冷却，且成本较低。

为了避免循环泵1将冷冻结晶器3内的晶体吸入，在制冷装置2处进行制冷时，晶体变大阻塞管道；进一步的，所述循环液出口32设置在冷冻结晶器3的上部；所述冷冻出料管33设置在冷冻结晶器3的下部。由于在冷冻结晶器3内芒硝晶体从氢氧化锂溶液中析出后，由于自身重力作用将下沉到底部，因此将循环液出口32设置在冷冻结晶器3的上部，从而避免了循环泵1吸入芒硝晶体。由于出料管33的主要作用是排出含有芒硝晶体的溶液，因此出料管32设置在芒硝晶体较多的冷冻结晶器3的下部。其中的一种具体方式为循环液出口32的液位与液面差为1m,循环泵1输出的溶液出口与冷冻结晶器3内腔底部相差1m。

为了避免氢氧化锂溶液中析出的芒硝晶体沉淀在冷冻结晶器3的底部；进一步的，所述进料管31延伸到冷冻结晶器3的底部；且进料管31的末端与冷冻结晶器3的底部具有间距。从进料管31进入的液体，由于泵的动力使冷冻结晶器3内的芒硝晶体不能沉积在设备底部，便于物料流通。其中具体的一种设置方式为：冷冻结晶器3的进料管31在深入结晶器底部相距1m，物料出料口位置距离进料口位置约800mm-1200mm，此处出料晶体颗粒均匀且偏大。

为了避免芒硝晶体附着在沉降器8的内壁上，同时避免芒硝晶体沉淀在沉降器8的底部，进一步的，所述沉降器8具有内腔，所述沉降器8的内腔中部设置有搅拌器9。

为了降低液体在沉降器8内的流动速度，增加沉淀效果，进一步的，所述沉降器8的内腔内设置有筒形的沉降隔离层81，所述沉降隔离层81位于搅拌器9与沉降器8的内壁之间。

为了使得冷冻结晶器3内的芒硝晶体能够沉淀到冷冻结晶器3的底部，进一步的，所述冷冻结晶器3的底部具有锥度tanα，α为锐角。

为了使得稠厚器5内的芒硝晶体能够全部从底部排出，进一步的，所述稠厚器5的底部具有锥度tanβ，β为锐角。在芒硝晶体自身重力的作用下，芒硝晶体沉降到稠厚器5的底部，同时将稠厚器5的底部设置为具有锥度tanβ，β为锐角。从而使得芒硝晶体能够沿着锥度沉降到最低点排出，然后送入到芒硝离心机6中。

为了使得沉降器8内的芒硝晶体能够全部从底部排出，进一步的，所述沉降器8的底部具有锥度tanθ，θ为锐角。所述α、β、θ可以为任意锐角；但是α、β、θ角度太小，芒硝晶体沉降到底部的效果越差；α、β、θ角度太大会使得设备尺寸较大，占地空间较大。其中一种优选方式为：所述α为60°，β为70°，θ为60°。

Claims (10)

1.生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统,其特征在于：包括冷冻结晶系统、稠厚养晶系统、细晶沉降系统；

所述冷冻结晶系统，包括循环泵(1)、制冷装置(2)、冷冻结晶器(3)、出料泵(4)；所述稠厚养晶系统，包括稠厚器(5)、芒硝离心机(6)、旋液分离器(7)；所述细晶沉降系统，包括沉降器(8)、反冲泵(10)；

所述冷冻结晶器(3)具有内腔，所述冷冻结晶器(3)上设置有与内腔连通的进料管(31)、循环液出口(32)、冷冻出料管(33)；所述循环液出口(32)通过循环泵(1)连通到制冷装置(2)，所述制冷装置(2)与冷冻结晶器(3)连通；所述冷冻出料管(33)与出料泵(4)连通；

所述出料泵(4)具有的出料口与旋液分离器(7)连通，所述旋液分离器(7)具有分离液出口(71)、晶体出口(72)；所述分离液出口(71)与冷冻结晶器(3)的内腔连通，所述晶体出口(72)与稠厚器(5)连通；

所述稠厚器(5)的出液口与芒硝离心机(6)的入料口连通，所述芒硝离心机(6)的出口连通到沉降器(8)；所述沉降器(8)的上部设置有清液出口(82)以及底部设置有沉降液出口(83)，所述沉降液出口(83)设置有反冲泵(10)，所述反冲泵(10)与进料管(31)连通。

2.如权利要求1所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述制冷装置(2)采用换热器。

3.如权利要求1所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述循环液出口(32)设置在冷冻结晶器(3)的上部；所述冷冻出料管(33)设置在冷冻结晶器(3)的下部。

4.如权利要求3所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述进料管(31)延伸到冷冻结晶器(3)的底部；且进料管(31)的末端与冷冻结晶器(3)的底部具有间距。

5.如权利要求1所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述沉降器(8)具有内腔，所述沉降器(8)的内腔中部设置有搅拌器(9)。

6.如权利要求5所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述沉降器(8)的内腔内设置有筒形的沉降隔离层(81)，所述沉降隔离层(81)位于搅拌器(9)与沉降器(8)的内壁之间。

7.如权利要求1所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述冷冻结晶器(3)的底部具有锥度tanα，α为锐角。

8.如权利要求7所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述稠厚器(5)的底部具有锥度tanβ，β为锐角。

9.如权利要求8所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述沉降器(8)的底部具有锥度tanθ，θ为锐角。

10.如权利要求9所述的生产氢氧化锂过程中的芒硝进行连续冷冻结晶分离的系统，其特征在于：所述α为60°，β为70°，θ为60°。