CN211611686U - 液态物质的真空结晶装置及其串联式真空结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及结晶装置，公开液态物质的真空结晶装置及其串联式真空结晶系统，真空结晶装置和第二真空泵组，至少两套真空结晶装置串联连接，后一套真空结晶装置的第一真空泵组与前一套真空结晶装置的结晶罐上端部连接，前一套真空结晶装置的排料阀与后一套真空结晶装置的进料阀连接，第二真空泵组与最前一套真空结晶装置的第一真空泵组连接。将后一套真空结晶装置内的不凝气抽入到前一套真空结晶装置内，最终通过最前一套真空结晶装置上的第二真空泵组将不凝气排入大气中。每个真空结晶装置产生的冷凝水通过冷凝水泵排出。这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅在最前一套真空结晶装置需要将第二真空泵组抽出的气体排入大气。

Description

液态物质的真空结晶装置及其串联式真空结晶系统

技术领域

本实用新型涉及，尤其涉及液态物质的真空结晶装置及其串联式真空结晶系统。

背景技术

传统钛液结晶方法通过蒸汽喷射泵等真空设备将结晶罐内的蒸汽抽出，使结晶罐内的蒸汽升温升压排出，然后再用冷却水对抽出的蒸汽进行冷凝。该方法存在的问题是：

1.以蒸汽作为抽真空的动力，会带入大量的汽化潜热到系统中，使冷却水的耗量增加。

2.当结晶罐内的温度降低后，其内真空度极高，蒸汽很稀薄，如当结晶罐内的钛液温度降至20℃时，其饱和水蒸汽温度仅为17℃左右，对应的饱和蒸汽密度只有15.35克/方，即蒸汽喷射泵每从结晶罐内吸出1方蒸汽，结晶罐内的钛液才蒸发出15克的水。生产1吨钛白粉，在结晶段需要从结晶罐内蒸发出1.05吨水，因此生产过程需要消耗大量的工作蒸汽。

我司为了降低液态物质结晶的成本，申请了201810802976.9的专利，其公开了一种液态物质的结晶系统及其方法，这种结晶方法采用了单套真空结晶装置进行结晶，大大节省了液态物质结晶的成本。但是为了能够进一步开发高效率低成本的结晶装置，我司进行不断的探索和试验得到本申请的结晶装置。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中结晶装置成本高的缺点，提供一种液态物质的真空结晶装置及其串联式真空结晶系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

液态物质的真空结晶装置，包括结晶罐、冷凝器和第一真空泵组；还包括冷凝水泵，冷凝器上列管一端与结晶罐连通，其另一端同时与第一真空泵组和冷凝水泵连接，冷凝水泵上安装有防冷凝水导流的单向阀。

第一真空泵组抽出结晶罐内的空气时，冷凝器及时将空气冷凝成冷凝水，冷凝水泵能够及时将冷凝水排出，从而降低结晶罐内的真空度。冷凝器的列管裸露在外环境中，使得冷凝器在冷凝过程中及时散热。

作为优选，还包括第二真空泵组，第二真空泵组与第一真空泵组连接。第二真空泵组增加了抽空真空时工作的功率，从而使得结晶罐内的空气能够及时被抽出。

作为优选，冷凝器的上方安装有用于对着列管吹风的风机。风机能够加快冷凝器散热，提高冷凝器的冷凝效果。

作为优选，结晶罐下端两侧分别安装有进料阀和排料阀，结晶罐的上端安装有排空阀。

作为优选，冷凝器的外侧安装有用于包裹列管的壳体，壳体下端通过管道连接有循环水池，循环水池下端部通过管道连接有循环泵，循环泵通过管道与壳体的顶端连接。通过循环水池对冷凝器进行加温冷却，提高冷凝器的冷凝效果。

串联式真空结晶系统，还包括真空结晶装置和第二真空泵组，至少两套真空结晶装置串联连接，后一套真空结晶装置的第一真空泵组与前一套真空结晶装置的结晶罐上端部连接，前一套真空结晶装置的排料阀与后一套真空结晶装置的进料阀连接，第二真空泵组与最前一套真空结晶装置的第一真空泵组连接。

多套真空结晶装置串接起来，由于真空泵组抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐内的空气都排到大气，从而将后一套真空结晶装置中的真空泵组出口接入到前一套真空结晶装置中的结晶罐内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅需将最前一套真空结晶装置的结晶罐内的空气通过第一真空泵组和第二真空泵组抽出并排入大气。

作为优选，冷凝器的外侧安装有用于包裹列管的壳体，壳体下端通过管道连接有循环水池，循环水池下端部通过管道连接有循环泵，循环泵通过管道与壳体的顶端连接。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

多套真空结晶装置串接起来，由于真空泵组抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐内的空气都排到大气，从而将后一套真空结晶装置中的真空泵组出口接入到前一套真空结晶装置中的结晶罐内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅需将最前一套真空结晶装置的结晶罐内的空气通过第一真空泵组和第二真空泵组抽出并排入大气。

附图说明

图1是本实用新型单套结晶装置第一种样式的结构示意图。

图2是本实用新型单套结晶装置第二种样式的结构示意图。

图3是本实用新型多套结晶装置串接的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，10—结晶罐、11—进料阀、12—排料阀、13—第一真空泵组、14—冷凝器、15—排空阀、16—冷凝水泵、17—单向阀、18—第二真空泵组、20—壳体、21—循环水池、22—循环泵。

具体实施方式

下面结合附图1-3与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

液态物质的真空结晶装置，本实施例是对钛液进行真空结晶，包括结晶罐10、冷凝器14、第一真空泵组13和第二真空泵组18，第二真空泵组18与第一真空泵组13连接；冷凝器14的上方安装有用于对着列管吹风的风机，对列管进行吹风冷却。为增加冷却效果，在吹风的同时，向列管表面淋水。有条件的工况下，也可以使用外部循环冷却水进行冷却。真空结晶装置还包括冷凝水泵16，冷凝器14上列管一端与结晶罐10连通，其另一端同时与第一真空泵组13和冷凝水泵16连接，冷凝水泵16上安装有防冷凝水导流的单向阀17。

结晶罐10下端两侧分别安装有进料阀11和排料阀12，结晶罐10的上端安装有排空阀15。真空结晶装置可以续批生产，也可连续生产，当采用续批生产时，先将热钛液装入密封的结晶罐10内，达到设定的液位后，关闭进料阀11和排料阀12及排空阀15，启动第一真空泵组13和第二真空泵组18抽真空，当达到一定的真空度时，结晶罐10内的物料开始沸腾，产生蒸汽，然后启动冷凝器14工作，使冷凝器14内的蒸汽被冷凝成液态水，不凝气被第二真空泵组18抽出排入大气。由于冷凝器14将蒸汽冷凝成液态水，使结晶罐10内的真空度进一步降低，水在更高的真空度下进一步蒸发，使物料温度进一步降低。当结晶罐10内的温度降至设定的温度时，停止冷凝器14工作，停止抽真空，打开真空结晶罐10上的排空阀15，打开排料阀12，排出冷冻好的钛液即可，完成一批钛液的真空结晶过程。

实施例2

实施例2与实施例1特征基本相同，不同的是实施例2中冷凝器14的外侧安装有用于包裹列管的壳体20，该冷凝器14称为管壳式列管式冷凝器，壳体20下端通过管道连接有循环水池21，循环水池21下端部通过管道连接有循环泵22，循环泵22通过管道与壳体20的顶端连接。

实施例3

串联式真空结晶系统，还包括实施例1或2中的真空结晶装置和第二真空泵组18，至少两套真空结晶装置串联连接，本实施例将三套真空结晶装置串联起来，后一套真空结晶装置的第一真空泵组13与前一套真空结晶装置的结晶罐10上端部连接，前一套真空结晶装置的排料阀12与后一套真空结晶装置的进料阀11连接，第二真空泵组18与最前一套真空结晶装置的第一真空泵组13连接。

热钛液从第一个结晶罐10进入，视不同的季节和生产安排的需要，前一套真空结晶装置中的结晶罐10冷却至25-40℃，连续进料，连续出料，始终维持前一套真空结晶装置中的结晶罐10内的钛液温度在设定的范围内前一套真空结晶装置中的结晶罐10出料直接进入中间套真空结晶装置中的结晶罐10内，中间套真空结晶装置中的结晶罐10内物料温度维持在20-25度之间，中间套真空结晶装置中的结晶罐10出料直接进入后一套真空结晶装置中的结晶罐10内，后一套真空结晶装置中的结晶罐10内物料温度维持在用户设定的温度范围内(一般是16-17℃之间)。也可以采用更多级组合生产，减少每级温差，增加流量，提高总产能。

如一套每小时蒸发水量1.5吨的装置，要配置的第一真空泵组13抽速是36方/分，入口压力为900Pa，出口压力为4000Pa，配用电机7.5KW，而配套的第二真空泵组18抽速为20方/分，入口压力为主泵的出口压力(即4000Pa)，出口为大气压，配套的电机为37kw。如果单独使用，每蒸吨抽真空能耗是(7.5kw+37kw)/1.5＝29.67kw/t，而如果将三个串联使用，后两套装置不需要排大气，三套装置每小时总产能是4.5吨，抽真空耗电则为：7.5*3+37＝59.5kw，则每蒸吨抽真空能耗为59.5/4.5＝13.22，节电(1-(13.22/29.67))％＝55％。

采用三套装置串联实现连续结晶生产，由于真空泵组13抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组13成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐10内的空气都排到大气，从而将后一个真空泵组13出口接入到前一个结晶罐10内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组13的投资。仅需将最前一套真空结晶装置的结晶罐内的空气通过第一真空泵组和第二真空泵组抽出并排入大气。

实施例4

实施例4与实施例3特征基本相同，不同的是实施例4中冷凝器14的外侧安装有用于包裹列管的壳体20，壳体20下端通过管道连接有循环水池21，循环水池21下端部通过管道连接有循环泵22，循环泵22通过管道与壳体20的顶端连接。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (7)

1.液态物质的真空结晶装置，包括结晶罐(10)、冷凝器(14)和第一真空泵组(13)；其特征在于：还包括冷凝水泵(16)，冷凝器(14)上列管一端与结晶罐(10)连通，其另一端同时与第一真空泵组(13)和冷凝水泵(16)连接，冷凝水泵(16)上安装有防冷凝水导流的单向阀(17)。

2.根据权利要求1所述的液态物质的真空结晶装置，其特征在于：还包括第二真空泵组(18)，第二真空泵组(18)与第一真空泵组(13)连接。

3.根据权利要求1所述的液态物质的真空结晶装置，其特征在于：冷凝器(14)的上方安装有用于对着列管吹风的风机。

4.根据权利要求1或3所述的液态物质的真空结晶装置，其特征在于：结晶罐(10)下端两侧分别安装有进料阀(11)和排料阀(12)，结晶罐(10)的上端安装有排空阀(15)。

5.根据权利要求1或2所述的液态物质的真空结晶装置，其特征在于：冷凝器(14)的外侧安装有用于包裹列管的壳体(20)，壳体(20)下端通过管道连接有循环水池(21)，循环水池(21)下端部通过管道连接有循环泵(22)，循环泵(22)通过管道与壳体(20)的顶端连接。

6.串联式真空结晶系统，其特征在于：还包括权利要求4所述的真空结晶装置和第二真空泵组(18)，至少两套真空结晶装置串联连接，后一套真空结晶装置的第一真空泵组(13)与前一套真空结晶装置的结晶罐(10)上端部连接，前一套真空结晶装置的排料阀(12)与后一套真空结晶装置的进料阀(11)连接，第二真空泵组(18)与最前一套真空结晶装置的第一真空泵组(13)连接。

7.根据权利要求6所述的串联式真空结晶系统，其特征在于：冷凝器(14)的外侧安装有用于包裹列管的壳体(20)，壳体(20)下端通过管道连接有循环水池(21)，循环水池(21)下端部通过管道连接有循环泵(22)，循环泵(22)通过管道与壳体(20)的顶端连接。

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