CN216426774U - 一种复分解反应制取小苏打的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复分解反应制取小苏打的系统，包括混合反应釜、卤水槽和碳铵加料装置，所述卤水槽和碳铵加料装置均与混合反应釜通过管道连接，所述混合反应釜还通过管道依次连接有晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜。本实用新型的结构简单、使用方便，通过采用混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜四个釜替代现有技术中的一个釜，使复分解反应制备的小苏打依次在混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜中逐级进行结晶，延长了结晶的时间，增大了每个晶粒的长大空间，进而避免在结晶完成后发生晶粒过细而导致后续过滤效果差、效率低的现象，提高了小苏打的产率和制备效率，降低了小苏打的制备成本。

Description

一种复分解反应制取小苏打的系统

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，特别涉及一种复分解反应制取小苏打的系统。

背景技术

小苏打又称碳酸氢钠，是一种无机盐，呈白色结晶性粉末，无臭，味碱，易溶于水，被广泛应用于制药工业、食品加工、消防器材等工业中，其工业制备主要以卤水和碳酸氢铵为原料采用复分解反应制成，该复分解反应为碳酸氢铵和卤水中的氯化钠反应生成小苏打和氯化铵，进而实现了小苏打联产氯化铵的目的。

目前，现有技术中有许多用于小苏打联产氯化铵的工艺与装置，如专利申请号为CN 201910000923.X 公开了一种小苏打联产氯化铵的循环制造装置，所述装置包括依次连通的一级析出小苏打装置、冷析装置、盐析装置和母液循环装置，以及二级析出小苏打装置，所述二级析出小苏打装置一端与盐析装置连通，其另一端与母液循环装置连通，所述一级析出小苏打装置包括反应釜、卤水槽和碳铵加料装置，所述卤水槽和碳铵加料装置与反应釜连通。所述一级析出小苏打装置和冷析装置之间还设有小苏打处理装置，所述小苏打处理装置包括固液分离装置、干燥装置和一级储液罐，所述固液分离装置用于将反应釜中生成的小苏打与母液分离，所述一级储液罐用于收集与小苏打分离后的小苏打母液（Ⅰ），所述干燥装置用于干燥与母液分离后的小苏打。

上述制造装置中小苏打的复分解反应制备系统包括1个反应釜和与反应釜连接的卤水槽、碳铵加料装置以及固液分离装置和干燥装置。该系统中采用1个反应釜进行反应，该反应釜内发生了复分解反应和结晶的过程，当采用1个反应釜进行反应时，晶核的形成速度较快、形核率大，使在单位体积、单位时间内形成的晶核数量越多，而由于1个反应釜内的空间有限，使得每个粒子长大和相互挤压的空间变小，阻碍了每个晶粒的长大，在结晶结束后形成的晶粒越细，从而严重影响后续小苏打的过滤分离工序，不仅降低了小苏打的制备效率，还降低了小苏打的收率，提高了小苏打的制取成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可有效促进晶粒长大，提高过滤分离效率的复分解反应制取小苏打的系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复分解反应制取小苏打的系统，包括混合反应釜、卤水槽和碳铵加料装置，所述卤水槽和碳铵加料装置均与混合反应釜通过管道连接，所述混合反应釜还通过管道依次连接有晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜。

本实用新型的复分解反应系统包括了混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜这四个釜，使复分解反应制备的小苏打依次在混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜中逐级进行结晶的过程，有效增大了每个晶粒在各反应釜内长大和相互挤压的空间，避免在结晶完成后发生晶粒过细而导致后续过滤效果差、效率低的现象，提高了小苏打的产率和制备效率，降低了小苏打的制备成本。

进一步，所述混合反应釜和晶核成长釜相连的管道、所述晶核成长釜和粒子长大釜相连的管道、所述粒子长大釜和反应平衡釜相连的管道均安装有轴流泵。

进一步，所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜盖上均设有进料口，所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜体底部均设有出料口。

进一步，所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜盖的顶部均安装有搅拌电机，所述搅拌电机连接有搅拌轴，所述搅拌轴的底端分别伸入混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜内，且其上设有若干根搅拌桨。

进一步，所述位于不同高度的搅拌桨与水平面之间的夹角沿搅拌轴的顶部至底部的方向逐渐减小。

进一步，在所述搅拌轴的三个高度上设有所述搅拌桨，位于最上方高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为30-32°，位于中间高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为24-26°，位于最下方高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为22-24°。

进一步，所述反应平衡釜还连接有热交换装置。

进一步，所述热交换装置装置包括热交换管和蒸汽锅炉，所述热交换管盘设于反应平衡釜内，且其进气口与蒸汽锅炉的出气口连接，其出气口与蒸汽锅炉的进气口连接。

进一步，所述反应平衡釜的出料口通过管道连接有真空过滤机，且在其与真空过滤机连接的管道上也安装有轴流泵。

本实用新型一种复分解反应制取小苏打的系统的有益效果：本实用新型的结构简单、使用方便，通过采用混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜四个釜替代现有技术中的一个釜，使复分解反应制备的小苏打依次在混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜中逐级进行结晶，延长了结晶的时间，增大了每个晶粒的长大空间，进而避免在结晶完成后发生晶粒过细而导致后续过滤效果差、效率低的现象，提高了小苏打的产率和制备效率，降低了小苏打的制备成本。

附图说明

图1—为本实用新型一种复分解反应制取小苏打的系统的结构示意图。

上述附图标记：1-混合反应釜，2-晶核成长釜，3-粒子长大釜，4-反应平衡釜，5-卤水槽，6-碳铵加料装置，7-真空过滤机，8-轴流泵，9-阀门，10-搅拌电机，11-搅拌轴，12-搅拌桨，13-热交换管。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本实用新型的保护范围。

实施例1

一种复分解反应制取小苏打的系统，包括通过管道依次连接的混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4，所述混合反应釜1还通过管道连接卤水槽5和碳铵加料装置6，所述反应平衡釜4通过管道连接有真空过滤机7，所述卤水槽5用于储存卤水并将卤水通过管道输送至混合反应釜1内，所述碳铵加料装置6用于将碳酸氢铵输送至混合反应釜1内，所述真空过滤机7用于对从反应平衡釜4输送至其内部的晶浆进行过滤得到小苏打。

所述混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4的釜盖上均设有进料口，所述混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4的釜体底部均设有出料口。

本实用新型的复分解反应系统采用混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4这四个釜替代现有技术中的一个釜，在复分解反应过程中，反应物（碳酸氢铵和卤水中的氯化钠和）先在混合反应釜1进行搅拌混合，搅拌混合后的溶液从混合反应釜1内进入晶核成长釜2，晶体结构大的晶体先从晶核成长釜2的底部通过管道输送至粒子长大釜3内，晶体结构小的晶体在晶核成长釜2内继续长大、慢慢结晶，依次类推，每个釜体内晶粒结构大的晶体输送至下一釜体中，增大了晶粒结构小的晶体在该釜体内的长大的空间，延长了结晶时间，有效避免采用一个反应釜内结晶而出现形核率高、晶核数量多和结晶速度快的现象，减少了细小晶体的形成，进而提高了后续小苏打晶体的过滤分离效果，进一步提高了小苏打的产率和制备效率，降低了小苏打的制备成本。

所述混合反应釜1和晶核成长釜2相连的管道、所述晶核成长釜2和粒子长大釜3相连的管道、所述粒子长大釜3和反应平衡釜4相连的管道、所述反应平衡釜4与真空过滤机7相连的管道均安装有轴流泵8。在各反应釜与轴流泵8连接的管道上以及真空过滤机7和轴流泵8连接的管道上均安装有阀门9。

所述混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4的釜盖的顶部均安装有搅拌电机10，所述搅拌电机10连接有搅拌轴11，所述搅拌轴11的底端分别伸入混合反应釜1、晶核成长釜2、粒子长大釜3和反应平衡釜4内，且其上设有若干根搅拌桨12，所述搅拌桨12分别设置于搅拌轴11的三个不同的高度，且位于不同高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角沿搅拌轴11的顶部至底部的方向逐渐减小。具体为：位于最上方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为30-32°（见图1中的a）（本实施例中为31°），位于中间高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为24-26°（见图1中的b）（本实施例中为25°），位于最下方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为22-24°（见图1中的c）（本实施例中为23°）。

本实用新型通过将搅拌桨12位于不同高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角沿搅拌轴11的顶部至底部的方向逐渐减小，使位于各釜体内上方的晶体与其相应的搅拌轴11的接触面积和溶液在该搅拌轴11产生的剪应力大于其下方的晶体，既保证了该釜内晶核的数量满足生产需求的同时，还能够有效减少下方的晶体上的粒子因剪应力和与搅拌轴11的接触成为新的晶核的数量，进而增大了该釜体内下方的每个晶粒的成长空间，使下方的晶粒变粗大后输送至下一釜体内继续结晶，同时也为该釜体内上方的每个晶粒的成长腾出长大的空间。

所述反应平衡釜4还连接有热交换装置，所述热交换装置装置包括热交换管13和蒸汽锅炉（图未视），所述热交换管13盘设于反应平衡釜4内，且其进气口与蒸汽锅炉的出气口连接，其出气口与蒸汽锅炉的进气口连接。通过热交换装置对反应平衡釜4内的溶液进行加热处理，促进溶液中的氯化铵溶解和小苏打的结晶析出，为后续进行晶浆的过滤做好准备。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述搅拌桨12分别设置于搅拌轴11的三个不同的高度，且位于不同高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角沿搅拌轴11的顶部至底部的方向逐渐减小。具体为：位于最上方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为30°，位于中间高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为24°，位于最下方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为22°。

以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

实施例3

所述搅拌桨12分别设置于搅拌轴11的三个不同的高度，且位于不同高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角沿搅拌轴11的顶部至底部的方向逐渐减小。具体为：位于最上方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为32°，位于中间高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为26°，位于最下方高度的搅拌桨12与水平面之间的夹角为24°。

以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

本实用新型一种复分解反应制取小苏打的系统的工作原理及使用方法：

本实用新型工作时，碳酸氢铵和卤水分别从卤水槽5和碳铵加料装置6输送至混合反应釜1内，在混合反应釜1内进行搅拌混合，当混合反应釜1快满时，打开其底部与之相应的阀门9和轴流泵8轴流泵8，将溶液输送至晶核成长釜2内；当晶核成长釜2快满时，打开其底部与之相应的和轴流泵8，将晶浆输送至粒子长大釜3内；当粒子长大釜3快满时，打开其底部与之相应的阀门9和轴流泵8，将晶浆进一步输送至反应平衡釜4内，使晶体中的氯化铵溶解，并在反应平衡釜4中按碳酸氢铵8-10%计量加入固体氯化钠，平衡溶液浓度；当反应平衡釜4快满时，打开其底部与之相应的阀门9和轴流泵8，将晶浆输送至真空过滤机7内进行过滤后得到粗小苏打。

需要另行说明的是，本实用新型中的混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜与现有技术中普通的反应釜不同之处在于搅拌桨在不同高度的角度的设置，其他釜体、釜盖等结构的设置直接采用普通的反应釜相应结构的设置即可。

本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种复分解反应制取小苏打的系统，包括混合反应釜、卤水槽和碳铵加料装置，所述卤水槽和碳铵加料装置均与混合反应釜通过管道连接，其特征在于：所述混合反应釜还通过管道依次连接有晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜。

2.如权利要求1所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述混合反应釜和晶核成长釜相连的管道、所述晶核成长釜和粒子长大釜相连的管道、所述粒子长大釜和反应平衡釜相连的管道均安装有轴流泵。

3.如权利要求1所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜盖上均设有进料口，所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜体底部均设有出料口。

4.如权利要求3所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜的釜盖的顶部均安装有搅拌电机，所述搅拌电机连接有搅拌轴，所述搅拌轴的底端分别伸入混合反应釜、晶核成长釜、粒子长大釜和反应平衡釜内，且其上设有若干根搅拌桨。

5.如权利要求4所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：位于不同高度的所述搅拌桨与水平面之间的夹角沿搅拌轴的顶部至底部的方向逐渐减小。

6.如权利要求4所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：在所述搅拌轴的三个高度上设有所述搅拌桨，位于最上方高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为30-32°，位于中间高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为24-26°，位于最下方高度的搅拌桨与水平面之间的夹角为22-24°。

7.如权利要求1所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述反应平衡釜还连接有热交换装置。

8.如权利要求7所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述热交换装置装置包括热交换管和蒸汽锅炉，所述热交换管盘设于反应平衡釜内，且其进气口与蒸汽锅炉的出气口连接，其出气口与蒸汽锅炉的进气口连接。

9.如权利要求1所述一种复分解反应制取小苏打的系统，其特征在于：所述反应平衡釜的出料口通过管道连接有真空过滤机，且在其与真空过滤机连接的管道上也安装有轴流泵。

Images