CN219251703U - 一种结晶釜控温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结晶釜控温装置，包括设置于结晶釜内部的换热件以及与换热件连通的冷媒容器、输送装置、测温装置，所述输送装置包括第一输送组件、冷媒输送组件，所述第一输送组件、冷媒输送组件并联设置，其中：所述第一输送组件包括第一冷媒泵、第一调节阀；所述冷媒输送组件包括顺序连通的冷却器、冷媒罐、第二冷媒泵、第二调节阀，冷媒经过冷却器后降温；所述第一调节阀、第二调节阀的出口管路汇合后连通换热件的入口；所述测温装置包括至少3个不同高度的温度传感器。本实用新型将不同温度的冷媒混合后进入换热件，对结晶釜中的溶液进行冷却，能够快速调整混合后冷媒的温度，灵活改变冷却速度，可减小结晶过程中的温度波动，提高结晶质量。

Description

一种结晶釜控温装置

技术领域

本实用新型涉及温度调节装置技术领域，具体为一种结晶釜控温装置。

背景技术

结晶釜是利用温度变化使浓溶液或饱和溶液中的溶质以晶体形式析出的装置，根据溶质的溶解度-温度关系不同，可选择冷媒或热媒进行温度调整，大部分情况下，化工产品的溶解度与温度呈正相关，故结晶釜一般采用水或乙醇溶液等冷媒，对溶液进行冷却以使结晶大量析出。

在化工生产中，经常需要对一些盐类物质的混合溶液进行结晶分离，利用不同盐类物质的溶解度差异，使其分别在不同的温度段析出。现有的结晶釜多通过外壳上的夹套或内部的螺旋管作为冷媒的通道，通过控制冷媒的入口温度或流量来控制降温速度。在生产过程中发现，结晶过程中溶液温度降低至结晶温度附近后会出现小幅升温现象，若不增大冷媒流量，溶液温度难以继续下降，使溶液结晶不完全；若增大冷媒流量，溶液停止升温后会迅速降温，容易使温度低于设定温度，导致其它盐类析出并混入结晶中，例如从硫氰酸铵与硫代硫酸铵、硫酸铵的混合溶液中分离硫氰酸铵时，便时常有杂质盐混入硫氰酸铵晶体中。

CN109692495A公开了一种结晶釜温度控制系统及控制方法，采用外盘管通入循环水，并采用换热器对循环水进行降温，能够根据结晶釜的温度，对外盘管设置不同的温度差，以实现结晶釜温度的稳定控制。但是，该方案采取了间接冷却的方式，循环水的温度是影响结晶釜内物料温度的主要因素，通过换热器对循环水进行温度调整，再利用循环水调节结晶釜温度，该种温度控制方法存在较明显的滞后，在结晶大量析出导致结晶釜温度波动时，往往不能及时调节循环水的温度，难以减小温度波动，因而无法解决温度波动导致的结晶不完全或结晶中混入杂质的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种结晶釜控温装置，能够快速调节送入结晶釜的冷媒温度，减小结晶过程中的温度波动，以解决温度波动导致的结晶不完全或结晶中混入杂质的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种结晶釜控温装置，包括设置于结晶釜内部的换热件以及与换热件连通的冷媒容器、输送装置、测温装置，所述冷媒容器、输送装置、换热件依次连通，所述换热件的出口与冷媒容器入口连通，所述输送装置包括第一输送组件、冷媒输送组件，所述第一输送组件、冷媒输送组件并联设置，其中：

所述第一输送组件包括第一冷媒泵、第一调节阀，所述第一冷媒泵的入口通过管道与冷媒容器的出口连通；

所述冷媒输送组件包括顺序连通的冷却器、冷媒罐、第二冷媒泵、第二调节阀，所述冷却器的入口通过管道与冷媒容器的出口连通，冷媒经过冷却器后降温；

所述第一调节阀、第二调节阀的出口管路汇合后连通换热件的入口；

所述测温装置包括至少3个温度传感器，所述温度传感器设置在结晶釜的不同高度。

优选的，所述冷却器为换热器或制冷设备。

优选的，所述冷媒罐的入口位于液面下方。

优选的，所述制冷设备为压缩制冷设备或热泵制冷设备。

优选的，所述换热件的入口管路上设有静态混合器，所述第一调节阀、第二调节阀的出口管路汇合后连通静态混合器的入口。

优选的，所述换热件包括若干个依次连通的U形管，所述U形管绕结晶釜的中轴线呈中心对称分布.

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

采用了2组并联的输送组件，使冷媒离开冷媒容器后分为两路，其中一路不进行冷却，另一路进行冷却，然后将两路冷媒混合后送入换热件，对结晶釜中的溶液进行冷却，可通过调整2路冷媒的流量比，快速调整进入换热件的冷媒温度，从而在结晶大量生成的过程中快速降温，保持温度稳定，减小结晶过程中的温度波动，并在结晶生成速率大幅下降后通过降低冷媒流量来控制降温速率和终点温度，防止降温过度导致杂质结晶。

附图说明

图1为实施例1的装置流程图。

图2为实施例1中换热件的立体图，箭头方向为冷媒流向。

图3为实施例2的装置流程图。

图4为实施例3的装置流程图。

图中标记：100、结晶釜；200、换热件；300、冷媒容器；400、测温装置；500、第一输送组件；600、第二输送组件；700、静态混合器；800、温度传感器；201、U形管；501、第一冷媒泵；502、第一调节阀；601、冷却器；602、冷媒罐；603、第二冷媒泵；604、第二调节阀。

实施方式

本实用新型主要用于结晶釜在降温过程中的温度控制，本申请中的“结晶釜”仅指对化工生产中得到的浓溶液或饱和溶液进行温度调节以使结晶析出的装置，不包含“结晶反应釜”等将反应、结晶过程在一个容器内进行的装置，本申请中的“结晶釜”中仅进行结晶过程，不进行结晶前的反应过程。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种结晶釜控温装置，包括设置于结晶釜100内部的换热件200以及与换热件200连通的冷媒容器300、输送装置、测温装置400，利用换热件200内的冷媒对结晶釜100内的溶液进行降温，冷媒容器300内盛装冷媒，如水、水-乙醇溶液、水-乙二醇溶液等，冷媒的具体成分根据降温范围进行常规选择，冷媒容器300、输送装置、换热件200依次连通，换热件200的出口与冷媒容器300入口连通，使冷媒在换热件200和冷媒容器300之间循环。

输送装置包括第一输送组件500、第二输送组件600，第一输送组件500、第二输送组件600并联设置，其中：

第一输送组件500包括第一冷媒泵501、第一调节阀502，第一冷媒泵501的入口通过管道与冷媒容器300的出口连通，使冷媒容器300中的冷媒在未经过冷却的情况下进入换热件200；

第二输送组件600包括顺序连通的冷却器601、冷媒罐602、第二冷媒泵603、第二调节阀604，冷却器601的入口通过管道与冷媒容器300的出口连通，冷媒经过冷却器601后降温，使冷媒容器300中的冷媒在经过冷却后进入换热件200，冷媒罐602的入口位于液面下方，以使冷媒容器300中的冷媒在第二冷媒泵603的作用下进入冷媒罐602。

第一调节阀502、第二调节阀604的出口管路汇合后连通换热件200的入口，使第一冷媒泵501输送的未经冷却的冷媒与第二冷媒泵603输送的经过冷却的冷媒混合后进入换热件；通过调整第一输送组件500、第二输送组件600的流量比，从而使混合后的冷媒温度在较大范围内发生变化。

测温装置400包括3个温度传感器，这些温度传感器设置在结晶釜100的不同高度，以测量不同结晶釜100内不同液位处溶液的温度，从而对溶液的整体温度进行更加准确地判断，在其它实施例中，也可以设置更多数量的温度传感器，并减小相邻的温度传感器的高度差，使温度判断更加精准。

冷却器601为压缩制冷设备，利用制冷剂的膨胀吸热转移经过冷却器601的冷媒的热量，从而使其冷却，在其它实施例中，还可以是热泵制冷设备等其它类型的制冷设备，或者管壳式换热器、板式换热器或套管式换热器等换热设备。

如图1、2所示，本实施例中使用的换热件200包括若干个依次连通的U形管201，这些U形管201绕结晶釜100的中轴线呈中心对称分布，使冷媒在换热件200内的通路经过时循环上升、下降，使不同液位的溶液均能得到比较接近的冷却效果。

冷媒容器300只是起储存冷媒的作用，其中的冷媒可处于常温状态，无需进行降温，只有经过冷却器601的冷媒才会被冷却，但由于刚进入结晶釜100的溶液温度较高，若仅使用经过冷却的冷媒对溶液进行降温，二者之间的温差较大，换热件200的外壁上容易附着结晶，因此在溶液温度较高时，通过调整第一调节阀502、第二调节阀604的开度，使经过第一调节阀502的冷媒流量大于第二调节阀604，两路冷媒混合后的温度与溶液的温差较小，可避免换热件200的外壁出现结晶附着；随着溶液温度持续下降，逐渐降低第一调节阀502开度并提高第二调节阀604开度，使混合后的冷媒温度逐渐下降，保持换热件200内的冷媒与溶液的温度差，使降温速率保持稳定；当溶液开始大量结晶并放热时，根据测温装置400采集的温度数据，适当提高第二调节阀604的开度，可避免温度在短时间内迅速上升；当溶液中目标溶质的结晶基本析出时，放出的热量减少，根据溶液温度变化，降低第二调节阀604的开度并提高第一调节阀502的开度，使混合后的冷媒温度小幅上升，以使溶液温度保持稳定，避免溶液被过度冷却并析出杂质结晶。

为降低温度调整的滞后性，进一步减小温度波动，冷媒在换热件200内的停留时间应不大于10s，可通过控制换热件的管径/长度比、冷媒的流量来实现，具体的调整过程为本领域常规技术手段，这里不再赘述。

实施例

为使第一冷媒泵501、第二冷媒泵603输送的冷媒混合更加均匀，在实施例1的基础上，换热件200的入口管路上设有静态混合器700，如图3所示，第一调节阀502、第二调节阀604的出口管路汇合后连通静态混合器700的入口，使混合后的冷媒进入静态混合器700进行充分混合后再进入换热件200。

实施例

为便于调整第一调节阀502、第二调节阀604的开度，在实施例1的基础上，如图4所示，换热件200的入口管路上设有温度传感器800，用于测量混合后的冷媒温度，根据测温装置400、温度传感器800的温度数据调整第一调节阀502、第二调节阀604的开度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种结晶釜控温装置，包括设置于结晶釜（100）内部的换热件（200）以及与换热件（200）连通的冷媒容器（300）、输送装置、测温装置（400），其特征在于，所述冷媒容器（300）、输送装置、换热件（200）依次连通，所述换热件（200）的出口与冷媒容器（300）入口连通，所述输送装置包括第一输送组件（500）、第二输送组件（600），所述第一输送组件（500）、第二输送组件（600）并联设置，其中：

所述第一输送组件（500）包括第一冷媒泵（501）、第一调节阀（502），所述第一冷媒泵（501）的入口通过管道与冷媒容器（300）的出口连通；

所述第二输送组件（600）包括顺序连通的冷却器（601）、冷媒罐（602）、第二冷媒泵（603）、第二调节阀（604），所述冷却器（601）的入口通过管道与冷媒容器（300）的出口连通，冷媒经过冷却器（601）后降温；

所述第一调节阀（502）、第二调节阀（604）的出口管路汇合后连通换热件（200）的入口；

所述测温装置（400）包括至少3个温度传感器，所述温度传感器设置在结晶釜（100）的不同高度。

2.根据权利要求1所述的一种结晶釜控温装置，其特征在于，所述冷却器（601）为换热器或制冷设备。

3.根据权利要求1所述的一种结晶釜控温装置，其特征在于，所述冷媒罐（602）的入口位于液面下方。

4.根据权利要求2所述的一种结晶釜控温装置，其特征在于，所述制冷设备为压缩制冷设备或热泵制冷设备。

5.根据权利要求1~4任一所述的一种结晶釜控温装置，其特征在于，所述换热件（200）的入口管路上设有静态混合器（700），所述第一调节阀（502）、第二调节阀（604）的出口管路汇合后连通静态混合器（700）的入口。

6.根据权利要求1~4任一所述的一种结晶釜控温装置，其特征在于，所述换热件（200）包括若干个依次连通的U形管（201），所述U形管（201）绕结晶釜（100）的中轴线呈中心对称分布。

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