CN2605048Y - 撞击流结晶器 - Google Patents

Abstract

撞击流结晶器，物理化学工艺设备。基本部件包括上部保持气相空间的圆筒型容器1、同轴安装在容器1中并浸没在工艺介质下的上下两个导流筒2和同轴安装在上下两个导流筒内、螺旋方向相反的两个螺旋桨3和4。螺旋桨3和4推动流体分别从上下经导流筒2循环流动并在容器1中部相向撞击，能有效地促进微观混合，从而为结晶创造适当而均匀的过饱和度环境；理想混合一无混合流串联循环的特殊流动结构适合结晶过程，可制得粗大均匀的结晶。可间歇或连续操作；设有分级腿、延伸到导流筒进口的加料管、换热夹套，并可连接真空。适用于冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶。料液循环量小，节能。

Description

撞击流结晶器

本实用新型名为“撞击流结晶器”，属于物理、化学工艺设备。

在化工、医药、轻工等行业中，有许多产品是通过从溶液中结晶制得的。一般总是希望得到粗大均匀的结晶。这不仅可以改善产品的外观和吸湿、结块等性质，还有利于提高结晶后液固分离或/和洗涤操作的技术经济指标。依据产生过饱和度的方式不同，从溶液中结晶的过程大致可分为冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶三种类型。其中冷却结晶应用最为广泛；反应结晶则在近年来发展较快。不论何种结晶，要制得均匀粗大的结晶，就必须控制溶液的过饱和度适当。过饱和度过低，结晶生长速度很慢，效率低；在不加品种的情况下甚至不可能析出结晶。过饱和度过高，则由于产生大量晶核，最终得到细小的晶体。另外，过饱和度还必须均匀，否则局部过浓的现象仍可导致产生细晶，使产品均匀性变差。平均过饱和度总是容易控制的。例如，在冷却结晶的场合只要控制好温度即可；对于反应结晶，则在保证温度符合要求的情况下控制适当的进料条件包括浓度和流量，可以达到规定的平均过饱和度。然而，要提供均匀的过饱和度环境，则需要有良好的微观混合状况。毕竟，晶核生成和晶体生长中的表面结晶化反应都是在分子尺度上发生。已工业应用的结晶器有很多种，但它们提供的微观混合状况都不很理想。上世纪50至70年代研发的一类带导流筒的结晶器，例如DTB结晶器(Mullin.J.W.，“Industrial Crystallization”pp1-168，Plenum Press，New York，1976)、DP结晶器(河西达夫，“月岛式DP型晶出装置”，别册化学工业，18(2)：58-65，1974)和Standard-Messo湍流结晶器(Messing，T.，Br.Chem.Eng.，14：641-645，1969)等，至今仍属于比较先进的连续结晶装置。它们的共同点是：可以提供真空冷却、蒸发、或易挥发液体直接接触冷却等方法产生过饱和度；依靠料液大量循环达到较均匀的过饱和度。它们的不足之处是：(1)料液大量循环动力消耗较大；(2)微观混合不够理想，某些结晶性质差的物料仍难以制得粗大均匀的结晶；(3)不适用于反应结晶的场合。

本实用新型的目的，是克服上述现有技术的不足，利用撞击流新技术，提供一种微观混合性质良好，同时适用于冷却和反应结晶，易于控制过饱和度及其均匀性，从而能够制得良好结晶产品的装置。

图1是本实用新型撞击流结晶器结构示意图；它同时表示了工作的基本原理。

下面结合附图，说明本实用新型的内容和实施方法。

本实用新型的基本部件包括圆筒型容器1、垂直同轴安装在容器1中的上、下两个导流筒2和分别同轴安装在上、下两个导流筒中的上螺旋桨3和下螺旋桨4，它们螺旋方向相反，即一个左旋，另一个右旋。容器1中装工艺介质，液位没过上导流筒，构成结晶过程的有效容积区；其上部保持为气相空间。为提高流动效率、防止出现死角，容器1底部做成锅底形。两个螺旋桨3和4推动流体(工艺介质)，分别从上部和下部经导流筒2流向容器1中部，并在该处相向撞击，在撞击面周围形成撞击区IZ。该区中来自不同方向的流团间剧烈的相对运动有效地促进微观混合，从而可以提供均匀的过饱和度环境。撞击后，悬浮流体经过上下导流筒2与容器1内壁间的环室分别返回容器1的上下两端，然后又分别被螺旋桨3和4输送通过上下导流筒2流向容器1中部并再次撞击，如此反复循环。

本实用新型撞击流结晶器设有换热夹套11，当需要移走的热量不大或生产规模较小时，可通过夹套下部冷却剂进口管通入冷却介质进行冷却；换热后的介质通过出口管13排放。此外，结晶器顶盖13上的排气管14可以接入真空系统，进行真空(蒸发)冷却。还可以两种冷却方式并用撞击区良好的微观混合可以保证结晶容器内温度和过饱和度稳定均匀。

本实用新型撞击流结晶器设有两个原料液进料管5和6，可适用于冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶。冷却结晶和蒸发结晶通常只需要一根进口管，可取消进料管6。反应结晶则至少应有两根进料管，如果必要，除进料管5和6还可增加进料管；增加的进料管应延伸到任意一个导流筒的进口处。

该结晶器可以连续操作；对于结晶生长缓慢的物质如某些有机物，也可以间歇操作。

连续操作时，原料液体通过上述进料管5或/和6连续加入结晶器。结晶一定时间后，较稠厚的晶浆下流至结晶器底部的分级腿9；适当形式的输液泵a经清液管8从结晶器上部的溢流堰7中抽取上层清液通过管道b送入该分级腿进行水力分级；粗大结晶和部分母液通过出料管10卸出，送至液固分离设备；细小结晶被分级液送回结晶器。图1中输液泵a和以点划线表示的管道b是配套使用的元件，不属于本实用新型撞击流结晶器本身。间歇操作则是将原料液一次加入结晶器，在控制适当的条件下经过一定时间完成结晶后卸出，送去进行液固分离。间歇操作不需要使用分级腿9、溢流堰7、输液泵a和管道b。

与现有的结晶装置相比，本实用新型撞击流结晶器具有下述显著的优点：(1)利用了撞击流强化微观混合的特点，更容易为结晶过程提供均匀的过饱和度环境；(2)结晶器中具有理想混合一无混合串联循环的特殊流动结构，更适合结晶过程的特点；(3)可用于反应结晶操作；(4)由于良好的微观混合条件保证了均匀的过饱和度，料浆循环量小，只要保证晶体能够悬浮即可，因此动力消耗较省。

Claims (3)

1.一种名为撞击流结晶器的物理、化学工艺设备，其特征在于它由一个下部装工艺介质、上部保持为气相空间的圆筒型容器(1)，垂直同轴地安装在容器(1)中的上、下两个导流筒(2)和同轴分别安装在上、下两个导流筒中、螺旋方向相反、分别从上部和下部推动流体经导流筒向容器部流动的上、下两个螺旋桨(3)和(4)，三种五个基本部件组成。

2.按权利要求1所述的撞击流结晶器，其特征在于安排有分别伸入到上、下导流筒进口处的进料管(5)和(6)、容器内侧壁溢流堰(7)和清液管(8)、底部分级腿(9)和出料管(10)。

3.按权利要求1所述的撞击流结晶器，其特征在于容器(1)的顶盖(13)上设有排气管(14)；壁外设置换热夹套(11)。