一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于蒸发结晶技术领域，具体涉及一种一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶系统及方法。
【背景技术】
[0002]食品级氯化钾为白色粉末或无色结晶，无臭，味咸，无毒，易溶于水、溶于甘油、微溶于乙醇。食品级氯化钾主要用来生产低钠盐，以满足人体直接补钾，作为咸味剂和营养增补剂以部分替代食盐，防止人们过量摄取食盐；医药上可供内服，也可以配制注射水剂，起到补充或平衡人体缺钾的作用，健康也可以制造利尿剂、防止缺钾症药物。此外，氯化钾与食盐一样可用于农产、水产、畜产、发酵、调味、罐头、方便食品等食品中，可以按比例添加在各种食品里，对食品组织状态、色香味以及食品原料成本控制起着不可缺少的作用。
[0003]食品级氯化钾晶体产品生产主要包括溶解、结晶、分离、干燥及包装五个工序，SP首先由工业级氯化钾溶解配制氯化钾的饱和溶液，然后将饱和溶液输送至结晶单元进行蒸发结晶，得到氯化钾晶浆，再将氯化钾晶浆输送至离心机进行离心分离，干燥，包装待售。其中，氯化钾的蒸发结晶是最重要、最核心的工序，蒸发结晶得到氯化钾晶体产品的好坏，直接影响到食品级氯化钾产品的粒度、纯度及外观，因此需严格控制氯化钾多效蒸发结晶工艺流程，以得到可以满足用户需求的食品级氯化钾晶体产品。
[0004]目前食品级氯化钾的主要生产方式为“多效蒸发”+ “冷却结晶釜”，该套装置是将蒸发和结晶工序分离开来，首先将氯化钾溶液多效蒸发浓缩，然后将浓缩液通过冷却降温生产得到氯化钾晶体产品。随着工业化规模不断的扩大，食品级氯化钾结晶工艺所需设备和人工操作都比较大，由于人工操作不稳定因素的影响，容易造成食用氯化钾晶体产品晶体细小、粒度分布不均、晶体产品聚结严重，导致后续工序分离、洗涤、烘干难度增大，不能满足食品氯化钾厂家对氯化钾产品粒度和纯度要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶系统及方法，降低人工劳动强度，提高生产效率和能源利用率，使得到的食品级氯化钾晶体较大，粒度分布均勾，生产成本降低。
[0006]本发明所采用的技术方案为:
一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶系统，其特征在于:
包括蒸发系统和结晶系统两部分；
所述蒸发系统包括III效循环栗、III效换热器、III效分离室和III效出料栗、I效循环栗、I效换热器、I效分离室；
所述结晶系统包括II效循环栗、II效换热器、II效结晶器、II效转料栗和结晶出料栗； 原料连接至III效分离室的循环管道，通过循环管道输送至III效换热器和III效分离室进料口，III效分离室出料口连接III效循环栗入口，III效循环栗出口与III效换热器进料口相连，III效换热器出料口与III效分离室循环进料口相连，III效分离室底部出料口连接III效出料栗入口，III效出料栗出口连接至11效结晶器循环管道，11效转料栗出口连接至I效分离室循环管道，通过循环管道输送至I效换热器和I效分离室进料口，I效分离室出料口连接I效循环栗入口，I效循环栗出口与I效换热器进料口相连，I效换热器出料口与I效分离室循环进料口相连，I效循环管道引支路连接至II效结晶器的循环管道进行结晶，I效分离室顶部蒸汽出口连接至II效换热器壳程进口，III效分离室顶部蒸汽出口连接至表面冷凝器进行冷却；
浓缩后的氯化钾溶液输送至II效结晶器的循环管道，经循环管道输送至II效换热器和II效结晶器，II效结晶器循环管道出料口连接至II效循环栗的入口，II效循环栗的出口连接II效换热器的进料口，II效换热器的出料口连接II效结晶器的循环管道进料口，II效结晶器分离室顶部蒸汽出口连接III效换热器蒸汽进口，II效结晶器结晶室底部出料口连接结晶出料栗。结晶循环管道引支路到II效转料栗，通过II效转料栗输送至I效分离室循环管道。
[0007]I效换热器、II效换热器、III效换热器壳程出口冷凝水连接至冷凝水桶缓存。
[0008]原料连接至III效分离室的循环管道，依次进入II效结晶器和I效分离室，再从I效分离室进入II效结晶器，与蒸汽呈错流流动；
或原料连接至III效分离室的循环管道，依次进入II效分离室和I效结晶器，在I效结晶器内进行结晶，与蒸汽呈逆流流动；
或原料连接至I效分离室的循环管道，依次进入II效分离室和III效结晶器，在III效结晶器内进行结晶，与蒸汽呈顺流流动。
[0009]一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶方法，其特征在于:
包括以下步骤:
将氯化钾溶液通过蒸发系统加热浓缩至氯化钾质量百分比浓度为30%?36%，然后将氯化钾浓缩液栗送至结晶系统进行连续蒸发结晶，经蒸发结晶得到氯化钾晶浆液，养晶结束后将氯化钾晶浆排出输送至缓存罐缓存；
氯化钾连续蒸发结晶的条件包括:进料氯化钾料液直接进入分离室循环管道，与大量氯化钾浓缩液混合，通过两效换热形成高温高饱和溶液，然后让其与大量氯化钾晶浆液混合，通过外循环换热提高氯化钾物料温度和压力，送入结晶器闪蒸浓缩，使之结晶析出氯化钾晶体。
[0010]蒸发浓缩后氯化钾温度为55?110°C。
[0011 ]系统循环量与进料量的质量比为(50~150):1。
[0012]氯化钾晶体在结晶器中停留时间为I?4h。
[0013]氯化钾出料晶浆固含量为体积百分比15-40%。
[0014]如所述的一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续蒸发结晶方法生产的食品级氯化钾晶体。
[0015]本发明具有以下优点:
本发明所采用的结晶器可使过饱和度产生的区域与晶体生长区分别置于结晶器的两处，晶体在循环母液中流化悬浮，为晶体生长提供了良好的条件，能够生产出粒度较大且均匀的晶体。
[0016]本发明提供了一种一步生产大粒径食品级氯化钾晶体的连续冷却结晶系统及方法，替代了过去应用的“多效蒸发” + “冷却结晶爸”的结晶操作，稳定了进出料及蒸发结晶流程，可有效保证产品质量的连续性和稳定性，大大提高了食品级氯化钾的生产效率。
[0017]本发明提供的连续蒸发结晶系统设计合理，搭建该系统所采用的设备成本较低廉，结晶母液全回流，实现结晶过程物料无浪费，工艺稳定，干扰少，利于连续性生产。该系统多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以显著减少生蒸汽消耗量，从而提高了蒸发装置的经济性;且能在同一结晶器内完成蒸发、浓缩和结晶的操作。
【附图说明】
[0018]图1为系统组成及工艺流程示意图(错流)；
图2为结晶器的结构示意图；
图3为根据本发明实施例1的方法生产得到的食品级氯化钾晶体粒度分布图；
图4为根据本发明实施例1的方法生产得到的氯化钾晶体照片；
图5为根据本发明实施例2的方法生产得到的食品级氯化钾晶体粒度分布图；
图6为根据本发明实施例2的方法生产得到的氯化钾晶体照片；
图7为根据本发明实施例3的方法生产得到的食品级氯化钾晶体粒度分布图；
图8为根据本发明实施例3的方法生产得到的氯化钾晶体照片；
图9为根据本发明实施例4的方法生产得到的食品级氯化钾晶体粒度分布图；
图10为根据本发明实施例4的方法生产得到的氯化钾晶体宏观照片；
图11为系统组成及工艺流程示意图(逆流)；
图12为系统组成及工艺流程示意图(顺流)。
[0019]图中，1-1效循环栗，2-1效换热器，3-1效分离室，4-1I效循环栗，5-1I效换热器，6-1I效结晶器，7-结晶出料栗，8-1I效转料栗，9-1II效循环栗，1-1II效换热器，11-1II效分离室，12-111效