一种结晶器及结晶系统的制作方法

本实用新型涉及化工生产用结晶设备，具体涉及一种结晶器与结晶系统，本实用新型尤其适用于氨法脱硫工艺。

背景技术：

结晶是化工产生生产中的一关键工艺环节。例如：

在氨法脱硫生产工艺中，其副产品是硫酸铵，是一种含氮含硫的肥料，附加值高、市场需求广阔，这也是氨法脱硫的重要优势。对脱硫后产生的硫酸铵浆液进行浓缩结晶是氨法脱硫的重要环节，目前国内市场上主要分为塔内饱和结晶和塔外蒸发结晶。

塔外蒸发结晶装置设置在脱硫塔的外部，与主体系统相对独立，对脱硫塔及吸收液循环系统的磨损较小，提高了系统运行的可靠性和主体设备的使用寿命。另外，相对于塔内饱和结晶，塔外蒸发结晶的产品粒径更大、颗粒感较强、外观更好，使得产品价值更高。现有的蒸发结晶器大多为空筒，无内部组件，或者仅设置一个挡流板起到部分遮挡作用，不能保证回流浆液的澄清度，由此导致回流浆液中的硫酸铵晶体颗粒对设备的腐蚀较严重，尤其是加热器和管路很容易损坏，同时也带来了固液分离效果差、硫酸铵晶体颗粒小的问题，这些都限制了蒸发结晶技术的推广。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型提供了一种结晶器。

本实用新型提供的结晶器包括结晶器本体，结晶原液在结晶器本体中进行澄清、结晶，所述结晶器本体进料端设有结晶器入口，所述结晶器本体上设有气体出口，该气体出口用于连接真空泵；所述结晶器本体进料端内部安装有浆液分布器，所述浆液分布器下方设有澄清区，澄清区下方设有晶体生长区；

所述澄清区的壁上设有至少两个澄清液出口；所述澄清区安装有过滤板，并且该过滤板位于澄清液出口下方，所述过滤板上靠近结晶器本体内壁的边缘开设多个过滤孔，所述边缘的内部开设有浆液通孔；

所述浆液分布器将从结晶器入口进来的结晶原液分布于结晶器中并瞬时蒸发，浓缩后的浆液经过浆液通孔进入晶体生长区，在结晶过程中，晶体生长区的部分浆液经过滤孔，浆液中的晶体颗粒被拦截在晶体生长区，液体返回至澄清区。

一些实施方案中，所述过滤板选用环形板，环形板中间的通孔为浆液通孔，环形板板体上开设有多个过滤孔。

进一步的方案中，所述浆液分布器与过滤板之间设有导流筒，所述导流筒的进料端口径大于出料端口径。

一些实施方案中，所述浆液分布器包括环管，该环管上设有浆液进孔和多个浆液出孔，且浆液进孔与结晶器入口连通。

优选的方案中，所述至少两个澄清液出口沿塔壁周向均匀分布。

进一步，本实用新型的结晶器还包括存晶器，该存晶器用于存储从晶体生长区输出的含晶体颗粒的浆液，同时延长晶体生长时间，所述存晶器底部设有存晶器出口。

一些实施方案中，所述存晶器的工作直径小于结晶器体的工作直径。

更进一步的方案中，本实用新型的结晶器还包括缓冲件，该缓冲件用于安装在存晶器底部，存晶器发生受热膨胀时起到缓冲作用。

优选的方案中，所述存晶器内的浆液经存晶器出口排出后，部分输送回至存晶器内再结晶，同时强化存晶器内物料的扰动，防止晶体颗粒在沉降过程中沉积结垢。

基于上述结晶器，本实用新型还提供了一种结晶系统。

本实用新型的结晶系统包括：

加热器，与结晶器入口连通，用于对结晶原液进行加热；

结晶器，加热后的浆液在结晶器中进行澄清、结晶，所述结晶器选用上述方案中的任一种结晶器；

蒸发循环泵，与澄清液出口连通，用于输送结晶器内产生的澄清液；

蒸发取出泵，用于输送结晶器或存晶器内产生的含有晶体颗粒的浆液。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型通过对结晶器内部进行分区，包括澄清区和晶体生长区，可以合理控制不同区域原浆液(如硫酸铵浆液)的浓度和晶体颗粒含量，避免扰流将晶体颗粒(如硫酸铵晶体)带到澄清液出口，使结晶器内固液分离更加彻底；并且，本实用新型在结晶器内设置浆液分布器，并与结晶器入口连接，使进入结晶器的浆液的流量在横截面上分布均匀，提高了浆液在负压环境中的蒸发速率，促进了晶体的生长速率。

(2)本实用新型在结晶器内设置过滤板实现了对结晶器内部的功能分区，过滤板有过滤作用，可以阻止浆液中的晶体颗粒通过，使得从澄清液中几乎没有晶体颗粒，减少实际生产中对蒸发循环泵、加热器以及配套设备的磨损，延长了设备使用寿命。进一步，在结晶器内增设导流筒，导流筒将结晶器入口和澄清液出口分隔开来，澄清与结晶效果更彻底。

(3)本实用新型在结晶器底部设置存晶器，且存晶器出口与蒸发取出泵位于同一水平线，使硫酸铵晶体在沉降过程中有更多的生长时间，以获得颗粒更大、质量更好的晶体；进一步，存晶器内的浆液从下部的存晶器出口流出，经蒸发取出泵、回流阀，回到存晶器中部的回流入口，形成循环，强化存晶器中的扰动，防止晶体颗粒在沉降过程中沉积结垢；除此之外，在存晶器底部使用缓冲件支撑，确保存晶器受热后不会因膨胀发生变形。

附图说明

图1为本实用新型的塔外蒸发结晶系统的示意图；

图2为过滤板的结构示意图；

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本实用新型所述的结晶原液是指待结晶的浆液，例如，在氨法脱硫生产工艺中，结晶原液可以理解为是经加热后、进入结晶器入口的硫酸铵浆液。

本实用新型结晶器内的澄清主要借助过滤板实现，并且本实用新型的过滤板可理解为一“反向过滤板”，结晶过程中，结晶原液经过过滤板上的浆液通孔进入晶体生长区，在适宜的外力作用下(例如蒸发、真空抽力)，晶体生长区中部分浆液经过滤板边缘上的过滤孔进入澄清区，晶体颗粒被过滤掉，在澄清区得到不含晶体颗粒的澄清液，经澄清液出口排出。过滤板的一种具体结构如图2所示，其外形为一环状板16，该板中间的通孔为浆液通孔19，板体上开设有多个孔径远小于浆液通孔的过滤孔18。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，该实施例的结晶器包括结晶器本体1，所述的结晶器本体1上设有结晶器入口9、澄清液出口8、结晶浆液出口10、蒸汽出口12，优选的方案中，澄清液出口8有两个，为左右对称布置；

结晶器本体1内沿浆液流动方向布置浆液分布器14、澄清区和晶体生长区；所述的浆液分布器14与结晶器入口9连接；浆液分布器14的结构可选用圆环状管，管上沿圆周方向均匀分布若干喷射口，

所述澄清液出口8位于澄清区，并且澄清区安装有过滤板，如图2所示，所述浆液通孔19的直径占整个环形孔板16直径的40％～60％，所述环形孔板上沿圆周开设有多个小孔径的过滤孔18；

结晶原液经结晶器入口9进入浆液分布器14的环形管道中，从喷射口出来均匀喷射到结晶器1中；结晶器1内为负压，浆液进入结晶器1后瞬间蒸发，大部分的水变成蒸汽由二次蒸汽出口12排出；结晶器1内负压形成可通过在蒸汽出口12后面会设置一台真空泵，用以抽取结晶器1中蒸发产生的蒸汽，在真空泵的作用下，使得结晶器1的内部形成负压；

经过脱水浓缩后的浆液中开始出现小颗粒的硫酸铵晶体，经环形孔板16到达晶体生长区；环形孔板16上设置有若干小孔用于过滤，浆液到达环形孔板16下方后，一部分浆液向两侧上方流动，环形孔板16将浆液中小颗粒的硫酸铵晶体拦截下来，而不含晶体颗粒的的澄清浆液由澄清液出口8流出。

到达蒸发循环泵3，澄清液出口8共有两个，设置为左右对称，可保证结晶器1中浆液浓度分布均匀。

进一步优选的方案中，所述浆液分布器14与过滤板之间设有导流筒15，导流筒的结构限定为其进料端的孔径大于出料端的孔径，具体结构可选用如图1中所示的部件15，上部为倒锥形，下部为圆筒形，所述导流筒一方面用于导流，脱水浓缩后的浆液可沿导流筒15内壁向下流动至过滤板，另一方面导流筒15还用于分隔结晶器入口和澄清液出口，具体尺寸选择上，可选导流筒进料端直径与结晶器本体直径基本接近，其出料端直径与环形孔板中间的浆液通孔直径相等。

进一步的方案中，结晶器1底部设置有存晶器13，所述的存晶器13上设置有存晶器出口10。结晶浓缩的浆液经过晶体生长区后可继续向下流动，到达存晶器13，浆液中的硫酸铵晶体颗粒在存晶器13内向下沉降，在此过程中晶体颗粒不断生长变大，经由存晶器出口10流出，此时浆液中晶体颗粒含量约为15％～20％。

进一步，存晶器13上还设有回流入口11，浆液由存晶器出口10流出，一部分送至后续处理装置，另一部送至回流入口11，形成循环，循环量根据相关产品的产量要求、存晶器中浆液浓度要求进行设定，具体实施方案中，可通过控制阀门(如出料阀6和回流阀7)的开度进行调节，以强化存晶器13中的扰动，防止晶体颗粒在沉降过程中沉积结垢。优选方案中，结晶器13可设计为一管状结构。进一步，在尺寸选择上存晶器13的工作直径为结晶器1工作直径的60％(工作直径可理解为结晶过程中浆料通过的容器直径，如图1所示，存晶器和结晶器的工作直径均指其相应的内径)，在强制循环中，单位时间流过的浆液流量不变，直径变小使得浆液流速变大，即存晶器13中的浆液流速大于结晶器1本体，保持较大的流速可以确保浆液中的晶体颗粒难以沉积在管壁上。

更优选的方案中，所述的存晶器13在底部使用缓冲件17与地面连接，起到支撑作用。存晶器13受热后沿轴向有明显的膨胀伸长变化，如底部直接与地面连接，则存晶器13管壁会在膨胀时受到挤压后变形，长此以往会缩短设备的使用寿命，因此采用缓冲件17与地面连接可以确保存晶器13受热后不会因膨胀发生变形。缓冲件17具体可选用强度满足工作需要的弹簧。

实施例2：

如图1、图2所示，本实施例的结晶系统在上述实施例的基础上还包括加热器2、蒸发循环泵3、蒸发取出泵4和浓浆泵5。

可选的，加热器2为管壳式换热器，加热器2与浓浆泵5、蒸发循环泵3、结晶器入口9连接；蒸发循环泵3与浓浆泵5、加热器2、澄清液出口8连接；

工作时，从浓浆泵5来的原始硫酸铵浆液与从蒸发循环泵3来的澄清浆液混合后进入加热器2，加热器2为管壳式换热器，加热热量来自于180℃左右蒸汽，硫酸铵浆液吸收热量后温度升到105℃～110℃，得到结晶原液，由加热器2顶部流出，到达结晶器入口9。

在有存晶器时，存晶器13通过存晶器出口10与蒸发取出泵4连接。优选的方案中，在安装时，可选择的存晶器出口10与蒸发取出泵4位于同一水平线，所述的蒸发取出泵4与出料阀6、回流阀7和存晶器出口10连接。