硫酸钠冷却结晶装置

1.本发明涉及冷冻结晶技术领域，尤其涉及一种硫酸钠冷却结晶装置。


背景技术：

2.冷冻结晶技术是现代工业生产盐类化工的重要技术，它是指将溶解有目标溶质的溶液降温，降低其溶解度，再使其自发产生晶种或加入晶种以作为凝结核，使其结晶逐渐长大获取产品。十水合硫酸钠(俗称芒硝)作为两碱工业的重要原料，其冷法制取工艺即是冷却其溶液获取其结晶。在此工艺中，硫酸钠溶液需经预处理达到饱和，再在冷冻结晶器中经降温、加晶、淘洗蒸发等过程获取成品。
3.冷冻结晶器是完成冷冻结晶工艺流程不可或缺的重要工作单元，现代冷冻结晶器主要包括冷却室、结晶罐，循环管路等。现有的冷冻结晶器中主要存在细晶夹带、母液包藏、晶体堵塞等问题，无法保证冷冻结晶器长期工作的稳定性。


技术实现要素：

4.本发明提供一种硫酸钠冷却结晶装置，用以解决现有技术中容易发生晶体堵塞和结垢导致冷冻结晶器无法长期稳定工作的缺陷，实现降低晶体堵塞的发生频率，保证冷冻结晶器长期稳定工作。
5.本发明提供一种硫酸钠冷却结晶装置，包括结晶罐、预热除晶机构和冷却机构，所述结晶罐连接输液管路，沿所述输液管路内混合液的流动方向所述预热除晶机构和所述冷却机构依次与所述输液管路连接，所述预热除晶机构的换热介质管路与所述冷却机构的换热介质管路连通。
6.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述预热除晶机构包括预热器，所述预热器与所述输液管路连接。
7.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，还包括变频泵，所述变频泵与所述预热器并联设于所述输液管路上。
8.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述预热除晶机构还包括过滤器，所述过滤器安装于所述预热器和所述冷却机构之间的所述输液管路上。
9.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述过滤器与所述冷却机构之间的所述输液管路上设有流量计。
10.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述结晶罐内设有导流筒、搅拌轴和螺旋搅拌桨，所述导流筒固定安装于所述结晶罐内，所述搅拌轴的第一端可转动的安装于所述结晶罐的内顶侧，所述搅拌轴的第二端穿设于所述导流筒内，所述螺旋搅拌桨安装于所述搅拌轴的第二端，且位于所述导流筒内。
11.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述结晶罐内还设有超声波发生器，所述超声波发生器安装于位于所述导流筒的下方的所述结晶罐的罐底内侧，且所述超声波发生器的超声波发射端与所述导流筒相对设置。
12.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述冷却机构包括过冷换热器、压缩机和冷凝器，所述过冷换热器与所述输液管路连接，所述过冷换热器的换热介质管路的出口与所述压缩机的换热介质管路的进口连接，所述压缩机的换热介质管路的出口与所述冷凝器的换热介质管路的进口连接，所述冷凝器的换热介质管路的出口与所述过冷换热器的换热介质管路的进口连接。
13.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述预热除晶机构的换热介质管路的出口与所述冷凝器的换热介质管路的进口连接，所述冷凝器的换热介质管路的出口与所述预热除晶机构的换热介质管路的进口连接。
14.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，所述冷凝器的换热介质管路与所述过冷换热器的换热介质管路之间的连接管路上设有膨胀阀。
15.本发明提供的硫酸钠冷却结晶装置，通过设置结晶罐、预热除晶机构和冷却机构，所述结晶罐连接输液管路，沿所述输液管路内混合液的流动方向所述预热除晶机构和所述冷却机构依次与所述输液管路连接，所述预热除晶机构的换热介质管路与所述冷却机构的换热介质管路连通，实现所述预热除晶机构对所述输液管路输送的混合液中的细晶的消除，再经所述冷却机构冷却后回流至所述结晶罐内，有效使成品晶体粒度分布宽度更窄，提高产品质量，降低晶体堵塞的发生频率，保证冷冻结晶器长期稳定工作，提升结晶效率，结构简单紧凑。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明提供的硫酸钠冷却结晶装置的结构框示图；
18.图2是本发明提供的硫酸钠冷却结晶装置中结晶罐的结构示意图；
19.附图标记：
20.100：结晶罐；
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110：导流筒；
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120：搅拌轴；
21.130：螺旋搅拌桨；
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140：超声波发生器；
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150：排料口；
22.200：输液管路；
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210：变频泵；
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220：流量计；
23.310：预热器；
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320：过滤器；
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410：过冷换热器；
24.420：压缩机；
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430：冷凝器；
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440：膨胀阀。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.下面结合图1和图2描述本发明的一种硫酸钠冷却结晶装置，包括结晶罐100、预热除晶机构和冷却机构，结晶罐100连接输液管路200，沿输液管路200内混合液的流动方向预
热除晶机构和冷却机构依次与输液管路200连接，预热除晶机构的换热介质管路与冷却机构的换热介质管路连通。可以理解的是，结晶罐100用以存储母液和新加料液的混合液，输液管路200的一端与结晶罐100的出液口连接，输液管路200的另一端与结晶罐100的回液口连接。沿输液管路200内混合液的流动方向，预热除晶机构和冷却机构依次设置在输液管路200上，也就是说，输液管路200输送的混合液优选经过预热除晶机构去除混合液中的细晶，再经过冷却机构进行冷却，之后回流至结晶罐100内，有效使成品晶体粒度分布宽度更窄，提高产品质量，降低晶体堵塞的发生频率，保证冷冻结晶器长期稳定工作，提升结晶效率。
27.其中，预热除晶机构的换热介质管路与冷却机构的换热介质管路连通，实现对冷却机构在热交换过程中产生的热量，提高热交换效率，降低能耗。
28.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，预热除晶机构包括预热器310，预热器310与输液管路200连接。可以理解的是，预热器310安装于冷却机构的上游，并与输液管路200连接，用以对输液管路200内的混合液进行预热，进而消除混合液中的细晶。
29.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，还包括变频泵210，变频泵210与预热器310并联设于输液管路200上。可以理解的是，变频泵210安装于输液管路200上，用以为混合液流动提供动力。变频泵210与预热器310并联设置，也就是说，输液管路200内的混合液其中一部分流经预热器310，进行预热；另一部分流经变频泵210，之后两部分混合液汇合，其中经过预热的混热液部分对流经变频泵210的混合液进行热量传递，使得预热器310输出的热量被其中一部分混合液全部吸收，使得其中一部分热量用以将该部分混合液中的细晶全部消除，剩余热量足够使流经变频泵210的混合液中的细晶消除，进而实现将混合液中的全部细晶消除。值得说明的是，采用混合液分流的方式，优先对其中一部分混合液进行细晶消除，再对另一部分混合液进行细晶消除，可保证对混合液中细晶的消除效果。
30.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，预热除晶机构还包括过滤器320，过滤器320安装于预热器310和冷却机构之间的输液管路200上。可以理解的是，过滤器320安装于变频泵210和预热器310的下游，冷却机构的上游，实现对输液管路200中经过细晶消除作用后的混合液的过滤，将杂质和残留的细晶进行完全过滤。
31.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，过滤器320与冷却机构之间的输液管路200上设有流量计220。可以理解的是，流量计220安装于过滤器320的下游，且位于冷却机构的上游的输液管路200上，用以检测输液管路200内混合液的流量，进而确定预热器310的输出温度。值得说明的是，预热器310的输出温度需大于流量计220检测的输液管路200内混合液对应浓度所对应的饱和温度，以保证对混合液中的细晶的去除效果。
32.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，结晶罐100内设有导流筒110、搅拌轴120和螺旋搅拌桨130，导流筒110固定安装于结晶罐100内，搅拌轴120的第一端可转动的安装于结晶罐100的内顶侧，搅拌轴120的第二端穿设于导流筒110内，螺旋搅拌桨130安装于搅拌轴120的第二端，且位于导流筒110内。可以理解的是，导流筒110为空心筒状结构，竖直设置在结晶罐100内，其上下两端均开口设置。搅拌轴120竖直设置在结晶罐100内，其第一端即上端可转动的安装于结晶罐100的内顶侧，其第二端即下端穿设于导流筒110内。螺旋搅拌桨130安装于搅拌轴120的下端，且位于导流筒110内。当搅拌轴120带动螺旋搅拌桨130转动时，结晶罐100内的混合液流动，如图1所示，箭头方向为混合液的流动方向，导流筒110外侧的混合液向上流动，由导流筒110的上端进入导流筒110内，导流筒110内的混合液
由其下端流出导流筒110。
33.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，结晶罐100内还设有超声波发生器140，超声波发生器140安装于位于导流筒110的下方的结晶罐100的罐底内侧，且超声波发生器140的超声波发射端与导流筒110相对设置。可以理解的是，超声波发生器140发出的超声波与由导流筒110的下端流出的混合液发生作用，形成初级晶体，经冷却机构冷却后形成的过饱和液在流动过程中，解除过冷，进而完成结晶，并由排料口150将晶体排出结晶罐100。
34.其中，为了提高超声波发生器140发出的超声波的利用率和结晶效果，将超声波发生器140设置于导流筒110的正下方，使得超声波发生器140发出的超声波的传播方向与导流筒110内流出的混合液的流动方向相反，增加混合液与超声波接触的对流效果，提高结晶效率。
35.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，冷却机构包括过冷换热器410、压缩机420和冷凝器430，过冷换热器410与输液管路200连接，过冷换热器410的换热介质管路的出口与压缩机420的换热介质管路的进口连接，压缩机420的换热介质管路的出口与冷凝器430的换热介质管路的进口连接，冷凝器430的换热介质管路的出口与过冷换热器410的换热介质管路的进口连接。可以理解的是，经过预热除晶机构后混合液流经过冷换热器410，形成过冷饱和液回流至结晶罐100内。其中，过冷换热器410的换热介质管路的出口与压缩机420的换热介质管路的进口连接，压缩机420的换热介质管路的出口与冷凝器430的换热介质管路的进口连接，冷凝器430的换热介质管路的出口与过冷换热器410的换热介质管路的进口连接，是的换热介质的循环流动制冷。
36.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，预热除晶机构的换热介质管路的出口与冷凝器430的换热介质管路的进口连接，冷凝器430的换热介质管路的出口与预热除晶机构的换热介质管路的进口连接。可以理解的是，预热器310的换热介质管路的出口与冷凝器430的换热介质管路的进口连接，冷凝器430的换热介质管路的出口与预热器310的换热介质管路的进口连接，实现预热器310对过冷换热器410热交换过程中产生的热量的回收利用，降低能耗。
37.根据本发明提供的一种硫酸钠冷却结晶装置，冷凝器430的换热介质管路与过冷换热器410的换热介质管路之间的连接管路上设有膨胀阀440。可以理解的是，膨胀阀440用以起到过热保护的效果。
38.本发明提供的硫酸钠冷却结晶装置，通过设置结晶罐、预热除晶机构和冷却机构，结晶罐连接输液管路，沿输液管路内混合液的流动方向预热除晶机构和冷却机构依次与输液管路连接，预热除晶机构的换热介质管路与冷却机构的换热介质管路连通，实现预热除晶机构对输液管路输送的混合液中的细晶的消除，再经冷却机构冷却后回流至结晶罐内，有效使成品晶体粒度分布宽度更窄，提高产品质量，降低晶体堵塞的发生频率，保证冷冻结晶器长期稳定工作，提升结晶效率，结构简单紧凑。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。