一种风冷结晶装置的制作方法

1.本实用新型涉及溶液的冷却结晶装置，尤其涉及对现有风冷结晶装置的改进，属于化工生产应用领域。


背景技术：

2.在产品纯度无严格要求的化工生产应用领域，风冷结晶技术以其换热效率高、动力消耗低、对盐溶液具有二次浓缩作用等技术优势，正逐步替代传统的强制循环换热结晶技术。风冷结晶装置包括风冷塔和结晶罐两个功能单元，其工艺流程是：将溶液引入风冷塔与由冷却风机引入的空气进行气液传质，在降低溶液温度的同时使溶液中的部分水份汽化，风冷生成的过饱和溶液进入结晶罐；在结晶罐中，过饱和溶液析出晶体并不断长大，最终结晶颗粒沉降到结晶罐底部排出结晶单元，结晶母液由风冷循环泵从结晶罐上部引出，一部分继续进入风冷塔冷却循环，另一部分排出风冷结晶系统。
3.传统的风冷结晶装置如授权专利(cn203030033u)所述，其特征是：风冷塔冷却生成的过饱和溶液由风冷塔直接落入冷却罐的上液面，结晶罐有两个出液口，一个是位于结晶罐上液面下侧的上出液口(与风冷循环泵进口相连)，另一个是位于结晶罐底部(用以排出结晶物浆液)的下出液口。按照流体路径最短流量最大的原理，流体必然是沿最短路径向压力低处流动，为此，只有从下出液口排出的溶液会进入结晶罐中下部，而从上出液口排出的溶液必然直接沿上液面流向上出液口，其结果是占结晶罐排液量90％以上的上排液口排出液只会在结晶罐上部停留，其在结晶罐中的结晶停留时间极短，其结晶过程尚未完成即排出结晶罐，其排出液仍是过饱和溶液，其不利后果是风冷循环量增加，风冷效率低，并且在泵、阀门、管路及喷头处析出结晶物，造成风冷循环系统的堵塞停运。
4.授权专利(cn2923700y)在传统风冷结晶装置的基础上，在结晶单元底部增设悬浮筒，并将结晶单元上部排液口的排出液部分回流到悬浮筒内，用以冲刷结晶物，有效解决了结晶罐底部结晶物沉积问题，同时也实现了上述回流液在结晶罐中下部的停留，提高了结晶效率，但是，由于其只解决了上排液口的部分排出液的过饱和问题，结晶效率低，排出结晶罐的仍是过饱和溶液，风冷循环系统的结晶堵塞问题仍然存在。
5.授权专利(cn206950706u)通过在风冷塔下部的结晶段内设置导流锥体和导流筒，“导流锥体与导流筒的作用是改善结晶效果及防止结晶板结”，其作用机理是“溶液在循环泵(3-3)的作用下，通过导流锥体(1-5)，导流筒(1-4)的导流作用，在塔设备(1)底部循环流动，使各溶液过饱和度一致，晶体不断长大到一定粒度”。但是，由于其导流筒设置在结晶段上液面以下，结晶段上液面即为导流筒上液面，循环泵进口这个点是整个结晶段水压最低处，而同样基于流体路径最短流量最大的原理，上排液口的排出液必然是从导流罐出口直接流向水压最低的循环泵进口，形成偏流。上述偏流问题导致的结果是结晶罐内绝大部分容积是无流体通过的死区，溶液的在结晶罐内的停留时间较现有技术并未增加；而尤为不利的后果是：由于形成了大流量小截面积的高速上升流，上升流内部生成的结晶颗粒难以得到沉降，最终随上升流排出结晶罐进入风冷循环系统。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是：提出一种风冷结晶装置，解决了现有技术由于结晶罐内流体短路、偏流问题所导致的结晶停留时间短、结晶效果差，以及风冷系统结晶的堵塞磨损问题。
7.本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种风冷结晶装置，包括：风冷塔(1)、风冷塔风机(2)、结晶罐(3)、导流管(4)、风冷循环泵(5)；风冷塔(1)出液口(6)与导流管(4)的进液口(7)相连，导流管(4)的出液口(8)位于结晶罐(3)下部，结晶罐上液面(9)与大气相通，进结晶罐流体的上液面(10)高于结晶罐上液面(9)。
8.优选的，所述导流管(4)从结晶罐(3)内侧进入结晶罐内部。
9.优选的，所述的导流管(4)从结晶罐(3)外侧进入结晶罐内部。
10.优选的，所述的导流管(4)出液口(8)沿结晶罐(3)外圆切向与结晶罐(3)相连接，使风冷塔(1)排出的过饱和溶液切向进入结晶罐(3)。
11.优选的，所述的结晶罐(3)其上部设有溢流堰(11)。
12.优选的，结晶罐(3)设有结晶罐上液面大气连通孔(15)。
13.优选的，风冷塔(1)内部设有风冷塔喷淋装置(19)，风冷塔(1)设有风冷塔空气入口(20)、风冷塔湿空气排放口(14)、风冷塔出液口(6)；
14.结晶罐(3)设有结晶罐下出液口(12)、结晶罐上液面大气连通孔(15)、结晶罐上出液口(16)；
15.风冷塔风机(2)通过风冷塔风机出风管(13)与风冷塔空气入口(20)相连，将环境空气送入风冷塔(1)；
16.导流管(4)从结晶罐(3)内侧或外侧进入结晶罐内部；
17.结晶罐上出液口(16)通过风冷循环泵入口管道(18)与风冷循环泵(5)相连，风冷循环泵(5)通过风冷循环管道(17)与风冷塔喷淋装置(19)相连。
18.优选的，所述风冷塔(1)和结晶罐(3)为分体设计，所述的导流管(4)出液口(8)沿结晶罐外圆切向与结晶罐相连接，使风冷塔(1)排出的过饱和溶液切向进入结晶罐(3)。
19.有益效果：
20.本实用新型通过设置导流管将风冷塔排出液直接引入结晶罐下部，结合结晶罐上液面与大气相通的技术手段，以及进结晶罐流体的上液面高于结晶罐上液面的技术手段，使结晶罐上液面成为整个结晶罐流体压力最低的等压面，其技术作用是：进入结晶罐的过饱和溶液从结晶罐下部上升至结晶罐上液面后排出结晶罐，且由于结晶罐上液面是低压的等压面，溶液的升流是沿整个结晶罐水平截面均布的，解决了现有技术由于结晶罐内流体短路、偏流问题所导致的结晶停留时间短、结晶效果差，以及风冷系统结晶的堵塞磨损问题。
21.采用导流管从结晶罐外侧进入结晶罐内部的技术手段，增加了结晶罐内的升流面积，提高了结晶停留时间；省却了冷却塔下部锥体，提高了排液高度使导流管排出液具有更高的动能，改善了对结晶罐底部的冲刷效果。
22.导流管排液口沿结晶罐外圆切向与结晶罐相连接的方式，冷却塔排出的过饱和溶液沿结晶罐切向进入结晶罐，使结晶罐内形成水平环流，实现了结晶罐内溶液的扰动，在进一步改善结晶条件的同时，解决了结晶罐底部晶体沉积堵塞问题。
附图说明
23.下面结合附图对本实用新型的作进一步说明。
24.图1为本实用新型实施例1的风冷结晶装置的结构示意图。
25.图2为本实用新型实施例2的风冷结晶装置的结构示意图。；
26.图3为本实用新型实施例3的风冷结晶装置的结构示意图。；
27.图4是图3中风冷结晶装置的a-a向结构示意图。
28.其中，图中1-风冷塔，2-风冷塔风机，3-结晶罐，4-导流管，5-风冷循环泵，6-风冷塔出液口，7-导流管进液口，8-导流管出液口，9-结晶罐上液面，10-进结晶罐流体的上液面，11-溢流堰，12-结晶罐下出液口，13-风冷塔风机出风管，14-风冷塔湿空气排放口，15-结晶罐上液面大气连通孔，16-结晶罐上出液口，17-风冷循环管道，18-风冷循环泵入口管道，19-风冷塔喷淋装置，20-风冷塔空气入口。
具体实施方式
29.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
30.实施例1
31.参见图1所示，本实用新型提供一种风冷结晶装置，包括风冷塔1、风冷塔风机2、结晶罐3、导流管4、风冷循环泵5。
32.风冷塔1内部设有风冷塔喷淋装置19，风冷塔1设有风冷塔空气入口20、风冷塔湿空气排放口14、风冷塔出液口6。
33.结晶罐3设有结晶罐下出液口12、结晶罐上液面大气连通孔15、结晶罐上出液口16进结晶罐流体的上液面10高于结晶罐上液面9。
34.风冷塔风机2通过风冷塔风机出风管13与风冷塔空气入口20相连，将环境空气送入风冷塔1。
35.导流管4从结晶罐内侧进入结晶罐内部。风冷塔出液口6与导流管进液口7相连，导流管出液口8位于结晶罐3下部。
36.结晶罐上出液口16通过风冷循环泵入口管道18与风冷循环泵5相连，风冷循环泵5通过风冷循环管道17与风冷塔喷淋装置19相连。
37.风冷结晶装置的工作过程是：结晶罐3内溶液通过结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17进入风冷塔喷淋装置19向下喷洒。风冷塔风机2抽取环境空气通过风冷塔风机出风管13鼓入风冷塔1中，空气自下而上流动。空气与溶液接触，发生换热从而使溶液冷却降温并落入风冷塔1底部。换热后形成的湿空气通过风冷塔湿空气排放口14排出。风冷后的溶液在高差作用下通过风冷塔出液口6、导流管4进入结晶罐3底部，并形成沿整个结晶罐3水平截面均布的上升流。溶液在上升流动过程中其所含的大颗粒晶体通过自然沉降至结晶罐3底部，通过结晶罐下出液口12排出结晶罐。小颗粒晶体继续在结晶罐3中下部生长。结晶罐3上部为不含晶体的清液，通过结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17、风冷塔喷淋装置19继续进行风冷循环。
38.实施例2
39.参见图2所示，本实用新型提供一种风冷结晶装置，包括风冷塔1、风冷塔风机2、结晶罐3、导流管4、风冷循环泵5。
40.风冷塔1内部设有风冷塔喷淋装置19，风冷塔1上设有风冷塔空气入口20、风冷塔湿空气排放口14、风冷塔出液口6。
41.结晶罐3设有溢流堰11、结晶罐下出液口12、结晶罐上液面大气连通孔15、结晶罐上出液口16、进结晶罐流体的上液面10高于结晶罐上液面9。
42.风冷塔风机2通过风冷塔风机出风管13与风冷塔空气入口20相连，将环境空气送入风冷塔1。
43.风冷塔出液口6与导流管进液口7相连，导流管出液口8位于结晶罐3下部。
44.导流管4从结晶罐外侧进入结晶罐内部。
45.结晶罐上出液口16通过风冷循环泵入口管道18与风冷循环泵5相连，风冷循环泵5通过风冷循环管道17与风冷塔喷淋装置19相连。
46.风冷结晶装置的工作过程是：结晶罐3内溶液通过溢流堰11、结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17进入风冷塔喷淋装置19向下喷洒。设置溢流堰11的目的在于进一步的优化了结晶罐上液面液体流动的均匀性，结晶罐内流体偏流问题彻底得到解决。风冷塔风机2抽取环境空气通过风冷塔风机出风管13鼓入风冷塔1中，空气自下而上流动。空气与溶液接触，发生换热从而使溶液冷却降温并落入风冷塔1底部。换热后形成的湿空气通过风冷塔湿空气排放口14排出。风冷后的溶液在高差作用下通过风冷塔出液口6、导流管4进入结晶罐3底部，相比于实施例1，实施例2省却了风冷塔下部的锥体结构，增加了结晶罐3内的升流面积，提高了结晶停留时间。同时，风冷塔出液口6与结晶罐3底部可以形成更高的位差，导流管4排出的液体具有更高的动能，改善了对结晶罐底部的扰动效果，解决结晶罐底部结晶物沉积问题。因导流管出液口8与实施例1同样位于结晶罐3底部，所以风冷后溶液中所含的大颗粒晶体仍可通过自然沉降至结晶罐3底部，通过结晶罐下出液口12排出结晶罐。小颗粒晶体继续在结晶罐3中下部生长。结晶罐3上部为不含晶体的清液，通过结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17、风冷塔喷淋装置19继续进行风冷循环。
47.实施例3
48.参见图3所示，本实用新型提供一种风冷结晶装置，包括风冷塔1、风冷塔风机2、结晶罐3、导流管4、风冷循环泵5。
49.风冷塔1内部设有风冷塔喷淋装置19，风冷塔1上设有风冷塔空气入口20、风冷塔湿空气排放口14、风冷塔出液口6。
50.结晶罐3设有溢流堰11、结晶罐下出液口12、结晶罐上出液口16，结晶罐3顶部直接与大气相通。进结晶罐流体的上液面10高于结晶罐上液面9。
51.风冷塔风机2通过风冷塔风机出风管13与风冷塔空气入口20相连，将环境空气送入风冷塔1。
52.风冷塔出液口6与导流管进液口7相连，导流管出液口8位于结晶罐3下部。
53.导流管4从结晶罐外侧进入结晶罐内部，导流管出液口8沿结晶罐3外圆切向与结晶罐3相连。
54.结晶罐上出液口16通过风冷循环泵入口管道18与风冷循环泵5相连，风冷循环泵5
通过风冷循环管道17与风冷塔喷淋装置19相连。
55.风冷结晶装置的工作过程是结晶罐3内溶液通过溢流堰11、结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17进入风冷塔喷淋装置19向下喷洒。风冷塔风机2抽取环境空气通过风冷塔风机出风管13鼓入风冷塔1中，空气自下而上流动。空气与溶液接触，发生换热从而使溶液冷却降温并落入风冷塔1底部。换热后形成的湿空气通过风冷塔湿空气排放口14排出。风冷后的溶液在高差作用下通过风冷塔出液口6、导流管4进入结晶罐3底部，相比于实施例2，实施例3在不仅具备与实施例2相同的有益效果，同时导流管4排出的液体切向进入结晶罐3，使结晶罐3内形成水平环流，实现了结晶罐3内溶液的扰动，在进一步改善结晶条件的同时，解决结晶罐底部结晶物沉积问题。因导流管出液口8与实施例1、实施例2同样位于结晶罐3底部，所以风冷后溶液中所含的大颗粒晶体仍可通过自然沉降至结晶罐3底部，通过结晶罐下出液口12排出结晶罐。小颗粒晶体继续在结晶罐3中下部生长。结晶罐3上部为不含晶体的清液，通过结晶罐上出液口16、风冷循环泵入口管道18、风冷循环泵5、风冷循环管道17、风冷塔喷淋装置19继续进行风冷循环。