熱質同傳蒸發結晶系統及其工作方法技術方案

本發明專利技術公開了一種熱質同傳蒸發結晶系統及其工作方法，屬于溶液蒸發結晶領域。該系統主要包括鼓風機、引風機、傳熱傳質罐、加熱器、結晶罐、養晶罐、壓縮機、膨脹閥等設備。其特征在于：在傳熱傳質罐，空氣和溶液直接接觸傳熱傳質，溶液蒸發結晶；系統增設養晶罐，促進溶液進一步結晶；低沸點工質吸收養晶罐中的熱量后蒸發，經壓縮機壓縮升溫后，進入加熱器加熱待蒸發溶液，實現了系統內部能量的轉移。該蒸發結晶系統采用熱質同傳的方法，實現常溫下溶液的蒸發結晶，加熱溫度低，貴重金屬消耗量小，節能效果顯著。該系統適用于溶解度隨著溫度增加而增加的溶液的蒸發結晶過程。

The heat of evaporation and crystallization of SI system and its working method

The invention discloses a heat simultaneous evaporation crystallization system and working method thereof, belonging to the field of evaporation crystallization solution. The system mainly includes blowers, fans, heat and mass transfer tanks, heaters, crystallization cans, crystal cans, compressors, expansion valves and other equipment. It is characterized in that the heat and mass transfer of air and solution tank, direct contact heat transfer and evaporation of solution crystallization; adding the crystallization tank, further promote the solution crystallization; low boiling refrigerant absorbs heat in the crystallization tank after evaporation, compressed by the compressor temperature, enters the heater for heating to vaporize solution, to achieve the transfer of internal energy system. The system adopts the method of heat of evaporation and crystallization of Si, realize the evaporation crystallization solution at room temperature, the heating temperature is low, the precious metal consumption is small, energy saving effect is remarkable. The system is applicable to the evaporation crystallization process of solutions with increasing solubility.

【技術實現步驟摘要】
熱質同傳蒸發結晶系統及其工作方法
本專利技術設計了一種熱質同傳蒸發結晶系統及其工作方法，屬于溶液蒸發結晶領域。
技術介紹
蒸發結晶是使溶液蒸發濃縮達到過飽和，從而析出晶體的過程。目前工業上常用的蒸發結晶技術主要有多效蒸發結晶和機械蒸汽再壓縮（MechanicalVaporRecompression,MVR）蒸發結晶技術。這兩種技術均屬于沸騰式蒸發技術，需要將物料溶液加熱至沸騰狀態，由于蒸發時汽化的溶劑量較大，蒸發過程需要消耗大量的加熱蒸汽，能量消耗大。此外，沸騰蒸發技術采用間壁傳熱式蒸發器，需要消耗大量換熱效果好的貴重金屬材料，蒸發器的制作成本較高。如何降低蒸發結晶過程的能量消耗，降低設備的制造成本，是目前亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術針對現有沸騰蒸發技術加熱溫度高、能耗高、貴重金屬消耗量大的缺點，提出一種加熱溫度低、能耗低、貴重金屬消耗量少的熱質同傳蒸發結晶系統。一種熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：該系統包括清母液循環泵、加熱器、傳熱傳質罐、結晶罐、養晶罐、晶漿泵、密度計、晶漿循環泵、晶漿罐、離心機、晶體罐、母液泵、壓縮機、膨脹閥；其中傳熱傳質罐包括布置在其上部的噴淋裝置、中部的填料和下部的布氣裝置；傳熱傳質罐包括上部空氣出口、上部溶液入口、下部空氣入口和下部溶液出口；結晶罐包括溶液入口、上部清母液出口和下部濃溶液出口；養晶罐包括濃溶液入口、上部晶漿入口、下部晶漿出口、冷側入口和冷側出口；密度計包括晶漿入口、合格晶漿出口和不合格晶漿出口；離心機包括晶漿入口、晶體出口和母液出口；加熱器包括熱側入口、熱側出口、冷側入口和冷側出口；物料入口與加熱器冷側入口相連，加熱器冷側出口與傳熱傳質罐上部的溶液入口相連，傳熱傳質罐下部溶液出口與結晶罐溶液入口相連，結晶罐上部清母液出口通過清母液循環泵與加熱器冷側入口相連，結晶罐下部濃溶液出口與養晶罐濃溶液入口相連，養晶罐下部晶漿出口經過晶漿泵后與密度計晶漿入口相連，密度計不合格晶漿出口通過晶漿循環泵與養晶罐上部晶漿入口相連，密度計合格晶漿出口與晶漿罐入口相連，晶漿罐出口與離心機晶漿入口相連，離心機晶體出口與晶體罐相連，離心機母液出口通過母液泵與加熱器冷側入口相連；養晶罐冷側出口通過壓縮機與加熱器熱側入口相連，加熱器熱側出口通過膨脹閥與養晶罐冷側入口相連。所述的熱質同傳蒸發結晶系統的工作方法，其特征在于，包括以下工作過程：空氣從傳熱傳質罐的下部空氣入口流入，與自上而下噴淋的低濃度溶液發生傳熱傳質后，從傳熱傳質罐的上部空氣出口排入環境；物料從物料入口流入系統，與清母液循環泵出口的清母液和母液泵出口的母液混合后形成低濃度溶液，低濃度溶液流入加熱器的冷側，吸收其熱側低沸點工質放出的熱量后，從傳熱傳質罐上部溶液入口流入，并在噴淋裝置的作用變成細小液滴，然后在填料中與自下而上流動的空氣發生傳熱傳質，水分減少溫度降低后從傳熱傳質罐下部溶液出口流出，進入結晶罐中靜置：結晶罐上部的清母液通過清母液循環泵流入加熱器冷側；結晶罐下部的濃溶液流入養晶罐，向其冷側的低沸點工質放熱后析出晶體，形成晶漿，晶漿通過晶漿泵流向密度計：當晶漿密度不符合條件時，晶漿通過晶漿循環泵再次流入養晶罐；當晶漿密度符合條件時，晶漿流入晶漿罐，晶漿罐中的晶漿流入離心機進行固液分離：離心機分離出的晶體儲存在晶體罐中；離心機分離出的母液通過母液泵流入加熱器的冷側，如此循環；低溫低沸點工質從養晶罐冷側入口流入，吸收其中溶液放出的熱量后變成低溫蒸汽，低溫蒸汽經壓縮機升溫升壓后，從加熱器熱側入口流入，向其冷側低濃度溶液出熱量，然后經膨脹閥膨脹，降溫降壓，變成初始低溫狀態，如此循環工作。所述的熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：系統還包括與傳熱傳質罐下部空氣入口相連的鼓風機，或/和與傳熱傳質罐上部空氣出口相連的引風機。上述熱質同傳蒸發結晶系統的工作方法，其特征在于，包括以下工作過程：可以同時設置鼓風機和引風機，空氣在鼓風機吹力和引風機吸力的雙重作用下，流過傳熱傳質罐；也可以只設置鼓風機，而不設置引風機，空氣在鼓風機的吹力下，流過傳熱傳質罐；也可以只設置引風機，而不設置鼓風機，空氣在引風機的吸力下，流過傳熱傳質罐。所述的熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：養晶罐中設置攪拌器。攪拌速度控制在合理的范圍內，防止晶體沉降和破碎。對于易于結晶的溶質結晶過程而言，養晶罐也可以不設置攪拌器。本專利技術采用熱質同傳的方法，實現常溫下溶液的蒸發結晶，不需要將溶液加熱至沸騰狀態，能耗低，貴重金屬消耗量??；系統增設養晶罐，通過冷卻方式促進溶液進一步結晶；低沸點工質吸收養晶罐中的熱量后蒸發，經壓縮機壓縮升溫后，進入加熱器加熱待蒸發溶液，實現了系統內部能量的轉移。系統具有能量消耗少、制造成本低廉的優點，適用于溶解度隨著溫度增加而增加的溶液的蒸發結晶過程。附圖說明圖1熱質同傳蒸發結晶系統圖；圖中標號名稱：1-清母液循環泵；2-加熱器；3-噴淋裝置；4-填料；5-傳熱傳質罐；6-布氣裝置；7-引風機；8-鼓風機；9-結晶罐；10-養晶罐；11-晶漿泵；12-密度計；13-晶漿循環泵；14-晶漿罐；15-離心機；16-晶體罐；17-母液泵；18-壓縮機；19-膨脹閥；20-攪拌器；21-物料入口。具體實施方法圖1是本專利技術提出的熱質同傳蒸發結晶系統，下面參照圖1說明系統的工作過程?？諝馔ㄟ^鼓風機8從傳熱傳質罐5的下部空氣入口流入，與自上而下噴淋的低濃度溶液發生傳熱傳質后，從傳熱傳質罐5的上部空氣出口經過引風機7排入環境；初始溶液從物料入口21流入系統，與清母液循環泵1出口的清母液和母液泵17出口的母液混合后形成低濃度溶液，低濃度溶液流入加熱器2的冷側，吸收其熱側低沸點工質放出的熱量后，從傳熱傳質罐5上部流入，并在噴淋裝置3的作用變成細小液滴，然后在填料4中與自下而上流動的空氣發生傳熱傳質，水分減少溫度降低后從傳熱傳質罐5下部溶液出口流出，進入結晶罐9中靜置：結晶罐9上部的清母液通過清母液循環泵1流入加熱器2冷側；結晶罐（9）下部的濃溶液流入養晶罐10，向其冷側的低沸點工質放熱后析出晶體，形成晶漿，晶漿通過晶漿泵11流向密度計12：當晶漿密度不符合條件時，晶漿通過晶漿循環泵13再次流入養晶罐10；當晶漿密度符合條件時，晶漿流入晶漿罐14，晶漿罐14中的晶漿流入離心機15進行固液分離：離心機15分離出的晶體儲存在晶體罐16中；離心機15分離出的母液通過母液泵17流入加熱器2的冷側，如此循環。低溫低沸點工質從養晶罐10冷側入口流入，吸收其中溶液放出的熱量后變成低溫蒸汽，低溫蒸汽經壓縮機18升溫升壓后，從加熱器2熱側入口流入，向其冷側低濃度溶液出熱量，然后經膨脹閥19膨脹，降溫降壓，變成初始低溫狀態，如此循環工作。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：該系統包括清母液循環泵（1）、加熱器（2）、傳熱傳質罐（5）、結晶罐（9）、養晶罐（10）、晶漿泵（11）、密度計（12）、晶漿循環泵（13）、晶漿罐（14）、離心機（15）、晶體罐（16）、母液泵（17）、壓縮機（18）、膨脹閥（19）；其中傳熱傳質罐（5）包括布置在其上部的噴淋裝置（3）、中部的填料（4）和下部的布氣裝置（6）；傳熱傳質罐（5）包括上部空氣出口、上部溶液入口、下部空氣入口和下部溶液出口；結晶罐（9）包括溶液入口、上部清母液出口和下部濃溶液出口；養晶罐（10）包括濃溶液入口、上部晶漿入口、下部晶漿出口、冷側入口和冷側出口；密度計（12）包括晶漿入口、合格晶漿出口和不合格晶漿出口；離心機（15）包括晶漿入口、晶體出口和母液出口；加熱器（2）包括熱側入口、熱側出口、冷側入口和冷側出口；物料入口（21）與加熱器（2）冷側入口相連，加熱器（2）冷側出口與傳熱傳質罐（3）上部的溶液入口相連，傳熱傳質罐（5）下部溶液出口與結晶罐（9）溶液入口相連，結晶罐（9）上部清母液出口通過清母液循環泵（1）與加熱器（2）冷側入口相連，結晶罐（9）下部濃溶液出口與養晶罐（10）濃溶液入口相連，養晶罐（10）下部晶漿出口經過晶漿泵（11）后與密度計（12）晶漿入口相連，密度計（12）不合格晶漿出口通過晶漿循環泵（13）與養晶罐（10）上部晶漿入口相連，密度計（12）合格晶漿出口與晶漿罐（14）入口相連，晶漿罐（14）出口與離心機（15）晶漿入口相連，離心機（15）晶體出口與晶體罐（16）相連，離心機（15）母液出口通過母液泵（17）與加熱器（2）冷側入口相連；養晶罐（10）冷側出口通過壓縮機（18）與加熱器（2）熱側入口相連，加熱器（2）熱側出口通過膨脹閥（19）與養晶罐（10）冷側入口相連。...

【技術特征摘要】
1.一種熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：該系統包括清母液循環泵（1）、加熱器（2）、傳熱傳質罐（5）、結晶罐（9）、養晶罐（10）、晶漿泵（11）、密度計（12）、晶漿循環泵（13）、晶漿罐（14）、離心機（15）、晶體罐（16）、母液泵（17）、壓縮機（18）、膨脹閥（19）；其中傳熱傳質罐（5）包括布置在其上部的噴淋裝置（3）、中部的填料（4）和下部的布氣裝置（6）；傳熱傳質罐（5）包括上部空氣出口、上部溶液入口、下部空氣入口和下部溶液出口；結晶罐（9）包括溶液入口、上部清母液出口和下部濃溶液出口；養晶罐（10）包括濃溶液入口、上部晶漿入口、下部晶漿出口、冷側入口和冷側出口；密度計（12）包括晶漿入口、合格晶漿出口和不合格晶漿出口；離心機（15）包括晶漿入口、晶體出口和母液出口；加熱器（2）包括熱側入口、熱側出口、冷側入口和冷側出口；物料入口（21）與加熱器（2）冷側入口相連，加熱器（2）冷側出口與傳熱傳質罐（3）上部的溶液入口相連，傳熱傳質罐（5）下部溶液出口與結晶罐（9）溶液入口相連，結晶罐（9）上部清母液出口通過清母液循環泵（1）與加熱器（2）冷側入口相連，結晶罐（9）下部濃溶液出口與養晶罐（10）濃溶液入口相連，養晶罐（10）下部晶漿出口經過晶漿泵（11）后與密度計（12）晶漿入口相連，密度計（12）不合格晶漿出口通過晶漿循環泵（13）與養晶罐（10）上部晶漿入口相連，密度計（12）合格晶漿出口與晶漿罐（14）入口相連，晶漿罐（14）出口與離心機（15）晶漿入口相連，離心機（15）晶體出口與晶體罐（16）相連，離心機（15）母液出口通過母液泵（17）與加熱器（2）冷側入口相連；養晶罐（10）冷側出口通過壓縮機（18）與加熱器（2）熱側入口相連，加熱器（2）熱側出口通過膨脹閥（19）與養晶罐（10）冷側入口相連。2.根據權利要求1所述的熱質同傳蒸發結晶系統，其特征在于：系統還包括與傳熱傳質罐（5）下部空氣入口相連的鼓風機（8），或/和與傳熱傳質罐（5）上部空氣出口相連的引風...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓東，何緯峰，岳晨，黃嶺，蒲文灝，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32