本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)結(jié)晶裝置，尤其是涉及一種密度小于液體的輕質(zhì)固體的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器及蒸發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

結(jié)晶過(guò)程是化工過(guò)程中的一個(gè)重要操作單元，是完成化工產(chǎn)品生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在其他工業(yè)部門也應(yīng)用得十分廣泛。固體產(chǎn)品的密度通常大于溶液密度，因此目前工業(yè)上通用的連續(xù)結(jié)晶裝置如Oslo結(jié)晶器、DTB結(jié)晶器都是從結(jié)晶容器的底部采出晶漿，再經(jīng)過(guò)濾和/或干燥工序得到固體產(chǎn)品(葉鐵林，《化工結(jié)晶過(guò)程原理及應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006)。

丙酸鈣是一種重要的食品添加劑，在食品工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。丙酸與碳酸鈣或氫氧化鈣在水相進(jìn)行反應(yīng)可以得到丙酸鈣的水溶液，由于丙酸鈣的密度小于溶液密度，因此，在反應(yīng)生產(chǎn)丙酸鈣之后一般采取間歇的間壁加熱過(guò)程蒸發(fā)出大部分水分得到濃縮晶漿(US P4700000,1987年；賈震宇等廣東化工1999年第2期93頁(yè))，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)。陳廣宇等將丙酸鈣溶液通入降膜蒸發(fā)裝置濃縮(包裝與機(jī)械2015年第3期97頁(yè))可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程的連續(xù)化，但溶液加熱與水分蒸發(fā)同時(shí)進(jìn)行，將導(dǎo)致固體丙酸鈣在加熱面上大量沉積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種輕質(zhì)固體的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器及蒸發(fā)系統(tǒng)，本發(fā)明提供的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器從溶液上方采出晶漿，本發(fā)明的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器適用于丙酸鈣等密度小于液體的輕質(zhì)固體的連續(xù)化穩(wěn)定工業(yè)蒸發(fā)結(jié)晶。本發(fā)明提供的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器能夠確保溶液加熱與水分蒸發(fā)兩個(gè)過(guò)程在空間位置的分離。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種輕質(zhì)固體的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器，包括罐體、設(shè)置在罐體上的進(jìn)料口、出汽口、出液口、晶漿采出管，及設(shè)置在罐體內(nèi)的除沫器，所述的進(jìn)料口設(shè)置在罐體的中部，所述的出汽口設(shè)置在罐體的上端，所述的出液口設(shè)置在罐體的下端，所述的罐體內(nèi)中部設(shè)置有喇叭形擴(kuò)口，所述的喇叭形擴(kuò)口大開口朝下，小開口朝上，所述的晶漿采出管位于罐體內(nèi)的一端與喇叭形擴(kuò)口的小開口相連。所述的喇叭形擴(kuò)口上面的空間為氣液分離區(qū)，所述的喇叭形擴(kuò)口下面的空間為液固分離區(qū)。

所述的喇叭形擴(kuò)口包括上下相連的兩部分，上部分為圓錐或多棱錐形狀的擋板，下部分為圓筒體或多面筒體，圓錐或多棱錐形狀的擋板上端為錐頂，下端為錐底，錐頂形成喇叭形擴(kuò)口的小開口，圓筒體或多面筒體與圓錐或多棱錐形狀的擋板的錐底焊接在一體，圓筒體或多面筒體的下端開口形成喇叭形擴(kuò)口的大開口。

優(yōu)選地，圓錐或多棱錐形狀的擋板上端形成的錐頂?shù)腻F頂角為100-160°。

優(yōu)選地，圓筒體或多面筒體的高度為200-1000mm。。

優(yōu)選地，所述的喇叭形擴(kuò)口的大開口的直徑為小開口直徑的3-15倍，其中喇叭形擴(kuò)口的小開口與晶漿采出管的內(nèi)徑相等。

所述的進(jìn)料口的位置高于圓筒體或多面筒體的上端。

所述的喇叭形擴(kuò)口通過(guò)固定杠固定在罐體內(nèi)部。

所述的罐體包括一筒體及連接在筒體上下兩端的封頭，所述的出汽口開設(shè)在上端封頭上，所述的出液口開設(shè)在下端封頭上，所述的進(jìn)料口沿筒體的側(cè)壁切線方向設(shè)置，所述的除沫器設(shè)置在筒體的上方或在筒體上端的封頭內(nèi)。優(yōu)選地，所述的筒體為圓柱形筒體，筒體兩端的封頭采用半橢球形結(jié)構(gòu)或錐形結(jié)構(gòu)。

基于本發(fā)明所述的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的蒸發(fā)系統(tǒng)，包括加熱器、連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器、過(guò)濾器及混合器，所述的加熱器內(nèi)設(shè)原料管道與換熱管道，換熱通道外接換熱循環(huán)水，原料管道的出口與連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的進(jìn)料口連接，過(guò)濾器的入口與連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的晶漿采出管連接，過(guò)濾器的母液出口、連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的出液口均與混合器連接，混合器的出口與加熱器內(nèi)原料管道的入口連接；

與普通的蒸發(fā)結(jié)晶器一樣，本發(fā)明的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器與外置的加熱器配合使用，經(jīng)加熱器加熱后的溶液從進(jìn)料口進(jìn)入連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器，部分水汽化為蒸汽經(jīng)除沫器脫除夾帶的霧沫后從出汽口排出，液體和晶體沿罐體與喇叭形擴(kuò)口之間的環(huán)形通道向下流動(dòng)，殘留氣泡上升并進(jìn)入喇叭形擴(kuò)口之上的氣液分離區(qū)；在喇叭形擴(kuò)口之下的液固分離區(qū)，密度小的固體緩慢上浮并經(jīng)喇叭形擴(kuò)口進(jìn)入晶漿采出管，以晶漿的形式流入過(guò)濾器內(nèi)，晶漿經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后，晶體固體收集，晶漿過(guò)濾后的母液流入混合器，與從出液口流出的溶液和加入的原料在混合器內(nèi)混合后循環(huán)進(jìn)入加熱器內(nèi)原料管道的入口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器從溶液上方采出晶漿，本發(fā)明的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器適用于丙酸鈣等密度小于液體的輕質(zhì)固體的連續(xù)化穩(wěn)定工業(yè)蒸發(fā)結(jié)晶。本發(fā)明提供的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器能夠確保溶液加熱與水分蒸發(fā)兩個(gè)過(guò)程在空間位置的分離。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，采出喇叭形擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，晶漿沿喇叭形擴(kuò)口向上流動(dòng)過(guò)程中密度小于液體的固體顆粒存在逆沉降有助于提高晶漿的濃度。

此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式不適宜結(jié)晶器在負(fù)壓操作，由于采出喇叭形擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，在喇叭形擴(kuò)口內(nèi)向上流動(dòng)壓力進(jìn)一步降低，虹吸采出困難，機(jī)械泵采出晶漿則很容易發(fā)生汽蝕。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于本發(fā)明連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)，1進(jìn)料口，2出汽口，3封頭，4除沫器，5筒體，6固定杠，7喇叭形擴(kuò)口，8晶漿采出管，9出液口，11加熱器，12連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器，13過(guò)濾器，14混合器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

一種輕質(zhì)固體的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器，如圖1所示，包括罐體、設(shè)置在罐體上的進(jìn)料口1、出汽口2、出液口9、晶漿采出管8，及設(shè)置在罐體內(nèi)的除沫器4，進(jìn)料口1設(shè)置在罐體的中部，出汽口2設(shè)置在罐體1的上端，出液口9設(shè)置在罐體1的下端，罐體內(nèi)中部設(shè)置有喇叭形擴(kuò)口7，喇叭形擴(kuò)口7大開口朝下，小開口朝上，晶漿采出管8位于罐體內(nèi)的一端與喇叭形擴(kuò)口7的小開口相連。喇叭形擴(kuò)口7上面的空間為氣液分離區(qū)，喇叭形擴(kuò)口7下面的空間為液固分離區(qū)。

其中，罐體包括一筒體5及連接在筒體5上下兩端的封頭3，出汽口2開設(shè)在上端封頭3上，出液口9開設(shè)在下端封頭3上，進(jìn)料口1沿筒體5的側(cè)壁切線方向設(shè)置，除沫器4設(shè)置在筒體5的上方或在筒體5上端的封頭3內(nèi)。筒體5為圓柱形筒體，筒體5兩端的封頭3采用半橢球形結(jié)構(gòu)或錐形結(jié)構(gòu)。

喇叭形擴(kuò)口7包括上下相連的兩部分，上部分為圓錐或多棱錐形狀的擋板，下部分為圓筒體或多面筒體，圓錐或多棱錐形狀的擋板上端為錐頂，下端為錐底，錐頂形成喇叭形擴(kuò)口7的小開口，圓筒體或多面筒體與圓錐或多棱錐形狀的擋板的錐底焊接在一體，圓筒體或多面筒體的下端開口形成喇叭形擴(kuò)口7的大開口。圓錐或多棱錐形狀的擋板上端形成的錐頂?shù)腻F頂角為100-160°優(yōu)選地，圓筒體或多面筒體的高度為200-1000mm。喇叭形擴(kuò)口7的大開口的直徑為小開口直徑的3-15倍，其中喇叭形擴(kuò)口7的小開口與晶漿采出管8的內(nèi)徑相等。進(jìn)料口1的位置高于圓筒體或多面筒體的上端。喇叭形擴(kuò)口7通過(guò)固定杠6固定在罐體內(nèi)部。

基于本發(fā)明連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器的蒸發(fā)系統(tǒng)，如圖2所示，圖2中H-IN與H-OUT表示加熱器11內(nèi)換熱管道的入口與出口，SOLID表示晶漿經(jīng)過(guò)濾器13過(guò)濾后所得晶體固體，M表示晶漿經(jīng)過(guò)濾器13過(guò)濾后所得母液，F(xiàn)EED表示加入混合器14的原料。該蒸發(fā)系統(tǒng)包括加熱器11、連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器12、過(guò)濾器13及混合器14，加熱器11內(nèi)設(shè)原料管道與換熱管道，換熱通道外接換熱循環(huán)水，原料管道的出口與連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器12的進(jìn)料口1連接，過(guò)濾器13的入口與連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器12的晶漿采出管8連接，過(guò)濾器13的母液出口、連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器12的出液口9均與混合器14連接，混合器14的出口與加熱器11內(nèi)原料管道的入口連接。

與普通的蒸發(fā)結(jié)晶器一樣，本發(fā)明的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器與外置的加熱器配合使用，經(jīng)加熱器11加熱后的溶液從進(jìn)料口1進(jìn)入連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器12，部分水汽化為蒸汽經(jīng)除沫器4脫除夾帶的霧沫后從出汽口2排出，液體和晶體沿筒體5與喇叭形擴(kuò)口7之間的環(huán)形通道向下流動(dòng)，殘留氣泡上升并進(jìn)入喇叭形擴(kuò)口7之上的氣液分離區(qū)；在喇叭形擴(kuò)口7之下的液固分離區(qū)，密度小的固體緩慢上浮并經(jīng)喇叭形擴(kuò)口7進(jìn)入晶漿采出管8，以晶漿的形式流入過(guò)濾器13內(nèi)，晶漿經(jīng)過(guò)濾器13過(guò)濾后，晶體固體收集，晶漿過(guò)濾后的母液流入混合器14，與從出液口9流出的溶液和加入的原料在混合器14內(nèi)混合后循環(huán)進(jìn)入加熱器11內(nèi)原料管道的入口。

采用本實(shí)施例的蒸發(fā)結(jié)晶器，并采用圖2所示的蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行丙酸鈣溶液的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶，每小時(shí)處理15立方米20％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的丙酸鈣溶液，頂部操作壓力1.0bar(常壓)，筒體直徑3米高8米，頂部為半球形封頭，底部為錐形結(jié)構(gòu)的封頭，進(jìn)料口、出液口和出汽口直徑0.4米，晶漿采出管直徑0.3米，晶漿采出管連接的喇叭形擴(kuò)口外沿直徑2.5米，喇叭形擴(kuò)口的下部筒體直徑2.5米高度0.4米，上部采用圓錐形狀，錐頂角140度，進(jìn)料口在結(jié)晶器筒體的中間位置，進(jìn)料口下沿高出喇叭形擴(kuò)口的筒體上沿0.1米，晶漿采出管外部的出口位置與結(jié)晶器筒體下沿基本持平，采出晶漿進(jìn)入離心過(guò)濾機(jī)。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。