[发明专利]一种结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及一种结晶器，具体涉及一种优化导流筒的结晶器。

背景技术

目前，通用的结晶器有如下几种：FC型结晶器、Oslo型结晶器、DTB型结晶器、DP型结晶器和Messo湍流结晶器。其中，以后面四种最为常见。

Oslo型结晶器，是30年代由挪威人提出，在工业上曾得到较广泛的应用。我国大连、连云港等地也建有产量达万吨级的Oslo结晶器，用于NH₄Cl的生产。这结晶器虽年代较久，性能也有不足之处，但由于人们对它的操作经验较为成熟，故仍常被选用。

DTB型结晶器，是50年代出现的一种效能较高的结晶器，最先用于氯化钾的生产，后为化工、食品、制药等工业部门所广泛采用。它可以用于真空冷却法、蒸发法、直接接触冷冻法及反应法的结晶操作。该结晶器通过设置导流筒，形成内部循环通道。

DP型结晶器，于70年代初开发，它与DTB结晶器在构造上很相似，可以看作是对DTB结晶器的改进。不同之处在于，DP型结晶器在导流筒外侧的环隙中设置了一组螺旋桨叶，它的安装方向与导流筒内的搅拌器叶片相反，可向下推送环隙中的循环液。内外两组桨叶共同组成一个大直径的螺旋桨，其外直径与圆形挡板的内径相近，相应的中间一段导流筒与此大螺旋桨制成一体而同步旋转。DP型晶器也可用于真空冷却法、蒸发法、直接接触冷冻法及反应法的结晶操作。

Messo湍流结晶器，60年代末已工业化，70年代中期已建成单台体积为200m³的大型结晶器，串联组成7级真空冷却结晶装置，用于氯化钾生产。这种结晶器有两个同心的圆形导流筒。

虽然上述结晶器在构造、循环形式、桨叶形式等方面有很大改进，但都没有解决导流筒对结晶产物的破碎、导流筒进出口存在负压以及导流筒磨损严重的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种晶体破碎少，可减少导流筒背侧的负压区，并降低该处的负压力，抗磨蚀的结晶器。利用该结晶器结晶，可节约成本，减少能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种结晶器，包括结晶器本体，所述结晶器本体内设有导流筒，所述导流筒的上、下部边缘或单独下部边缘设有横截面类似“水滴”状的流线型结构。

进一步，所述横截面类似“水滴”状的流线型结构由半管、斜板与导流筒焊接而成，所述斜板的一端与导流筒焊接，另一端与半管焊接，所述半管与导流筒焊接；或者，由圆管与导流筒焊接而成。

进一步，所述斜板与导流筒成10～60°，优选30～35°。

当然，所述半管、圆管均可用横截面呈椭圆弧或圆弧等其他形状的片状构件替代。

进一步，所述结晶器本体可为DTB型结晶器、DP型结晶器、Messo湍流结晶器或Oslo型结晶器等带导流筒或循环管的结晶设备。

根据结晶产物、结晶器尺寸、导流筒尺寸、结晶器循环量和流型来设计“水滴”结构的截面形状和尺寸。设计原则是减少导流筒进、出口背侧负压区和负压大小，降低流体的速度梯度，减少尾涡的产生，使流型缓和过渡。“水滴”结构的截面形状和尺寸可通过粒子成像测速技术（PIV）和流场模拟软件CFD、fluent来进行设计的合理化验证。

本发明的技术原理：

（1）避免现有常规导流筒上、下锋利边缘对结晶产物的剪切、碰撞，造成晶粒破碎；“水滴”结构可有效减少该现象，进而提高结晶产物的颗粒度，提高后续固液分离工序的效率；

（2）“水滴”结构可优化导流筒进口、出口的流型，使得进口和出口的湍动和涡流减少、流动更趋于缓和、进而降低能耗，且该结构可降低晶体对导流筒上下边缘的磨蚀，增加导流筒的使用寿命；

（3）“水滴”结构使得导流筒进、出口流型趋于缓和，可减少导流筒背侧的负压区，并降低该处的负压力，进而避免一部分动能因此而转化为热能，在达到相同搅拌效果的前提下，可以减少动能的浪费，降低结晶器搅拌器的功率。

综上所述，利用本发明可大大降低晶体对导流筒边缘的磨蚀，使导流筒的使用寿命延长2～4倍，进而降低维修人员维修频率；可以将结晶产物的平均粒径d₅₀提高20～45%，提高后续固液分离工序的效率；在达到相同搅拌效果的前提下，可降低搅拌器功率，节能5～15%。