一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用，该冷却结晶器的壳体设有进气口、冷却介质喷口及保护气进口，内部设置有连接在保护气进口的冷却壁夹层，冷却壁夹层包括表面设置有阵列排布细孔的第一冷却壁，用于保护气在内部形成朝向进气口的气墙。待冷气态产物从进气口进入并与气墙接触时，保护气流动能提高待冷气态产物的热扩散效率，提升降温速度，同时有效阻止气态产物与冷却壁的直接接触，防止冷凝固体在冷却壁表面爆发成核而导致冷却器堵塞；冷却介质从喷口喷入可实现冷却温度的精准调控，且可以充当晶核促进结晶，避免过冷现象产生；以上两种结构的协同作用可以保证气态产物实现高效冷却的同时有效防止冷却过程设备堵塞。过程设备堵塞。过程设备堵塞。

【技术实现步骤摘要】
一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用


[0001]本专利技术属于冷却结晶设备领域，涉及一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，人们对电力的需求正不断地增加。在我国的电力行业中，火电比重显著高于水力及可再生电力，煤电在火电中的比重居高不下且这一趋势仍将长期保持。煤电往往产生大量的废弃物粉煤灰，其堆存不仅严重侵占土地资源，也存在较大的环境污染隐患，因此，需要对粉煤灰进行综合治理与回收。
[0003]粉煤灰中含有大量的铝、铁、硅等元素，通过处理可有效应用于电解铝生产、土壤改良剂等领域，根据不同煤粉的来源，粉煤灰中还可能存在铬、铅、镍等重金属元素以及稼、铌等稀有金属元素，具有回收利用的价值。目前，我国的粉煤灰利用仍以生产水泥、地面砖等低经济附加值产品为主，有价成分的高价值利用效率偏低，这造成了有价元素的严重浪费，不利于粉煤灰资源化利用的可持续发展，因此仍然不断发展并改善粉煤灰有价成分的提取分离技术，以达到高价值回收的目标和要求。
[0004]目前，粉煤灰有价成分提取的方法主要包括酸浸法、碱浸法及氯化法等，其中，氯化法因工艺简单，处理效率高，产渣量较其他方法显著减少，受到人们关注。但氯化法存在的问题是：所得气态氯化产物极易在冷却壁或冷却盘管表面爆发成核结晶，从而导致冷却结晶器的堵塞；而且，由于氯化铁、氯化铝、氯化硅等气态产物的凝固温度区间相差不大，采用常规冷却结晶器会导致局部过冷现象，从而导致产品纯度下降。
[0005]现阶段，针对于气体产物或待冷气态产物进行冷却结晶的设备及方法已有一些相关报道：
[0006]CN216986963U公开了一种连续捕集气相均酐的薄壁捕集器主要适用于均酐催化剂中试评价装置中反应器出口气体中均酐的捕集，包括折流捕集箱和接料桶，按气体流动方向分别称为一捕、二捕、三捕、四捕，反应器出口的气体按顺序流过各捕集器并在箱体内壁上冷却结晶。在捕集器箱体外壁上设置了固定敲击杆，可以敲击箱壁上的物料，同时在箱体内设有活动敲击杆，主要用于清除附着在捕集器折流板上的均酐物料。
[0007]CN215741889U提出了一种三聚氯氰结晶尾气的回收再利用装置，包括依次连通的气体发生装置、一级结晶器、冷却结晶器和除尘装置，气体发生装置包括第一进料口和第一出气口，一级结晶器通过第一出气口与气体发生装置连通，一级结晶器和除尘装置分别具有第一出料口和第二出料口，除尘装置还具有第二出气口，还包括与第二出气口连通的隔膜压缩机，连通气体发生装置和隔膜压缩机的第一通道。该装置可以解决了相关技术中的氯气、氯氰、三聚氯氰等资源的浪费的问题。
[0008]CN113860338A公开了本专利技术涉及一种高纯无水氯化铍的制备和提纯装置其气路系统通过主进气口路与氯化反应器连通，氯化反应器与冷凝器连接，并通过管路与多级旋风分离器连通；多级旋风分离器和尾气吸收系统通过管路连通，装置可以除去原料中硅、铝
和铁杂质，在冷凝器底端接收器中得到高纯无水氯化铍固体。
[0009]CN113651725A公开了三聚氰胺尾气再利用制备双氰胺的系统及方法，将三聚氰胺尾气的一部分通过冷气压缩机通入结晶器中，一部分通入反应器中，同时通入少量二氧化碳，反应得到单氰胺气体，将含有固体杂质的单氰胺气体经过第一过滤器过滤后，在聚合反应器中聚合得到双氰胺气体，将双氰胺气体中含有的固体杂质经过第二过滤器过滤后，进入以三聚氰胺尾气为工艺冷气的结晶器中冷却结晶后，在捕集器中收集得到双氰胺固体，气体一部分作为工艺气再用，一部分作为工艺尾气处理后再用。
[0010]上述设备和方法在一定程度上可满足气体产物冷却和分离问题，且也涉及了用工艺气为冷却介质进行冷凝过程温度控制，但上述专利仍采用常规冷却设备，对结晶堵塞和结晶温度控制问题未能提供有效解决方案。

技术实现思路

[0011]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用，该防堵塞冷却结晶器的壳体上有进气口、出气口、冷却介质喷口及保护气进口，内部设置有连接在保护气进口的冷却壁夹层，冷却壁夹层包括朝向进气口的第一冷却壁，第一冷却壁上设置有阵列排布的细孔，用于保护气在壳体内部形成朝向进气口的气墙。待冷气态产物从进气口进入并与气墙接触时，能提高冷却的热传输效率，提升降温速度，同时有效阻止待冷气态产物与冷却壁的直接接触，防止冷凝固体在冷却壁表面爆发成核而导致冷却器堵塞；冷却介质从喷口喷入可实现冷却温度的精准调控，且可以充当晶核促进结晶，避免过冷；以上两者的协同作用可以保证气态产物实现高效的冷却，同时有效防止冷却过程设备堵塞。
[0012]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种防堵塞冷却结晶器，包括壳体，所述壳体的上部设置有进气口、出气口、冷却介质喷口及保护气进口，所述壳体的底部开设有出料口；
[0014]在所述壳体的内部设置有冷却壁夹层，所述冷却壁夹层为具有空腔的半密封结构，所述空腔在所述冷却壁夹层的一侧开口并连接于所述保护气进口；所述冷却壁夹层包括朝向所述进气口的第一冷却壁及与所述第一冷却壁相对且背离所述进气口的第二冷却壁；所述第一冷却壁上设置有阵列排布的细孔，用于所述空腔内的保护气在所述壳体的内部形成朝向所述进气口的气墙。
[0015]本专利技术提供了一种高效冷却结晶且防堵塞的冷却结晶器，通过在冷却结晶器内设置冷却壁夹层，使保护气通过冷却壁夹层上阵列排布的细孔在壳体内部生成朝向待冷气态产物进气口的保护性气墙，从而将待冷气态产物与冷却壁之间进行隔离，此举不仅可提高气体产物的冷却过程的热传输效率，加速气态产物的温度下降，同时也可有效阻止气态产物与冷却壁的直接接触，防止冷凝固体在冷却壁表面爆发成核而导致的冷却器堵塞；本专利技术通过将一定温度的冷却介质由冷却介质喷射口喷入，可实现冷却温度的精准调控，所述冷却介质可以是固态、液态或气态中的任意一种或至少两种的组合，这些冷却介质可作为晶核，促进气态产物的结晶，避免过冷现象的产生，通过以上的协同作用可保证气体产物在本专利技术所述的冷却器中实现高效冷却结晶过程，且可有效防止冷却过程设备堵塞。
[0016]进一步地，本专利技术可以根据要处理的待冷气态产物的种类，对冷却壁夹层与进气
口之间的位置、阵列排布的细孔的孔径、孔总面积、孔的水平夹角等装置结构参数进行调整，并调节和搭配特定的待冷气态产物、冷却介质及保护气的喷入速度和温度，使得高效冷却结晶及防堵塞的效果达到最佳，以适应不同的冷却结晶过程。
[0017]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述进气口设置于所述壳体的侧壁上，所述冷却介质喷口设置于所述壳体的顶面上且位于所述进气口与所述第一冷却壁之间。
[0019]优选地，所述出气口设置于与所述进气口相对的所述壳体的另一侧的侧壁上。
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防堵塞冷却结晶器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的上部设置有进气口(2)、出气口(3)、冷却介质喷口(4)及保护气进口(5)，所述壳体(1)的底部开设有出料口(6)；在所述壳体(1)的内部设置有冷却壁夹层(7)，所述冷却壁夹层(7)为具有空腔(71)的半密封结构，所述空腔(71)在所述冷却壁夹层(7)的一侧开口并连接于所述保护气进口(5)；所述冷却壁夹层(7)包括朝向所述进气口(2)的第一冷却壁(72)及与所述第一冷却壁(72)相对且背离所述进气口(2)的第二冷却壁(74)；所述第一冷却壁(72)上设置有阵列排布的细孔(73)，用于所述空腔(71)内的保护气在所述壳体(1)的内部形成朝向所述进气口(2)的气墙。2.根据权利要求1所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述进气口(2)设置于所述壳体(1)的侧壁上，所述冷却介质喷口(4)设置于所述壳体(1)的顶面上且位于所述进气口(2)与所述第一冷却壁(72)之间；优选地，所述出气口(3)设置于与所述进气口(2)相对的所述壳体(1)的另一侧的侧壁上。3.根据权利要求2所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述保护气进口(5)设置于所述壳体(1)的顶面且位于所述冷却介质喷口(4)与所述出气口(3)之间；优选地，所述保护气进口(5)与所述进气口(2)所在侧壁的水平间距占所述进气口(2)所在侧壁与所述出气口(3)所在侧壁的水平间距的30％～70％。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述第一冷却壁(72)上的所述阵列排布的细孔(73)为蜂窝状排布方式；优选地，所述阵列排布的细孔(73)的孔径为0.05～1mm；优选地，所述阵列排布的细孔(73)的总孔面积占所述第一冷却壁(72)的一侧表面面积的70％～95％；优选地，由所述第一冷却壁(72)靠近空腔(71)的内表面到远离所述空腔(71)的外表面，每个所述阵列排布的细孔(73)朝向所述壳体(1)的底部倾斜，且所述阵列排布的细孔(73)的水平夹角为0
°
～20
°<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思明，段东平，李燕江，刘艳，胡凯，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：