无旋撞击流换热式结晶器制造技术

无旋撞击流换热式结晶器，物理化学工艺设备。它保持了实用新型专利技术专利“无旋撞击流真空结晶器”（ＺＬ　２００７　２　００８３８４２．３）的所有功能和优越特性，如强烈的微观混合、全混流－无混合流串连循环的特殊流动结构适合结晶过程；导流筒内增设折流挡板，抑制因螺旋桨引起的旋转流动，使反应器可在很宽转速范围内稳定操作并减少动力损耗等；同时在导流筒与结晶容器壁间的环室内设置换热盘管、结晶容器壁外设置换热夹套，从而可以通过间接换热移走热量，适用于某些比较特殊的依靠真空不能使工质充分冷却到要求的结晶温度的体系，弥补了真空结晶器不能适应这类体系的不足。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
属于物理、化学工艺设备。适用于从溶液中结晶制取结晶产品或中间产品的过程。技术背景在化工、医药、轻工等行业中，有许多产品是通过从溶液中结晶制得的。这类作业一般 总是希望得到粗大均匀的结晶。这不仅可以改善产品的外观和吸湿、结块等性质，还有利于 提高结晶后液固分离或/和洗涤操作的技术经济指标。依据产生过饱和度的方式不同，从溶液 中结晶的过程大致可分为冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶三种类型。其中冷却结晶应用最为 广泛；反应结晶则在近年来发展较快。不论何种结晶，要制得均匀粗大的结晶，就必须控制 溶液的过饱和度适当。过饱和度过低，结晶生长速度很慢，效率低；在不加晶种的情况下甚 至不可能析出结晶。过饱和度过高，则由于产生大量晶核，最终得到细小的晶体。另外，过 饱和度还必须均匀，否则局部过浓的现象仍可导致产生细晶，使产品均匀性变差。平均过饱 和度总是容易控制的。例如，在冷却结晶的场合，在一定进料浓度下只要控制好温度即可； 对于反应结晶，则在保证温度符合要求的情况下控制适当的进料条件包括浓度和流量，可以 达到规定的平均过饱和度。然而，要提供均匀的过饱和度环境，则需要有良好的微观混合状 况。毕竟，晶核生成和晶体生长中的表面结晶化反应都是在分子尺度上发生。已工业应用的 结晶器有很多种。1950至70年代研发的一类带导流筒的结晶器，例如DTB结晶器(Mullin. J. W., Industrial Crystallization ppl —168, Plenum Press, New York, 1976)、 DP结晶器(河西达夫, 月岛式DP型晶出装置，别册化学工业，18(2): 58-65， 1974)和Standard-Messo湍流结晶器 (Messing, T., Br. Chem. Eng., 14: 641-645, 1969)等，至今仍属于比较先进的连续结晶装置。上述结晶器的不足之处是(l)料液大量循环动力消耗较大；(2)微观混合状况不理想，某些结晶 性质差的物料仍难以制得粗大均匀的结晶；(3)不适用于反应结晶的场合。伍沅等研发的撞击流结晶器(专利号ZL03235520.3)，其重要改进是利用撞击流的特性，能够提供优良的微 观混合条件，有利于改善结晶过程。该结晶器使用同一台电机驱动上、下两个螺旋桨，在简 化结构方面是一个较突出的优点；但也带来了新的问题螺旋桨在推动液体轴向流动的同时， 也带动工质液体或悬浮体作旋转流动；而在同轴驱动的上、下螺旋桨推动流体分别向下、上 两个相反方向流动撞击的情况下，两股流体旋转流动方向重合，起相互增强旋转流动的作用。当螺旋桨操作转速较高时，其带动旋转流动产生的离心力导致液面形成曲率很大的凹形弯月 面，近壁处液面很高、中心导流筒附近很低，操作难以稳定。伍沅等新近研发的无旋撞击 流真空结晶器(专利号ZL 2007 2 0083842.3)采取在导流筒内加装垂直折流挡板的办法，有效 地解决了因螺旋桨转动引起的旋转流动问题。应当说它是一种很好的结晶器。然而，在某些情况下结晶器不能采用真空冷却方式。例如，当析出结晶后的母液中溶质 或其它可溶性杂质浓度还相当髙、因而蒸汽压下降很显著时，采用真空冷却一般达不到要求 的结晶温度，导致一次析晶率大大降低等很不经济的后果。对于这类比较特殊的体系，有必 要采用其它冷却方式，使结晶过程得以经济、合理地进行。
技术实现思路
本技术在利用撞击流有效促进微观混合特性的基础上，通过在导流筒内加装折流挡 板、在螺旋桨刚引起旋转流动时就加以抑制，使装置在高转速下也能稳定运行并减少动力损 耗；在导流筒与结晶器筒体之间设置换热盘管、结晶器筒体外设换热夹套进行间接换热。提 供一种微观混合性质良好，适用于从溶液中结晶特别是冷却结晶，易于控制过饱和度及其均 匀性，从而能够制得良好结晶产品；能抑制旋转流动、操作稳定、动能损耗低；并能不用真 空而以间接换热方式移走热量、达到要求的结晶温度的结晶技术装备。附图说明图1是本技术无旋撞击流换热式结晶器结构示意图，它同时表示了工作的基本原理； 图2是图1的A—A剖面俯视图。本技术的基本部件包括下部较小直径圆筒1及其锥形底和上部较大直径圆筒6及其 顶盖7相连接构成的同心异径圆筒型容器、垂直同轴安装在下部较小直径圆筒1中的上、下 两个导流筒2和同轴地分别安装在两个导流筒2中的上螺旋桨3和下螺旋桨4。两个螺旋桨3 和4螺旋方向相反， 一个右旋，另一个左旋。下部较小直径圆筒1及其锥形底包围的空间是 结晶过程的有效容积区，其中装工艺介质即结晶一母液混合物悬浮体，液面没过圆筒1的上 沿；圆筒1上沿兼作溢流堰坝。上下两个导流筒2内壁各装三块沿圆周均布的折流挡板5。 圆筒1的锥形底下接淘洗腿11;其下部侧壁配有循环母液进口接管12，底端接晶浆即成品结 晶与母液混合物S的卸料管13。上下导流筒2和圆筒1内壁之间设置由支撑架14固定支撑 的换热盘管13，它配有冷却水进口接管15和出口接管16;圆筒1和结晶器锥形底外设置换 热夹套17，它配有冷却水进口接管18和出口接管19。上部较大直径圆筒6及其顶盖7包围 的空间是气相空间。顶盖7可以是拱形、倒锥形和平板中的任一种，其上配有连通大气的接 管9和原料液进料管8，后者一直延伸到上部导流筒2的进口处。上螺旋桨3和下螺旋桨4 的共同驱动轴穿过顶盖7中心连接电动机。上部较大直径圆筒6与下部较小直径圆筒1通过 倒锥形环板连接；该环板与下部圆筒1的外壁围成溢流母液受液空间，其下部靠近下部圆筒1处设有循环母液出口管10。具体实施方式本技术可以连续操作，也可以间歇操作；但连续操作更具有优越性。 连续操作时，下部圆筒1及其锥形底包围的有效容积区中先装入工艺介质即结晶与母液 混合物悬浮体，也可以装入进料液；然后启动螺旋桨3和4;同时不断通过冷却水进口接管15和18分别向换热盘管13和夹套17送入冷却水W，换热后冷却水W通过出口管16和19 流出。流动稳定后，开始通过进料管8连续稳定地加入进料溶液F。螺旋桨3和4推动流体(工 艺介质)，分别从上部和下部经导流筒2流向有效容积区中部，并在该处相向撞击，在撞击面 周围形成撞击区IZ。该区中来自不同方向的流团间剧烈的相对运动使得流团间和液一固相间 有效地混合和接触，温度、液相浓度等状态达到分子均匀程度。进料溶液F具有高的浓度和 温度，在撞击区IZ中与结晶器中原有的通过与盘管13和夹套17中流动的冷却水间接换热后 己降温的悬浮体立即均匀混合，温度降低，产生过饱和度，使结晶过程得以有效地进行，包 括产生适量的晶核和原有晶体生长。撞击后，悬浮体经过上下导流筒2外壁与下部圆筒1内 壁之间的环室分别返回圆筒1的上、下两端。返回圆筒1上端的大部分料液以较高的流速流 向上导流筒2的进口，又被螺旋桨3输送通过上导流筒2流向有效容积区中部并再次撞击， 小部分料液流向作为溢流堰的下部圆筒1上沿，然后跨过该溢流堰而离开结晶器的有效容积 区进入循环母液受液空间；返回圆筒1下端的悬浮体又被下螺旋桨4输送通过下导流筒2流 向有效容积区中部并再次撞击，其中已长大结晶颗粒因重力作用落入圆筒1锥形底下面的淘 洗腿。由于在撞击区IZ中晶核产生和晶体生长消除了溶液的大部分过饱和度，在悬浮体经过 上下导流本文档来自技高网...

【技术保护点】
无旋撞击流换热式结晶器，基本部件包括下部装工艺介质、其上沿兼作溢流堰坝的较小直径圆筒（１）及其锥形底和上部保持为气相空间的较大直径圆筒（６）及其顶盖（７）相连接构成的同心异径圆筒型容器、垂直同轴安装在下部较小直径圆筒（１）中的上、下两个导流筒（２）和同轴地分别安装在两个导流筒（２）中的上螺旋桨（３）和下螺旋桨（４），螺旋桨（３）和（４）螺旋方向相反，一个右旋，另一个左旋；上下两个导流筒（２）内壁各装三块沿圆周均布的折流挡板（５）；圆筒（１）的锥形底下接淘洗腿（１１），其下部侧壁配有循环母液进口接管（１２），底端接晶浆卸料管（１３）；上下导流筒（２）和圆筒（１）内壁之间设置由支撑架（１４）固定支撑的换热盘管（１３），配有冷却水进口接管（１５）和出口接管（１６）；圆筒（１）和结晶器锥形底外设置换热夹套（１７），配有冷却水进口接管（１８）和出口接管（１９）；上部较大直径圆筒（６）的顶盖（７）上配有连通大气的排气管（９）和延伸到上部导流筒（２）进口处的原料液进料管（８）；上螺旋桨（３）和下螺旋桨（４）共同驱动轴穿过顶盖（７）中心连接电动机；上部圆筒（６）与下部圆筒（１）通过倒锥形环板连接，该环板与圆筒（１）外壁围成的受液空间下部靠近圆筒（１）处设有循环母液出口管（１０）。...

【技术特征摘要】
1.无旋撞击流换热式结晶器，基本部件包括下部装工艺介质、其上沿兼作溢流堰坝的较小直径圆筒(1)及其锥形底和上部保持为气相空间的较大直径圆筒(6)及其顶盖(7)相连接构成的同心异径圆筒型容器、垂直同轴安装在下部较小直径圆筒(1)中的上、下两个导流筒(2)和同轴地分别安装在两个导流筒(2)中的上螺旋桨(3)和下螺旋桨(4)，螺旋桨(3)和(4)螺旋方向相反，一个右旋，另一个左旋；上下两个导流筒(2)内壁各装三块沿圆周均布的折流挡板(5)；圆筒(1)的锥形底下接淘洗腿(11)，其下部侧壁配有循环母液进口接管(12)，底端接晶浆卸料管(13)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍沅，
申请(专利权)人：伍沅，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]