[发明专利]结晶分离器和固液混合流体的结晶方法

说明书

技术领域

本发明属于化工设备技术领域。

背景技术

化工设备中常见有用于结晶操作的设备，即结晶分离器，其通常分为蒸发结晶器和冷却结晶器，分别通过蒸发或冷却方式实现过饱和结晶。然而，待结晶溶液在现有的结晶分离器中大多仅经过单次结晶分离，这对于仅含有单种结晶体的纯溶液是适用的，但当过饱和溶液中含有其他小粒径的杂质粒子时，则会统一在结晶器底部聚集，从而影响结晶体的品质，这在结晶盐溶液中尤为显见。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供一种高效的结晶分离器以及利用该结晶分离器实现固液混合流体的结晶方法，能够将流体中的小粒径的杂质粒子得到有效分离，保证结晶体的高纯度和品质。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种结晶分离器，所述结晶分离器的筒体底部设有进水口和结晶区，由所述进水口进入的固液混合流体在所述结晶区循环流动结晶，其中，所述筒体的筒腔内还设有沿高度方向排布的多级沉降区，所述固液混合流体能够由下至上依次流经各级沉降区并分级沉降出固体颗粒。

例如，所述筒腔内可设有隔板，该隔板间隔出位于下方的一级沉降区和位于上方的二级沉降区，所述隔板设有水流通道以连通所述一级沉降区和所述二级沉降区，所述结晶区设置在所述隔板的下方，所述一级沉降区位于所述结晶区的底部。

优选地，所述隔板为向上敞口的圆锥板，所述二级沉降区中的固体颗粒沉降至所述隔板上并沿所述隔板的内锥面向下汇集。

优选地，所述结晶分离器还包括用于排出沉降的固体颗粒的抽吸管，该抽吸管从所述隔板的内锥面的中心汇集区域朝向所述筒体外延伸。

优选地，所述结晶分离器还包括用于结晶沉降的沉降斜板，该沉降斜板设置在所述二级沉降区内并位于所述隔板的上方。

优选地，所述固体颗粒包括结晶体和/或杂质颗粒，所述二级沉降区沉降的固体颗粒的平均粒径和平均颗粒比重均小于所述一级沉降区沉降的固体颗粒。

优选地，所述结晶分离器还包括轴流搅拌器，该轴流搅拌器驱动固液混合流体向上流动。

优选地，所述结晶区设有内导流筒、外导流筒和所述轴流搅拌器，所述内导流筒和外导流筒同轴且径向间隔布置，所述一级沉降区位于所述外导流筒的底端下方，所述外导流筒的顶端朝向所述隔板延伸，所述内导流筒从所述筒腔的底部向上伸入所述外导流筒内，所述轴流搅拌器从所述筒体的底端伸入所述内导流筒中；

其中，从所述进水口进入的固液混合流体在所述轴流搅拌器的搅拌作用下从所述内导流筒的底端进入该内导流筒内并从顶端流出，顶端流出的所述固液混合流体的一部分形成为比重相对小的悬浊液，该悬浊液通过所述水流通道上穿至所述二级沉降区，顶端流出的所述固液混合流体的比重相对大的另一部分经由所述内导流筒与外导流筒之间的径向夹层筒腔向下进入所述一级沉降区并沉降出结晶体，析出结晶体后的所述固液混合流体循环返流回所述内导流筒的底端。

优选地，所述筒体包括圆锥形底部，该圆锥形底部设有结晶体排出口，所述一级沉降区析出的结晶体沿所述圆锥形底部的内锥面向下汇集至所述结晶体排出口。

优选地，所述外导流筒的顶端呈向上缩口的圆锥筒状并抵接所述隔板的底面，所述水流通道贯穿形成在所述隔板的与所述外导流筒的顶端抵接的连接区域。

根据本发明的另一方面，还提供了一种固液混合流体的结晶方法，包括：

步骤一：将固液混合流体通入结晶分离器的筒体底部；

步骤二：在所述结晶分离器的筒体底部设置结晶区，并在该结晶区内形成内循环流道，所述固液混合流体在所述内循环流道中循环流动；以及

步骤三：在所述结晶区的下方设置一级沉降区，在所述结晶区的上方设置二级沉降区，所述结晶区的所述固液混合流体中的比重相对大的一部分向下流动至所述一级沉降区中析出第一结晶体，比重相对小的另一部分向上流动至所述二级沉降区以继续沉降。

优选地，所述固液混合流体的结晶方法还包括：

步骤四：所述二级沉降区的所述固液混合流体中的比重相对小的部分继续上行至更高级沉降区中以逐级沉降。

优选地，所述固液混合流体为带有杂质的过饱和流体。

通过上述技术方案，由于本发明的结晶分离器中分隔设置有多级沉降区，向上流动的固液混合流体依次经过各级沉降区，从而能够在各级沉降区中分级沉降出粒度和重量递减的固体颗粒，尤其是杂质颗粒，从而能够分离获得粒度、质量不同的不同级别的结晶体，且结晶体的纯度更高，杂质含量低。