CN114288694A - 高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统及工艺，将压缩机引入的连续结晶系统里，充分利用在降温过程中的闪蒸汽，通过压缩机的加压升温，又作为扰动气流返回到系统中，几乎没有改变物料的水分含量，避免了水分含量的变化而引起的“爆晶”。本发明没有冷却结晶的换热点，避免了因增加换热点而引起的设备堵塞和增加占地面积及系统投入；且能满足碳酸锂的工业级向高纯级的制备，通过等温差梯度降温结晶过程，设计合理的养晶时间，可生产出满足高纯级碳酸锂产品的标准要求。同时，本发明与传统设计的结晶器底部加搅拌或泵的型式完全不同，可以最大化的保证晶体的晶型稳定，不破坏晶体结构，同时保证结晶器底部的流动通畅，不堵塞。
Description
技术领域
本发明属于蒸发结晶技术领域，涉及结晶系统，特别涉及一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统及工艺。
背景技术
碳酸锂，是一种无色单斜系晶体，常用作陶瓷、玻璃、铁氧体等的原料，元件喷银浆等，医学上用以治疗精神忧郁症。碳酸锂晶体可由碳酸锂母液结晶获得。高纯度的碳酸锂结晶对工艺要求要更高。
目前传统的结晶工艺进行结晶时，大多数使用的是蒸发结晶，蒸发洁净时会有换热点的产生，因此就得有对应的换热设备，不仅占地面积大，且成本高。另外，传统的结晶器底部一般都设计搅拌器或泵，但是结晶完成的晶型并不稳定，产生的碳酸锂晶体不能够满足工业标准要求。
因此，本专利申请设计了一种专门针对高纯度碳酸锂结晶的系统及工艺，能够提高碳酸锂的结晶效率，保证晶型稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统及工艺。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其创新之处在于：包括进料管线、一级结晶器、第一压缩机、二级结晶器及二级压缩机，所述进料管线通过进料泵连接至所述一级结晶器，所述一级结晶器的顶端通过第一闪蒸蒸汽管线连接至所述第一压缩机的进口，所述第一压缩机出口通过蒸汽输送管线连接至所述一级结晶器底端，所述蒸汽输送管线与闪蒸蒸汽管线之间连接有第一平衡组件；所述一级结晶器下端的出料口连接过料管线，所述过料管线通过过料泵沿过料输送管线连接至所述二级结晶器，所述二级结晶器的顶端通过第二闪蒸蒸汽管线连接至所述第二压缩机的进口，所述第二压缩机出口通过第二蒸汽输送管线连接至所述一级结晶器底端，所述第二蒸汽输送管线与第二闪蒸蒸汽管线之间连接有第二平衡组件，所述二级结晶器下端的出料口连接出料管线，所述出料管线通过出料泵沿出料管线排出。
过料泵的端部通过回流管线连接至所述一级结晶器，出料泵的端部通过回流管线连接至所述二级结晶器，回流管线、回流管线均用作调节结晶系统中的晶浆比例，同时消除细晶。
第一平衡组件及第二平衡组件均包括平衡缸体及设置于平衡缸体内的转动轴，转动轴上安装有转动扇叶，第一、二压缩机出口温度和压力均比压缩机进口要高，为了维持稳定势，必要有一部分压缩机出口的蒸汽返回到压缩机进口去，这时通过平衡组件内的转动扇叶并设置合适的进出阀门开度，使得转动扇叶维持合理的转速，连续性的送到压缩机进口定量的蒸汽。
一级结晶器及二级结晶器的下部均横向等间隔设置有若干导气管，能够对一级结晶器及二级结晶器底部产生扰动，增强结晶效果。
一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，其创新之处在于：所述工艺步骤为：
1)浓度30％，温度为70℃的工业级碳酸锂物料自进料管线通过进料泵沿着输送管线打入到一级结晶器中；
2)30％的碳酸锂在一级结晶器中，在第一压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第一闪蒸汽管线进入到第一压缩机中，经过第一压缩机的加压升温后，通过第一蒸汽输送管线输送至一级结晶器底部作为扰动气流进入到结晶器重组分部位；
3)30％的碳酸锂在一级结晶器中同时经过第一闪蒸汽管线与第一蒸汽输送管线之间的第一平衡组件，维持一定的负压，使得进入一级结晶器里的碳酸锂温度由70℃降至55℃，降温梯度为15℃，促使碳酸锂溶液达到临界饱和点；
4)经过一次降温的碳酸锂物料，自过料管线通过过料泵沿着过料输送管线打入到二级结晶器中；
5)进入到二级结晶器中的碳酸锂溶液随着温度的降低，浓度提高至32％，再第二压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第二闪蒸汽管线进入到第二压缩机中，经过第二压缩机的加压升温后，通过第二蒸汽输送管线输送至二级结晶器底部，作为扰动气流进入到二级结晶器重组分部位；
6)32％的碳酸锂在二级结晶器中通过第二闪蒸汽管线与第二蒸汽输送管线之间的第二平衡组件，维持一定的负压，使得进入到二级结晶器里的碳酸锂温度油55度降至40℃，降温梯度为15℃，使得碳酸锂溶液超越临界饱和点，达到过饱和区域，此时会有大量晶体析出，并在二级结晶器底部进一步长大；
7)产生的碳酸锂晶浆自出料管线通过出料泵沿着出料管线排出到后段增稠和离心工段。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，没有冷却结晶的换热点，避免因增加换热点而引起的设备堵塞和增加占地面积，以及增加系统的投入，节省成本。
2、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，能满足碳酸锂的工业级向高纯级的制备，通过等温差梯度降温结晶过程，设计合理的养晶时间，可生产出满足高纯级碳酸锂产品的标准要求。
3、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，充分利用在降温过程中的闪蒸汽，通过压缩机的加压升温，又作为扰动气流返回到系统中，几乎没有改变物料的水分含量，避免了水分含量的变化而引起的“爆晶”。
4、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，与传统设计的结晶器底部加搅拌或泵的型式完全不同，可以最大化的保证晶体的晶型稳定，不破坏晶体结构，同时保证结晶器底部的流动通畅，不堵塞。
5、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，充分利用蒸汽压缩机的工作特定，开创性的引入的连续结晶系统里；同时闪蒸汽加压升温返回结晶系统，也是本结晶工艺的最大亮点。
6、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，过料泵的端部通过回流管线连接至所述一级结晶器，出料泵的端部通过回流管线连接至所述二级结晶器，回流管线、回流管线均用作调节结晶系统中的晶浆比例，同时消除细晶。
7、本发明的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，第一平衡组件及第二平衡组件均包括平衡缸体及设置于平衡缸体内的转动轴，转动轴上安装有转动扇叶，第一、二压缩机出口温度和压力均比压缩机进口要高，为了维持稳定势，必要有一部分压缩机出口的蒸汽返回到压缩机进口去，这时通过平衡组件内的转动扇叶并设置合适的进出阀门开度，使得转动扇叶维持合理的转速，连续性的送到压缩机进口定量的蒸汽。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明一级结晶器的局部结构示意图；
图3为本发明第一平衡组件的结构示意图。
附图标记说明
1-进料管线、2-进料泵、3-输送管线、4-一级结晶器、5-蒸汽输送管线、6-第一闪蒸蒸汽管线、7-第一平衡组件、8-第一压缩机、9-第二平衡组件、10-第二闪蒸蒸汽管线、11-第二蒸汽输送管线、12-第二压缩机、13-二级结晶器、14-过料管线、15-过料泵、16-过料输送管线、17-出料管线、18-出料泵、19-出料管线、20-回流管线、21-回流管线、22-导气管、23-平衡缸体、24-转动轴、25-转动扇叶。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其创新之处在于：包括进料管线1、一级结晶器4、第一压缩机8、二级结晶器13及二级压缩机12，所述进料管线1通过进料泵2连接至所述一级结晶器4，所述一级结晶器4的顶端通过第一闪蒸蒸汽管线6连接至所述第一压缩机8的进口，所述第一压缩机8出口通过蒸汽输送管线5连接至所述一级结晶器4底端，所述蒸汽输送管线5与闪蒸蒸汽管线6之间连接有第一平衡组件7；所述一级结晶器4下端的出料口连接过料管线14，所述过料管线14通过过料泵15沿过料输送管线16连接至所述二级结晶器13，所述二级结晶器13的顶端通过第二闪蒸蒸汽管线10连接至所述第二压缩机12的进口，所述第二压缩机12出口通过第二蒸汽输送管线11连接至所述一级结晶器13底端，所述第二蒸汽输送管线11与第二闪蒸蒸汽管线10之间连接有第二平衡组件9，所述二级结晶器13下端的出料口连接出料管线17，所述出料管线17通过出料泵18沿出料管线19排出。
过料泵15的端部通过回流管线20连接至所述一级结晶器4，出料泵18的端部通过回流管线21连接至所述二级结晶器13，回流管线20、回流管线21均用作调节结晶系统中的晶浆比例，同时消除细晶。
第一平衡组件7及第二平衡组件9均包括平衡缸体23及设置于平衡缸体内的转动轴24，转动轴上安装有转动扇叶25，第一、二压缩机出口温度和压力均比压缩机进口要高，为了维持稳定势，必要有一部分压缩机出口的蒸汽返回到压缩机进口去，这时通过平衡组件内的转动扇叶并设置合适的进出阀门开度，使得转动扇叶维持合理的转速，连续性的送到压缩机进口定量的蒸汽。
一级结晶器4及二级结晶器13的下部均横向等间隔设置有若干导气管22，能够对一级结晶器及二级结晶器底部产生扰动，增强结晶效果。
一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，其创新之处在于：所述工艺步骤为：
1)浓度30％，温度为70℃的工业级碳酸锂物料自进料管线通过进料泵沿着输送管线打入到一级结晶器中；
2)30％的碳酸锂在一级结晶器中，在第一压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第一闪蒸汽管线进入到第一压缩机中，经过第一压缩机的加压升温后，通过第一蒸汽输送管线输送至一级结晶器底部作为扰动气流进入到结晶器重组分部位；
3)30％的碳酸锂在一级结晶器中同时经过第一闪蒸汽管线6与第一蒸汽输送管线之间的第一平衡组件，维持一定的负压，使得进入一级结晶器里的碳酸锂温度由70℃降至55℃，降温梯度为15℃，促使碳酸锂溶液达到临界饱和点；
4)经过一次降温的碳酸锂物料，自过料管线通过过料泵沿着过料输送管线打入到二级结晶器中；
5)进入到二级结晶器中的碳酸锂溶液随着温度的降低，浓度提高至32％，再第二压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第二闪蒸汽管线进入到第二压缩机中，经过第二压缩机的加压升温后，通过第二蒸汽输送管线输送至二级结晶器底部，作为扰动气流进入到二级结晶器重组分部位；
6)32％的碳酸锂在二级结晶器中通过第二闪蒸汽管线与第二蒸汽输送管线之间的第二平衡组件，维持一定的负压，使得进入到二级结晶器里的碳酸锂温度油55度降至40℃，降温梯度为15℃，使得碳酸锂溶液超越临界饱和点，达到过饱和区域，此时会有大量晶体析出，并在二级结晶器底部进一步长大；
7)产生的碳酸锂晶浆自出料管线通过出料泵沿着出料管线排出到后段增稠和离心工段。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (6)
1.一种高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其特征在于：包括进料管线(1)、一级结晶器(4)、第一压缩机(8)、二级结晶器(13)及二级压缩机(12)，所述进料管线(1)通过进料泵(2)连接至所述一级结晶器(4)，所述一级结晶器(4)的顶端通过第一闪蒸蒸汽管线(6)连接至所述第一压缩机(8)的进口，所述第一压缩机(8)出口通过蒸汽输送管线(5)连接至所述一级结晶器(4)底端，所述蒸汽输送管线(5)与闪蒸蒸汽管线(6)之间连接有第一平衡组件(7)；所述一级结晶器(4)下端的出料口连接过料管线(14)，所述过料管线(14)通过过料泵(15)沿过料输送管线(16)连接至所述二级结晶器(13)，所述二级结晶器(13)的顶端通过第二闪蒸蒸汽管线(10)连接至所述第二压缩机(12)的进口，所述第二压缩机(12)出口通过第二蒸汽输送管线(11)连接至所述一级结晶器(13)底端，所述第二蒸汽输送管线(11)与第二闪蒸蒸汽管线(10)之间连接有第二平衡组件(9)，所述二级结晶器(13)下端的出料口连接出料管线(17)，所述出料管线(17)通过出料泵(18)沿出料管线(19)排出。
2.根据权利要求1所述的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其特征在于：所述过料泵(15)的端部通过回流管线(20)连接至所述一级结晶器(4)。
3.根据权利要求1所述的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其特征在于：所述出料泵(18)的端部通过回流管线(21)连接至所述二级结晶器(13)。
4.根据权利要求1所述的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其特征在于：所述第一平衡组件(7)及第二平衡组件(9)均包括平衡缸体(23)及设置于所述平衡缸体内的转动轴(24)，所述转动轴上安装有转动扇叶(25)。
5.根据权利要求1所述的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶系统，其特征在于：所述一级结晶器(4)及二级结晶器(13)的下部均横向等间隔设置有若干导气管(22)。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的高纯碳酸锂的闪蒸汽压缩式连续结晶工艺，其特征在于：所述工艺步骤为：
1)浓度30％，温度为70℃的工业级碳酸锂物料自进料管线通过进料泵沿着输送管线打入到一级结晶器中；
2)30％的碳酸锂在一级结晶器中，在第一压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第一闪蒸汽管线进入到第一压缩机中，经过第一压缩机的加压升温后，通过第一蒸汽输送管线输送至一级结晶器底部作为扰动气流进入到结晶器重组分部位；
3)30％的碳酸锂在一级结晶器中同时经过第一闪蒸汽管线6与第一蒸汽输送管线之间的第一平衡组件，维持一定的负压，使得进入一级结晶器里的碳酸锂温度由70℃降至55℃，降温梯度为15℃，促使碳酸锂溶液达到临界饱和点；
4)经过一次降温的碳酸锂物料，自过料管线通过过料泵沿着过料输送管线打入到二级结晶器中；
5)进入到二级结晶器中的碳酸锂溶液随着温度的降低，浓度提高至32％，再第二压缩机的作用下产生闪蒸汽；通过第二闪蒸汽管线进入到第二压缩机中，经过第二压缩机的加压升温后，通过第二蒸汽输送管线输送至二级结晶器底部，作为扰动气流进入到二级结晶器重组分部位；
6)32％的碳酸锂在二级结晶器中通过第二闪蒸汽管线与第二蒸汽输送管线之间的第二平衡组件，维持一定的负压，使得进入到二级结晶器里的碳酸锂温度油55度降至40℃，降温梯度为15℃，使得碳酸锂溶液超越临界饱和点，达到过饱和区域，此时会有大量晶体析出，并在二级结晶器底部进一步长大；
7)产生的碳酸锂晶浆自出料管线通过出料泵沿着出料管线排出到后段增稠和离心工段。
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