CN206950706U - 通风冷却结晶塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种通风冷却结晶塔，它采用空气为冷却剂，通过空气与溶液直接混合接触换热使溶液冷却结晶，它由塔设备、风机设备及循环泵设备组成；塔设备内设置有除雾器、布液器、填料层，导流锥体与导流筒体；除雾器作用是除去空气夹带的液滴，减少物料损失与保护环境；布液器采用螺旋喷嘴，布液效果好，不易堵塞，填料层作用是提高空气与溶液接触面积，提高冷却效果；导流锥体与导流筒体作用是改善结晶效果及防止结晶板结；本实用新型通风冷却结晶塔显著提高了冷却结晶效果，显著降低能耗，且具有生产能力大、环保无污染、操作简单等特点。

Description

通风冷却结晶塔

技术领域

本实用新型属于一种冷却结晶设备，特别涉及一种利用空气为冷却媒介的冷却结晶设备。

背景技术

冷却结晶设备是一个重要的化工单元设备，它是将溶液冷却降低温度，使溶液中溶质达到过饱和条件，溶液中的溶质分子或离子在其空间晶格的节点上有规律的排列，形成固相晶体。现代化工生产中，许多化合物都是采用冷却结晶方法制造获得，目前，国内传统的冷却结晶设备主要有间壁冷却结晶设备与真空冷却结晶设备。

间壁冷却结晶设备根据传热面可分为夹套冷却结晶设备、管式冷却结晶设备、板式冷却结晶设备，间壁冷却结晶设备是将冷水通入夹套或管式换热器或板式换热器内，通过间壁换热使溶液冷却结晶，这种设备最大缺点是无论采用何种类型传热面，都会不同程度产生传热面吸附晶体而产生结垢现象，影响传热效果，传热系数低，一般为100w/㎡·℃以下，致使设备生产能力低下，另外，还需消耗大量冷却水。

真空冷却结晶设备通常采用蒸汽喷射泵抽真空，使密闭容器内溶液压力降低，溶液沸点也降低，溶液在低压状态下蒸发水分，蒸发的水分在吸收溶液自身热量的同时，使溶液内能减少，从而使溶液冷却结晶析出晶体，真空结晶设备需要消耗大量蒸汽和冷却水，冷却结晶成本较高。

由于间壁冷却结晶设备与真空冷却结晶设备存在上述缺点与不足，本发明人张罡提供了一种中国实用新型专利200920274070.0“空气冷却结晶塔”，它选用空气为冷却剂，使用空气与热溶液直接混和换热实现冷却结晶，空气冷却结晶塔具有生产能力大，生产成本低，操作方便等特点，是我国典型节能降耗的新型冷却结晶设备。通过多年应用实践，中国实用新型专利200920274070.0“空气冷却结晶塔”还存在一些缺点与不足：一是布液不均匀，气液混合接触不充分，制约了换热效果，影响了生产能力；二是结晶料液在底部沉积板结，影响生产操作；三是空气夹带液滴排出，造成物料损失严重，且污染大气环境，四是引风机受湿热空气腐蚀严重。为了克服空气冷却结晶塔缺点与不足，本实用新型进行了创造性改进，提供了一种通风冷却结晶塔。

发明内容

本实用新型提供一种通风冷却结晶塔，通风冷却结晶塔是选用空气为冷却剂，使空气与溶液直接接触混合换热从而使溶液冷却，通风冷却结晶塔由塔设备、风机设备及循环泵设备组成。

通风冷却结晶塔的塔设备由裙座、锥筒体、塔筒体、排气锥筒体、排气筒体组成；塔筒体上设置2个人孔，用于检修设备；塔筒体上设置进液管、循环出液管、循环进液管、观察视镜、进风管；锥筒体底部设置排料管，用于排出料液，锥筒体侧边设置温度计；塔设备内部设置除雾器、布液器、填料层，导流锥体与导流筒，布液器设置若干规则布置的螺旋喷嘴，螺旋喷嘴材料选用聚四氟乙烯。

通风冷却结晶塔的风机设备由鼓风机、连接风管组成，连接风管用于连接鼓风机与塔设备进风管，风机设备作用是将空气鼓入塔设备内，鼓风机选用轴流风机或离心风机。

通风冷却结晶塔的循环泵设备由循环泵、进口阀门、进口管、出口阀门、出口管组成，循环泵设备作用是将塔设备中溶液抽送至塔设备上部布液器布液，并使塔设备溶液循环流动。

塔设备设置布液器，布液器设置若干规则布置的螺旋喷嘴。螺旋喷嘴是一种典型的撞击式分散喷雾，喷嘴内部没有结构，是一个畅通的通道，液流是通过撞击螺旋的分层界面，从而分层喷淋，液体或料浆通过与连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成微小的液滴喷出而形成雾状，螺旋喷嘴雾化效果好，布液范围大，且防堵性强，选用聚四氟乙烯材料制造的螺旋喷嘴效果更好。

塔设备设置填料层，它底部装有填料支承板，填料以乱推或整砌的方式放置在支承板上，填料上方安装填料压板；填料选用鲍尔环填料或阶梯环填料，填料材质选用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯是固体材料中摩擦系数最低，表面张力最小的材料，不粘附任何物质，这对防止冷却结晶过程产生结壁堵塞极为有利。

塔设备设置除雾器，除雾器主要作用是分离空气夹带的液滴，减少损失，保护环境，除雾器可以采用折流板式除雾器，当夹带液滴的空气流经除雾器断面时，由于空气流动方向在除雾器流道中不断发生偏折，液滴在惯性力作用下撞击在除雾器表面并被粘附于板片壁面上形成薄液膜，在板片下端形成较大液滴滴落下去，从而达到除雾目的。除雾器液也可以采用丝网除雾器。

塔设备设置导流锥体与导流筒，主要作用加快溶液对流扩散，析出高质量结晶产品，防止结晶沉积板结。晶体的生长有以下3个步骤：一是溶液主体的溶质传递主要靠对流，但在靠近晶体表面有一静止液层，称为境界膜，待结晶的溶质只能借扩散穿过境界膜时，才能到达晶体表面，这是一个扩散传质过程。二是到达晶体表面的溶质在适当的晶格位置长入晶面，使晶体增大，同时放出结晶热，这是一个表面反应过程，溶液过饱和度过大时，成核和长大速率过快，结晶热必须以很快的方式放出，以适应快速成核和迅速长大的需要，因为比表面越大，放热越快，这样，就容易形成比表面大的片状、针状结晶或树枝状晶簇；三是放出来的结晶热借热传导方式传到溶液中。为了控制溶液过饱和度，设置导流锥体与导流筒，加快溶液对流扩散，使溶液在介稳区内稳步生长至要求的粒度，结晶析出高质结晶产品。

通风冷却结晶塔具体工作原理与工作过程是：循环泵设备将塔设备中溶液抽送到上部布液器中，通过布液器喷嘴向下喷淋，喷射的液体通常呈液滴状或雾状；同时，风机设备将空气鼓入塔设备内由下而上流动；在布液器下面设置适当高度的填料层，以增加空气与溶液两种流体间的接触表面，提高传质传热效果。溶液由上部布液器的喷嘴喷在填料层上，沿填料层表面下降流动，空气则由下部通过填料层空隙逆流而上，与溶液密切接触从而进行传质传热，在正常操作情况下，空气为连续气相，溶液为分散液相；空气与溶液接触冷却途径主要有两条：一是利用溶液与空气之间温度之差通过热传导冷却；二是空气吸收水份使溶液中水分蒸发，蒸发的水分吸收溶液自身热量的同时，溶液内能减少，从而使溶液冷却，其中塔设备冷却主要是通过蒸发溶液中的水分来实现。空气与溶液混和接触的过程中，向上流动的空气易夹带液滴，液滴中不仅含有水分，它还含有结晶物质，所以在布液器上部设置除雾器，除雾器主要作用是分离空气夹带液滴，减少物料损失，保护环境。

本实用新型和间壁冷却设备与真空冷却结晶设备相比，具有显著优势：一是使用空气为冷却剂，不需要使用冷却水和喷射蒸气；二是设备结构紧凑；三是生产效率高；四是能耗低。

本实用新型通风冷却结晶塔与中国实用新型200920274070.0空气冷却结晶塔相比，具有显著进步与优点。

第一，布液器喷嘴选用螺旋喷嘴，喷淋范围广，布液更均匀，不易堵塞。

第二，在塔设备设置填料层，大幅度增加了空气与溶液接触表面积，显著提高了传热效果，提高了生产能力，而且不易发生堵塞。

第三，在塔设备设置除雾器，除去了空气中夹带液滴，减少物料损失，保护了环境。

第四，塔设备外设置鼓风机，鼓风机工作环境温度降低，且不接触湿热空气，鼓风机腐蚀显著减轻，使用寿命延长，同时也方便维修维护。

第五，通风冷却结晶塔底部采用锥筒体结构，且内部设置导流锥体与导流筒，在循环泵作用下料液在设备内大循环流动，使各处溶液过饱和度趋于一致，产品结晶质量好，不会发生底部沉积晶体及晶体板结现象。

附图说明

图1为通风冷却结晶塔示意图。图1中，1、塔设备，1-1、裙座，1-2、锥筒体，1-3、塔筒体，1-4、导流筒，1-5、导流锥体，1-6、人孔；1-7、进风管，1-8、进液管，1-9、填料层，1-10、布液器，1-11、喷嘴，1-12、除雾器，1-13、排气锥体，1-14、排气筒体，1-15循环进液管，1-16、观察视镜，1-17、溶液，1-18、循环出液管，1-19、温度计，1-20、排料管；2、风机设备，2-1、鼓风机，2-2、连接风管；3、循环泵设备，3-1、出口管，3-2、出口阀门，3-3、循环泵，3-4、进口管，3-5、进口阀门。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图的描述对本实用新型作进一步详细说明，但这并非是对本实用新型的限制，本领域技术人员根据本实用新型的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本实用新型的基本思想，均在本实用新型的范围之内。

本实用新型提供一种通风冷却结晶塔。如图1所示，它由塔设备1、风机设备2及循环泵设备3组成。

塔设备1包括裙座1-1、锥筒体1-2、塔筒体1-3、排气锥体1-13、排气筒体1-14；塔筒体1-3上设置有人孔1-6、进风管1-7、进液管1-8、循环进液管1-15、循环出液管1-18、观察视镜1-16；锥筒体1-2上设置有温度计1-19、排料管1-20；塔设备1内设置有导流筒1-4、导流锥体1-5、填料层1-9、布液器1-10、喷嘴1-11、除雾器1-12；填料层1-9由填料支撑板、填料及填料压板组成；除雾器1-12选用折流板式除雾器或丝网除雾器；塔设备1内装有溶液1-17。塔筒体1-3上部与下部分别设置有人孔1-6。通风冷却结晶塔中填料层1-9中填料用聚四氟乙烯材质制作的鲍尔环填料或阶梯环填料。喷嘴1-11材料选用聚四氟乙烯。

风机设备2包括鼓风机2-1与连接风管2-2，鼓风机选用轴流风机或离心风机。

循环泵设备3包括出口管3-1、出口阀门3-2、循环泵3-3、进口管3-4、进口阀门3-5。

通风冷却结晶塔工作过程是：溶液通过进液管1-8加入塔设备1中；鼓风机2-1通过连接风管2-2将空气鼓入塔设备1内，鼓入空气由下而上流动；循环泵3-3将塔设备1内溶液1-17抽送到布液器1-10，经喷嘴1-11向下喷向填料层1-9，沿填料层1-9表面向下流动，空气则由下部通过填料层1-9空隙向上流动，空气与溶液密切接触，发生换热从而使溶液冷却降温并落入塔设备1底部。溶液在循环泵3-3作用下，通过导流锥体1-5、导流筒1-4的导流作用，在塔设备1底部循环流动，使各处溶液过饱和度趋于一致，晶体不断长大到一定粒度，结晶料液通过排料管1-20排出。换热后的湿热空气在鼓风机2-1作用下，经除雾器1-12除去液滴后外排。

Claims (4)

1.一种通风冷却结晶塔，其技术特征是：

第一，通风冷却结晶塔由塔设备（1）、风机设备（2）及循环泵设备（3）组成；

第二，塔设备（1）包括裙座（1-1）、锥筒体（1-2）、塔筒体（1-3）、排气锥体（1-13）、排气筒体(1-14)；塔筒体(1-3)上设置有人孔(1-6)、进风管(1-7)、进液管(1-8)、循环进液管(1-15)、循环出液管(1-18)、观察视镜(1-16)，锥筒体(1-2)上设置有温度计(1-19)、排料管(1-20)；塔设备(1)内设置有导流筒(1-4)、导流锥体(1-5)、填料层(1-9)、布液器(1-10)、喷嘴(1-11)、除雾器(1-12)，塔设备(1)内装有溶液(1-17)，塔筒体（1-3）上部与下部分别设置有人孔（1-6）；

第三，风机设备（2）包括鼓风机（2-1）与连接风管（2-2），鼓风机选用轴流风机或离心风机；

第四，循环泵设备（3）包括出口管（3-1）、出口阀门（3-2）、循环泵（3-3）、进口管(3-4)、进口阀门(3-5)；

第五，通风冷却结晶塔工作过程是：溶液通过进液管（1-8）加入塔设备（1）中，鼓风机（2-1）通过连接风管（2-2）将空气鼓入塔设备（1）内，鼓入空气由下而上流动，循环泵（3-3）将塔设备（1）内溶液（1-17）抽送到布液器（1-10），经喷嘴（1-11）向下喷向填料层（1-9），沿填料层（1-9）表面向下流动，空气则由下部通过填料层（1-9）空隙向上流动，空气与溶液密切接触，发生换热从而使溶液冷却降温并落入塔设备（1）底部；溶液在循环泵（3-3）作用下，通过导流锥体（1-5）、导流筒（1-4）的导流作用，在塔设备（1）底部循环流动，使各处溶液过饱和度趋于一致，晶体不断长大到一定粒度，结晶料液通过排料管（1-20）排出，换热后的湿热空气在鼓风机2-1作用下，经除雾器1-12除去液滴后外排。

2.根据权利要求1所述的通风冷却结晶塔，其特征在于：填料层(1-9)中填料材质选用聚四氟乙烯，它不粘附任何物质，防止冷却结晶过程产生结壁堵塞。

3.根据权利要求1所述的通风冷却结晶塔，其特征在于：喷嘴（1-11）选用螺旋喷嘴，螺旋喷嘴材质选用聚四氟乙烯，螺旋喷嘴雾化效果好，布液范围大，不堵塞。

4.根据权利要求1所述的通风冷却结晶塔，其特征在于：除雾器(1-12)选用折流板式除雾器或丝网除雾器。