CN108467051B - 氯化钾晶浆中晶体分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯化钾晶浆中晶体分离装置及方法，属于蒸发结晶领域。该工艺主要包括结晶器、加热器、分离器、储晶罐、循环泵、清液泵、原料泵、储晶阀、密度计、原料阀、排出阀等设备。其特征在于：本发明采用分离器对不合格晶浆中小颗粒晶体进行预分离，分离器顶部得到的清液作为循环母液进行循环，分离器底部得到的带有小颗粒晶体的晶浆进入储晶罐，在储晶罐中与从结晶器流出的清母液混合成蓄晶液一并进入结晶器，继续晶体成长，如此循环直至成长为合格晶浆；整个氯化钾晶体成长过程避免了循环泵的冲击破损，保证了氯化钾晶体的完整性，能够较好地控制氯化钾结晶粒度的同时，提高了氯化钾结晶速率及其纯度。
Description
技术领域
本发明设计了一种氯化钾晶浆中晶体分离装置及方法，属于蒸发结晶领域。
背景技术
氯化钾蒸发结晶是使氯化钾溶液蒸发浓缩达到过饱和，从而析出氯化钾晶体的过程。氯化钾晶体从溶液中结晶析出需经历2个步骤，首先是产生称为晶核的微观晶粒作为结晶的核心，其次是晶核长大成为宏观的晶粒。根据结晶速率机理，影响结晶粒度的因素主要有溶液的相对流速、黏度、表面张力等。
目前工业上常用的氯化钾蒸发结晶技术主要有浮选法和其他方法相联合的方法以及兑卤法。为了使氯化钾晶体的结晶粒度满足工业要求，近年来人们主要从结晶器结构、搅拌器速度以及工艺循环量几个方面进行改进，但仍然没有消除不合格晶体通过循环泵进入循环母液的过程中被破碎的不利因素。快速的离心冲击极易造成小颗粒晶体受损、甚至破裂，严重影响小颗粒成长进程，最终导致结晶速率下降，晶体质量变劣。
如何保护小颗粒晶体不破损，准确地控制结晶粒度，进一步提高结晶速率，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有不合格晶体通过循环泵后晶体易破碎而引起氯化钾结晶粒度不易控制，结晶速率低等问题，提出一种平均粒径较大、表面积小、结晶速率高的氯化钾晶浆中晶体分离装置及方法。
一种氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：包括结晶器、加热器、分离器、储晶罐、循环泵、清液泵、原料泵、储晶阀、密度计、原料液进口、合格晶浆出口、二次蒸汽出口、加热蒸汽进口、冷凝液出口、原料阀、排出阀；结晶器包括循环母液进口、蓄晶液进口、顶端蒸汽出口、清母液出口和底端溶液出口；加热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；分离器包括母液进口、顶端母液出口和底端晶浆出口；储晶罐包括晶浆液进口、清母液进口和蓄晶液出口；密度计包括浓母液进口、合格出口和不合格出口；原料液进口通过原料阀和原料泵与分离器母液进口相连，分离器顶端母液出口通过循环泵与加热器冷侧入口相连，加热器冷侧出口与结晶器循环母液进口相连，结晶器底端溶液出口与密度计浓母液进口相连，密度计合格出口通过排出阀与合格晶浆出口相连，密度计不合格出口与分离器母液进口相连，分离器底端晶浆出口通过储晶阀与储晶罐晶浆液进口相连，结晶器清母液出口与通过清液泵与储晶罐清母液进口相连，储晶罐蓄晶液出口与结晶器蓄晶液进口相连，结晶器顶端蒸汽出口与二次蒸汽出口相连；加热蒸汽进口与加热器热侧入口相连，加热器热侧出口与冷凝液出口相连。
所述的一种氯化钾晶浆中晶体分离装置的工作方法，其特征在于，包括以下工作过程：加热蒸汽通过加热蒸汽进口，由加热器热侧进口流入加热器，与循环母液发生换热后由加热器热侧出口排出到冷凝液出口；原料液从原料液进口流入工艺流程，经原料泵送进分离器；由分离器顶端母液出口流出的循环母液经循环泵流入加热器冷侧进口，与加热蒸汽换热后由加热器冷侧出口流出；加热后的循环母液由结晶器循环母液进口流入结晶器，在结晶器内完成闪蒸降温到过饱和状态析出氯化钾晶体，二次蒸汽由结晶器顶端蒸汽出口排出到二次蒸汽出口，浓母液由结晶器底端溶液出口流进密度计：当晶浆密度符合条件时，浓母液从密度计合格出口排出到合格晶浆出口；当晶浆密度不符合条件时，浓母液从密度计不合格出口排出，与原料液混合成母液进入分离器：由分离器分理出的循环母液从分离器顶端母液出口排出，如此循环；由分离器分离出的小颗粒晶体由分离器底端晶浆出口流出；带有小颗粒晶体的晶浆进入储晶罐，在清液泵的作用下，由从结晶器清母液出口流出的清母液在储晶罐内与晶浆掺混成蓄晶液，带有小颗粒晶体的蓄晶液从结晶器蓄晶液进口流入结晶器，继续晶体成长，如此循环。
所述的一种氯化钾晶浆中晶体分离工艺，其特征在于：二次蒸汽出口和加热蒸汽进口可以不直接相通，而是通过压缩机增温使二次蒸汽出口和加热蒸汽进口相通。
所述的一种氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：分离器采用旋风分离器或扩容分离器。分离器液位在循环过程中保持恒定，液位高度由储晶阀控制。
所述的一种氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：结晶器清母液出口位于溶液液面下方0.2-0.5m处。
本发明采用分离器对不合格晶浆中小颗粒晶体进行预分离，分离器顶部得到的清液作为循环母液进行循环，分离器底部得到的带有小颗粒晶体的晶浆进入储晶罐，在储晶罐中与从结晶器流出的清母液混合成蓄晶液一并进入结晶器，继续晶体成长，如此循环直至成长为合格晶浆；整个氯化钾晶体成长过程避免了循环泵的冲击破损，保证了氯化钾晶体的完整性，能够较好地控制氯化钾结晶粒度的同时，提高了氯化钾结晶速率及其纯度。
附图说明
图1一种氯化钾晶浆中晶体分离工艺流程图；
图1中标号名称：1.结晶器，2.加热器，3.分离器，4.储晶罐，5.循环泵，6.清液泵，7.原料泵，8.储晶阀，9.密度计，10.原料液进口，11.合格晶浆出口，12.二次蒸汽出口，13.加热蒸汽进口，14.冷凝液出口，15.原料阀，16.排出阀。
具体实施方法
图1是本发明提出的一种氯化钾晶浆中晶体分离工艺流程，下面参照图1说明该工艺的工作过程。
加热蒸汽通过加热蒸汽进口13，由加热器2热侧进口流入加热器2，与循环母液发生换热后由加热器2热侧出口排出到冷凝液出口14；
原料液从原料液进口10流入工艺流程，经原料泵7送进分离器3；由分离器3顶端母液出口流出的循环母液经循环泵5流入加热器2冷侧进口，与加热蒸汽换热后由加热器2冷侧出口流出；加热后的循环母液由结晶器1循环母液进口流入结晶器1，在结晶器1内完成闪蒸降温到饱和状态析出氯化钾晶体，二次蒸汽由结晶器1顶端蒸汽出口排出到二次蒸汽出口12，浓母液由结晶器1底端溶液出口流进密度计9：当晶浆密度符合条件时，浓母液从密度计9合格出口排出到合格晶浆出口11；当晶浆密度不符合条件时，浓母液从密度计9不合格出口排出，与原料液混合成母液进入分离器3：由分离器3分理出的循环母液从分离器3顶端母液出口排出，如此循环；由分离器3分离出的小颗粒晶体由分离器3底端晶浆出口流出；带有小颗粒晶体的晶浆进入储晶罐4，在清液泵6的作用下，由从结晶器1清母液出口流出的清母液在储晶罐4内与晶浆掺混成蓄晶液，带有小颗粒晶体的蓄晶液从结晶器1蓄晶液进口流入结晶器1，继续晶体成长，如此循环。
Claims (5)
1.一种氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：
包括结晶器（1）、加热器（2）、分离器（3）、储晶罐（4）、循环泵（5）、清液泵（6）、原料泵（7）、储晶阀（8）、密度计（9）、原料液进口（10）、合格晶浆出口（11）、二次蒸汽出口（12）、加热蒸汽进口（13）、冷凝液出口（14）、原料阀（15）、排出阀（16）；
结晶器（1）包括循环母液进口、蓄晶液进口、顶端蒸汽出口、清母液出口和底端溶液出口；加热器（2）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；分离器（3）包括母液进口、顶端母液出口和底端晶浆出口；储晶罐（4）包括晶浆液进口、清母液进口和蓄晶液出口；密度计（9）包括浓母液进口、合格出口和不合格出口；
原料液进口（10）通过原料阀（15）和原料泵（7）与分离器（3）母液进口相连，分离器（3）顶端母液出口通过循环泵（5）与加热器（2）冷侧入口相连，加热器（2）冷侧出口与结晶器（1）循环母液进口相连，结晶器（1）底端溶液出口与密度计（9）浓母液进口相连，密度计（9）合格出口通过排出阀（16）与合格晶浆出口（11）相连，密度计（9）不合格出口与分离器（3）母液进口相连；分离器（3）底端晶浆出口通过储晶阀（8）与储晶罐（4）晶浆液进口相连，结晶器（1）清母液出口与通过清液泵（6）与储晶罐（4）清母液进口相连，储晶罐（4）蓄晶液出口与结晶器（1）蓄晶液进口相连，结晶器（1）顶端蒸汽出口与二次蒸汽出口（12）相连；
加热蒸汽进口（13）与加热器（2）热侧入口相连，加热器（2）热侧出口与冷凝液出口（14）相连。
2.根据权利要求1所述的氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：二次蒸汽出口（12）和加热蒸汽进口（13）不直接相通，而是通过压缩机增温使二次蒸汽出口（12）和加热蒸汽进口（13）相通。
3.根据权利要求1所述的氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：分离器（3）采用旋风分离器或扩容分离器。
4.根据权利要求1所述的氯化钾晶浆中晶体分离装置，其特征在于：结晶器（1）清母液出口位于溶液液面下方0.2-0.5m处。
5.根据权利要求1所述的一种氯化钾晶浆中晶体分离装置的工作方法，其特征在于，包括以下工作过程：
加热蒸汽通过加热蒸汽进口（13），由加热器（2）热侧进口流入加热器（2），与循环母液发生换热后由加热器（2）热侧出口排出到冷凝液出口（14）；
原料液从原料液进口（10）流入工艺流程，经原料泵（7）送进分离器（3）；由分离器（3）顶端母液出口流出的循环母液经循环泵（5）流入加热器（2）冷侧进口，与加热蒸汽换热后由加热器（2）冷侧出口流出；加热后的循环母液由结晶器（1）循环母液进口流入结晶器（1），在结晶器（1）内完成闪蒸降温到过饱和状态析出氯化钾晶体，二次蒸汽由结晶器（1）顶端蒸汽出口排出到二次蒸汽出口（12），浓母液由结晶器（1）底端溶液出口流进密度计（9）：当晶浆密度符合条件时，浓母液从密度计（9）合格出口排出到合格晶浆出口（11）；当晶浆密度不符合条件时，浓母液从密度计（9）不合格出口排出，与原料液混合成母液进入分离器（3）：由分离器（3）分理出的循环母液从分离器（3）顶端母液出口排出，如此循环；由分离器（3）分离出的小颗粒晶体由分离器（3）底端晶浆出口流出；带有小颗粒晶体的晶浆进入储晶罐（4），在清液泵（6）的作用下，由从结晶器（1）清母液出口流出的清母液在储晶罐（4）内与晶浆掺混成蓄晶液，带有小颗粒晶体的蓄晶液从结晶器（1）蓄晶液进口流入结晶器（1），继续晶体成长，如此循环。
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