CN110755873A - 一种液态物质连续结晶的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液态物质结晶领域，公开一种液态物质连续结晶的生产工艺，将多个结晶罐串联在一起，物料自首端结晶罐自动流入下一级结晶罐中，每级结晶罐都是独立的真空蒸发结晶装置，因此物料可实现逐级降温，并析出更多的结晶物。真空泵组所抽出的气体并非都是不凝气体，大部份仍然为可凝的蒸汽，因此本发明依次将结晶罐内的不凝气抽入到前一结晶罐内，最终通过首端结晶罐上的真空泵组将不凝气排入大气中。每个真空结晶装置均会产生冷凝水并由冷凝水泵排出。本工艺将多套真空结晶装置串接起来，将后一个真空泵组出口接入到前一个结晶罐内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅在首端结晶罐需要将真空泵组抽出的气体排入大气。

Description

一种液态物质连续结晶的生产工艺

技术领域

本发明涉及液态物质结晶领域，尤其涉及一种液态物质连续结晶的生产工艺。

背景技术

传统钛液结晶方法通过蒸汽喷射泵等真空设备将结晶罐内的蒸汽抽出，使结晶罐内的蒸汽升温升压排出，然后再用冷却水对抽出的蒸汽进行冷凝。该方法存在的问题是：

1.以蒸汽作为抽真空的动力，会带入大量的汽化潜热到系统中，使冷却水的耗量增加。

2.当结晶罐内的温度降低后，其内真空度极高，蒸汽很稀薄，如当结晶罐内的钛液温度降至20℃时，其饱和水蒸汽温度仅为17℃左右，对应的饱和蒸汽密度只有15.35克/方，即蒸汽喷射泵每从结晶罐内吸出1方蒸汽，结晶罐内的钛液才蒸发出15克的水。生产1吨钛白粉，在结晶段需要从结晶罐内蒸发出1.05吨水，因此生产过程需要消耗大量的工作蒸汽。

我司为了降低液态物质结晶的成本，申请了201810802976.9的专利，其公开了一种液态物质的结晶系统及其方法，这种结晶方法采用了单套真空结晶装置进行结晶，大大节省了液态物质结晶的成本。但是为了能够进一步开发高效率低成本的结晶方法，我司进行不断的探索和试验得到本申请的工艺方法。

发明内容

本发明针对现有技术中真空结晶能耗较高的缺点，提供一种液态物质连续结晶的生产工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种液态物质连续结晶的生产工艺，包括如下步骤：

步骤a，将多个结晶罐串联在一起，加入液态物料时，关闭所有结晶罐的排空阀，关闭末端结晶罐的排料阀，将液态物质从首端结晶罐的进料阀灌入，液态物质会通过管道自动流入到下一级结晶罐，当所有结晶罐内液态物质达到设定液位后，关闭进料阀；

步骤b，启动所有真空泵组，依次将末端结晶罐内的气体抽入到前一结晶罐内，气体最终通过首端结晶罐上的真空泵组排入大气中；

步骤c，当结晶罐内的真空度达到物料温度对应的沸点时，结晶罐内的物料开始沸腾，产生蒸汽，然后启动所有冷凝器，冷凝器将部分的蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水通过冷凝水泵排出，不凝气和少量的可凝蒸汽通过各级的真空泵组逐级抽入到前级结晶罐内，最后通过首端结晶罐上的真空泵组将不凝气持续抽出并排入大气；

步骤d，由于冷凝器将蒸汽冷凝成液态水，使结晶罐内的真空度进一步降低，水在更高的真空度下进一步蒸发，使液态物料温度进一步降低，首端结晶端内的温度到末端结晶罐内的温度逐级降低，当末端结晶罐内的温度降至设定的温度时，打开末端结晶罐的排料阀排出结晶物质，当结晶罐物料液位下降时，首端进料阀开启并持续给首端结晶罐供料。

本工艺将多套真空结晶装置串接起来，由于真空泵组抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐内的空气都排到大气，从而将后一个真空泵组出口接入到前一个结晶罐内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅在首端结晶罐需要将真空泵组抽出的气体排入大气。

作为优选，依次将结晶罐的出料口与相邻结晶罐的进料口通过管道串接起来，排料阀安装在出料口上，进料阀安装在进料口上。

当排放结晶物质时，前一结晶罐内的结晶物质能够通过管道流到后一结晶罐内，最后从最后一个结晶罐的排列阀排出，方便人们集中收集结晶物质，提高工作效率。

作为优选，冷凝器为敞开式冷凝器，敞开式冷凝器中的列管一端与结晶罐连通，列管另一端同时与真空泵组和第一冷凝水泵连通，敞开式冷凝器上方安装有用于冷却列管的风扇，冷凝水泵的出口上安装有第一单向阀。

作为优选，冷凝器为管壳式冷凝器，管壳式冷凝器中的列管一端与结晶罐连通，列管另一端同时与真空泵组和第二冷凝水泵连通，冷凝水泵的出口上安装有第二单向阀，管壳式冷凝器外侧安装有用于罩住列管的壳体，壳体下端通过连接有第一循环水池，第一循环水池通过管道与第一循环泵连接，第一循环泵通过管道与壳体上端连接。

作为优选，冷凝器为接触式冷凝器，接触式冷凝器中的冷凝罐与结晶罐连通，冷凝罐上端部通过管道与真空泵组连通，冷凝罐底端通过管道与第二循环水池连通，第二循环水池通过管道与第二循环泵连接，冷凝罐内端顶端安装有喷淋头，第二循环泵通过管道与喷淋头连接。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本工艺将多套真空结晶装置串接起来，由于真空泵组抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐内的空气都排到大气，从而将后一个真空泵组出口接入到前一个结晶罐内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组的投资。仅在首端结晶罐需要将真空泵组抽出的气体排入大气。

附图说明

图1是本发明设备连接结构示意图。

图2是图1中第一种设备单元的结构示意图。

图3是图1中第二种设备单元的结构示意图。

图4是图1中第三种设备单元的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，10—结晶罐、11—进料阀、12—排料阀、13—真空泵组、14—冷凝器、15—排空阀、16—第一冷凝水泵、17—第一单向阀、18—第二冷凝水泵、19—第二单向阀、20—壳体、21—第一循环水池、22—第一循环泵、23—第二循环水池、24—第二循环泵、141—冷凝罐。

具体实施方式

下面结合附图1-4与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种液态物质连续结晶的生产工艺，包括如下步骤：

步骤a，将三个结晶罐10串联在一起，加入液态物料时，本实施例热液态物质为热的钛液，关闭所有结晶罐10的排空阀15，关闭末端结晶罐10的排料阀12，将液态物质从首端结晶罐10的进料阀11灌入，液态物质会通过管道自动流入到下一级结晶罐10，当所有结晶罐10内液态物质达到设定液位后，关闭进料阀11，每个结晶罐10都是一个独立的真空蒸发结晶装置；

步骤b，启动所有真空泵组13，依次将末端结晶罐10内的气体抽入到前一结晶罐10内，气体最终通过首端结晶罐10上的真空泵组13排入大气中；

步骤c，当结晶罐10内的真空度达到物料温度对应的沸点时，结晶罐10内的物料开始沸腾，并产生蒸汽，然后启动所有冷凝器14，冷凝器14将部分的蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水通过冷凝水泵16排出，不凝气和少量的可凝蒸汽通过各级的真空泵组13逐级抽入到前级结晶罐10内，最后通过首端结晶罐10上的真空泵组13将不凝气持续抽出并排入大气；

步骤d，由于冷凝器14将蒸汽冷凝成液态水，使结晶罐10内的真空度进一步降低，水在更高的真空度下进一步蒸发，使液态物料温度进一步降低，首端结晶端10内的温度到末端结晶罐10内的温度逐级降低，当末端结晶罐10内的温度降至设定的温度时，打开末端结晶罐10的排料阀12排出结晶物质，当结晶罐10物料液位下降时，首端进料阀11开启并持续给首端结晶罐10供料。

热钛液从首端结晶罐10进入，视不同的季节和生产安排的需要，首端结晶罐10冷却至25-40℃，连续进料，连续出料，始终维持首端结晶罐10内的钛液温度在设定的范围内。首端结晶罐10出料直接进入中间结晶罐10内，中间结晶罐10内物料温度维持在20-25度之间，中间结晶罐10出料直接进入末端结晶罐10内，末端结晶罐10内物料温度维持在用户设定的温度范围内(一般是16-17℃之间)。也可以采用更多级组合生产，减少每级温差，增加流量，提高总产能。

首端结晶罐10的冷凝器14需要配置2个真空泵组13，设定靠近冷凝器14的真空泵组13为第一真空泵，另外一个则为第二真空泵。

如一套每小时蒸发水量1.5吨的装置，要配置的第一真空泵抽速是36方/分，入口压力为900Pa，出口压力为4000Pa，配用电机7.5KW，而配套的第二真空泵抽速为20方/分，入口压力为主泵的出口压力(即4000Pa)，出口为大气压，配套的电机为37kw。如果单独使用，每蒸吨抽真空能耗是(7.5kw+37kw)/1.5＝29.67kw/t，而如果将三个串联使用，后两套装置不需要排大气，三套装置每小时总产能是4.5吨，抽真空耗电则为：7.5*3+37＝59.5kw，则每蒸吨抽真空能耗为59.5/4.5＝13.22，节电(1-(13.22/29.67))％＝55％。

采用三套装置串联实现连续结晶生产，由于真空泵组13抽出的气体中，大部份仍然是可凝的水蒸汽，直接排入大气中真空泵组13成生的能耗比较大，因此不必要将每个结晶罐10内的空气都排到大气，从而将后一个真空泵组13出口接入到前一个结晶罐10内，这样可以大大减少抽真空的成本，也减少真空泵组13的投资。仅在首端结晶罐需要将真空泵组抽出的气体排入大气。

依次将结晶罐10的出料口与相邻结晶罐10的进料口通过管道串接起来，排料阀12安装在出料口上，进料阀11安装在进料口上。

冷凝器14为敞开式冷凝器，敞开式冷凝器中的列管一端与结晶罐10连通，列管另一端同时与真空泵组13和第一冷凝水泵16连通，敞开式冷凝器上方安装有用于冷却列管的风扇，向列管表面淋水。有条件的工况下，也可以使用外部循环冷却水进行冷却。为防止冷凝水倒流，冷凝水泵16的出口上安装有第一单向阀17。

实施例2

实施例2与实施例1特征基本相同，不同的是实施例2中冷凝器为管壳式冷凝器，管壳式冷凝器中的列管一端与结晶罐10连通，列管另一端同时与真空泵组13和第二冷凝水泵18连通，冷凝水泵16的出口上安装有第二单向阀19，管壳式冷凝器外侧安装有用于罩住列管的壳体20，壳体20下端通过连接有第一循环水池21，第一循环水池21通过管道与第一循环泵22连接，第一循环泵22通过管道与壳体20上端连接。

实施例3

实施例3与实施例1特征基本相同，不同的是实施例3中冷凝器14为接触式冷凝器，接触式冷凝器中的冷凝罐141与结晶罐10连通，冷凝罐141上端部通过管道与真空泵组13连通，冷凝罐141底端通过管道与第二循环水池23连通，第二循环水池23通过管道与第二循环泵24连接，冷凝罐141内端顶端安装有喷淋头，第二循环泵24通过管道与喷淋头连接。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种液态物质连续结晶的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，将多个结晶罐(10)串联在一起，加入液态物料时，关闭所有结晶罐(10)的排空阀(15)，关闭末端结晶罐(10)的排料阀(12)，将液态物质从首端结晶罐(10)的进料阀(11)灌入，液态物质会通过管道自动流入到下一级结晶罐(10)，当所有结晶罐(10)内液态物质达到设定液位后，关闭进料阀(11)；

步骤b，启动所有真空泵组(13)，依次将末端结晶罐(10)内的气体抽入到前一结晶罐(10)内，气体最终通过首端结晶罐(10)上的真空泵组(13)排入大气中；

步骤c，当结晶罐(10)内的真空度达到物料温度对应的沸点时时，结晶罐(10)内的物料开始沸腾，产生蒸汽，然后启动所有冷凝器(14)，冷凝器(14)将部分蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水通过冷凝水泵(16)排出，不凝气和少量的可凝蒸汽通过各级的真空泵组(13)逐级抽入到前级结晶罐(10)内，最后通过首端结晶罐(10)上的真空泵组(13)将不凝气持续抽出并排入大气；

步骤d，由于冷凝器(14)将蒸汽冷凝成液态水，使结晶罐(10)内的真空度进一步降低，水在更高的真空度下进一步蒸发，使液态物料温度进一步降低，首端结晶端(10)内的温度到末端结晶罐(10)内的温度逐级降低，当末端结晶罐(10)内的温度降至设定的温度时，打开末端结晶罐(10)的排料阀(12)排出结晶物质，当结晶罐(10)物料液位下降时，首端进料阀(11)开启并持续给首端结晶罐(10)供料。

2.根据权利要求1所述的一种液态物质连续结晶的生产工艺，其特征在于：依次将结晶罐(10)的出料口与相邻结晶罐(10)的进料口通过管道串接起来，排料阀(12)安装在出料口上，进料阀(11)安装在进料口上。

3.根据权利要求1所述的一种液态物质连续结晶的生产工艺，其特征在于：冷凝器(14)为敞开式冷凝器，敞开式冷凝器中的列管一端与结晶罐(10)连通，列管另一端同时与真空泵组(13)和第一冷凝水泵(16)连通，敞开式冷凝器上方安装有用于冷却列管的风扇，冷凝水泵(16)的出口上安装有第一单向阀(17)。

4.根据权利要求1所述的一种液态物质连续结晶的生产工艺，其特征在于：冷凝器为管壳式冷凝器，管壳式冷凝器中的列管一端与结晶罐(10)连通，列管另一端同时与真空泵组(13)和第二冷凝水泵(18)连通，冷凝水泵(16)的出口上安装有第二单向阀(19)，管壳式冷凝器外侧安装有用于罩住列管的壳体(20)，壳体(20)下端通过连接有第一循环水池(21)，第一循环水池(21)通过管道与第一循环泵(22)连接，第一循环泵(22)通过管道与壳体(20)上端连接。

5.根据权利要求1所述的一种液态物质连续结晶的生产工艺，其特征在于：冷凝器(14)为接触式冷凝器，接触式冷凝器中的冷凝罐(141)与结晶罐(10)连通，冷凝罐(141)上端部通过管道与真空泵组(13)连通，冷凝罐(141)底端通过管道与第二循环水池(23)连通，第二循环水池(23)通过管道与第二循环泵(24)连接，冷凝罐(141)内端顶端安装有喷淋头，第二循环泵(24)通过管道与喷淋头连接。

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