非密闭的双区反应结晶器的制造方法
【专利摘要】非密闭的双区反应结晶器，包括底板和侧板组合成的容器，所述容器用隔板分成主反应区和主结晶区，隔板上设置有使主反应区的料浆进入主结晶区的第一过流孔、使主结晶区的料浆返回主反应区的第二过流孔，两过流孔沿隔板的对角线分布，主反应区设置有第一搅拌器，主结晶区设置有第二搅拌器，第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影、第二搅拌器转轴的中心线在水平面的投影分别位于所述容器在水平面投影的第一中心线两侧，且第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影与所述容器在水平面投影的第二中心线之间的距离小于所述主反应区长度的第二搅拌器转轴的中心线在水平面的投影与所述容器在水平面投影的第二中心线之间的距离小于所述主结晶区长度的
【专利说明】非密闭的双区反应结晶器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化学工程中使用的反应结晶器，特别涉及一个过程中既有化学反应又有产品结晶的工艺所用反应结晶器。
【背景技术】
[0002]在化工产品的制备中，存在着既有化学反应过程又有产品结晶过程的工艺，例如湿法磷酸萃取工艺，存在磷矿分解生成磷酸的化学反应过程和磷石膏结晶的物理过程。再如，石膏转化工艺，存在硫酸钙与碳酸铵的化学反应过程和产品碳酸钙结晶的物理过程。要使这类工艺中的两个不同性质的过程均能得到优化，反应结晶器最好能分为两个区(两个空间)，且一个区的料浆能进入另一个区。这样不仅能使两个区的工艺条件有所不同，使两个过程得到优化，而且也为另一个区提供晶种，使结晶粗大、均匀。
[0003]法国R.P公司公开了一种双槽双桨反应结晶器，包括两个独立的反应槽，每个搅拌槽中设置一台搅拌器，并配置大型轴流泵完成两个反应槽中料浆的回浆返料。此种反应结晶器虽然能满足化学反应和产品结晶的条件，但由于通过大型轴流泵完成两个反应槽中料浆的回浆返料，因而能耗大，设备增多。
[0004]中国专利CN2274637Y公开了一种反应结晶器，包括反应槽，所述反应槽由隔板分成两个区间，每个区间内均安装有一支搅拌桨，隔板上开有出浆口和回浆口。此种结构的反应结晶器虽然能耗小、结构简单，但由于反应结晶器中两支搅拌桨(搅拌器)转轴的中心线在水平面的投影位于反应槽在水平面投影的中心线上，隔板上所开的出浆口和回浆口的设置位置不合理，因而两区之间料浆的过流不太畅通，对反应与结晶效果造成一定影响。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种改进的非密闭的双区反应结晶器，在不增加回浆返料设备的条件下提高(改善)两区之间料浆过流的畅通性。
[0006]本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器，包括底板和侧板组合成的容器，所述容器用隔板分成主反应区和主结晶区，隔板上设置有使主反应区的料浆进入主结晶区的第一过流孔、使主结晶区的料浆返回主反应区的第二过流孔，主反应区设置有第一搅拌器，主结晶区设置有第二搅拌器；所述第一搅拌器、第二搅拌器的安装位置是:第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O1、第二搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O2分别位于所述容器在水平面投影的第一中心线两侧，且第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O1与所述
容器在水平面投影的第二中心线之间的距离小于所述主反应区长度的I，第二搅拌器转
轴的中心线在水平面的投影O2与所述容器在水平面投影的第二中心线之间的距离小于所
述主结晶区长度的+(所述容器在水平面投影的第一中心线沿容器的长度方向，所述容器
在水平面投影的第二中心线沿容器的宽度方向，第一中心线与第二中心线相互垂直)；所述隔板上的第一过流孔位于隔板与第一搅拌器外侧距离最近的一侧下部，所述隔板上的第二过流孔位于隔板与第二搅拌器外侧距离最近的一侧隔板上部，两过流孔在隔板上沿隔板的对角线分布。
[0007]为了与隔板上所开设的过流孔相适应，进一步提高主反应区与主结晶区之间料浆过流的畅通性，本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器中的第一搅拌器和第二搅拌器选用推进式搅拌器，叶片在两搅拌器转轴上的安装方式与转轴的旋转方向有以下两种组配:
[0008]1、第一搅拌器转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为110°~160°，第二搅拌器转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为20°~70°，两搅拌器的转轴沿顺时针方向转动；
[0009]2、第一搅拌器转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为20°~70°，第二搅拌器转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为110°~160°，两搅拌器的转轴沿反时针方向转动。
[0010]本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器，对隔板上开设的第一过流孔和第二过流孔的尺寸进行了优化:第一过流孔设计为矩形孔或拱形孔，若为矩形孔，其宽度X2 =
0.30L!~0.TOL1,高度 Y2 = 0.32L!~0.90L” 若为拱形孔，其宽度 X2 = 0.SOL1 ~0.TOL1,
高度Y2 = 0.32Li~0.90L1；拱的半径私> 夸；第二过流孔设计为矩形孔，其宽度X1 =
0.30Q~0.69L1；高度Y1 > Y0,所述Y。为第二过流孔底面至液面的高度，Y0=0.SOL1~
0.TlL1 ;上述各式中，L1为底板和侧板组合成的容器的内腔长度L的+。
[0011]为了在提高主反应区与主结晶区之间料浆过流畅通性的同时，保证主反应区、主结晶区料浆混合的均匀性，本`实用新型采取了以下技术措施:
[0012]UX3 = X4 = X5 = X6，所述X3为第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O1与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线之间的距离，所述X4为第一搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O1与主反应区长度方向的中线之间的距离，所述X5为第二搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O2与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线之间的距离，所述&为第二搅拌器转轴的中心线在水平面的投影O2与主结晶区长度方向的中线之间的距离；所述主反应区长度方向的中线是指位于主反应区长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线的直线，所述主结晶区长度方向的中线是指位于主结晶区长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线的直线。
[0013]2、X3> X4> X5> X6均为0.05Q~0.30L1； L1为底板和侧板组合成的容器的内腔长度
L的士。
[0014]本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器，其工作原理如下:在第一搅拌器的作用下，主反应区的料浆随搅拌器的旋转而转动并受到向下压的推力，从隔板上设置的第一过流孔进入主结晶区；在第二搅拌器的作用下，主结晶区的料浆同样随搅拌器的旋转而转动并受到向上的提升力，从隔板上设置的第二过流孔返回主反应区。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016]1、由于本实用新型对非密闭的双区反应结晶器中第一搅拌器、第二搅拌器在主反应区和主结晶区的安装位置，第一过流孔、第二过流孔在隔板上的设置位置进行了改进，对第一搅拌器、第二搅拌器的叶片在转轴上的安装方式与转轴的旋转方向进行了优化组配，对第一过流孔、第二过流孔的尺寸进行优化，因而主反应区和主结晶区之间料浆过流的畅通性得到了明显的提高(改善)，如用于湿法磷酸萃取，相对于现有非密闭的双区反应结晶器，所结晶的磷石膏更粗大(平均粒度约增大10%)，原料利用率(磷矿分解率)进一步提高(约提闻1 % )。
[0017]2、由于本实用新型对非密闭的双区反应结晶器中第一搅拌器、第二搅拌器的安装位置进行了合理设计，因而在提高主反应区与主结晶区之间料浆过流畅通性的同时，保证了主反应区、主结晶区料浆混合的均匀性。
[0018]3、本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器结构简单，能耗低，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器的第一种结构示意图；
[0020]图2是图1的一种B-B剖视图；
[0021]图3是图1的A-A剖视图；
[0022]图4是图1的又一种B-B剖视图；
[0023]图5是本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器的第二种结构示意图；
[0024]图6是图5的一种B-B剖视图；
[0025]图7是图5的A-A剖视图；
[0026]图8是图5的又一种B-B剖视图；
[0027]图9是本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器中搅拌器叶片在转轴上的第一种安装方位图；
[0028]图10是图9的俯视图；
[0029]图11本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器中搅拌器叶片在转轴上的第二种安装方位图；
[0030]图12是图11的俯视图。
[0031]图中，1—底板、2—侧板、3—主反应区、4一第一搅拌器、41—第一搅拌器转轴、42—第一搅拌器叶片、43—第一搅拌器转轴的中心线、5—第一组进料口、6—隔板、7—第二搅拌器、71—第二搅拌器转轴、72—第二搅拌器叶片、73—第二搅拌器转轴的中心线、8—第二组进料口、9一王结晶区、10一出料口、11一顶盖、12—第一中心线、13一第二中心线、14一主反应区长度方向的中线、15—主结晶区长度方向的中线、16—第一过流孔、17—第二过流孔。
【具体实施方式】
[0032]下面通过实施例对本实用新型所述非密闭的双区反应结晶器作进一步说明。下述实施例中，第一搅拌器和第二搅拌器均选用推进式搅拌器，通过市场购买。
[0033]实施例1
[0034]本实施例中，非密闭的双区反应结晶器的结构如图1、图2所示，包括底板I和侧板2组合成的容器，所述容器的形状为腰形，内腔长度为L，高度为h2，h2=f，内腔两端半圆
的半径R2=L1=f，用隔板6分成等体积的主反应区3和主结晶区9 (见图2)，主反应区3长度方向的中线14位于主反应区长度的I处、且垂直于所述容器在水平面投影的第一中心
线12，主结晶区9长度方向的中线15位于主结晶区长度的+处、且垂直于所述容器在水平
面投影的第一中心线12，主反应区长度方向的中线14与所述容器在水平面投影的第二中心线13之间的距离=主结晶区长度方向的中线15与所述容器在水平面投影的第二中心线
13之间的距离=L1=+;所述容器设置有顶盖11，在顶盖位于主反应区的部段设置有第一
组进料口 5，在顶盖位于主结晶区的部段设置有第二组进料口 8，在主结晶区的侧壁设置有出料口 10。
[0035]主反应区3设置有第一搅拌器4，主结晶区9设置有第二搅拌器7，所述第一搅拌器4、第二搅拌器7的安装位置按以下条件:第一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1位于所述容器在水平面投影的第一中心线12之上、主反应区长度方向的中线14之右，第二搅拌器7转轴的中心线在水平面的投影O2位于所述容器在水平面投影的第一中心线12之下、王结晶区长度方向的中线15之左，且X3 = X4 = X5 = X6=0.1L1=0.025L，所述X3为兎一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1与所述容器在水平面投影的第一中心线12之间的距离，所述X4为第一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1与主反应区3长度方向的中线14之间的距离，所述X5为第二搅拌器7转轴的中心线在水平面的投影O2与所述容器在水平面投影的 第一中心线12之间的距离，所述X6为第二搅拌器7转轴的中心线在水平面的投影O2与主结晶区9长度方向的中线15之间的距离。所述第一搅拌器4转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角α为130° (见图9、图10)，第二搅拌器7转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角α为40° (见图11、图12)，两搅拌器的转轴沿顺时针方向
转动。第一搅拌器4和第二搅拌器7叶片的旋转半径为R1，所述R1=I。
[0036]隔板6设置有使主反应区3的料浆进入主结晶区9的第一过流孔16、使主结晶区9的料浆返回主反应区3的第二过流孔17，第一过流孔16和第二过流孔17在隔板上的设置位置见图3。从图3可以看出，所述第一过流孔16位于隔板与第一搅拌器4外侧距离最近的一侧下部，所述第二过流孔17位于隔板与第二搅拌器7外侧距离最近的一侧隔板上部，两过流孔在隔板上沿隔板的对角线分布；隔板上的第一过流孔16为矩形孔，其宽度X2 = 0.SL1=0.125L，高度Y2 = 0.SL1=0.125L ;隔板上的第二过流孔17为矩形孔，其览度Xi = 0.4L1=0.1L,闻度Y1=0.QL1=0.225L，所述Yci为兎二过流孔底面至液面的闻度，Y0=0.4^=0.1L。
[0037]本实施例中，腰形容器的内腔长度L根据非密闭的双区反应结晶器的生产能力选取具体尺寸。
[0038]实施例2
[0039]本实施例中，非密闭的双区反应结晶器的结构如图5、图6所示，包括底板I和侧板2组合成的容器，所述容器的俯视形状为矩形(见图6)，内腔长度为L，宽度为f，高度为h2，h2=0.4L，用隔板6分成等体积的主反应区3和主结晶区9，主反应区3长度方向的中线14位于主反应区长度的+处、且垂直于所述容器在水平面投影的第一中心线12，主结晶区9长度方向的中线15位于主结晶区长度的*处、且垂直于所述容器在水平面投影的第
一中心线12，主反应区长度方向的中线14与所述容器在水平面投影的第二中心线13之间的距离=主结晶区长度方向的中线15与所述容器在水平面投影的第二中心线13之间的
距离=L1=J;在主结晶区的侧壁设置有出料口 10。
[0040]主反应区3设置有第一搅拌器4，主结晶区9设置有第二搅拌器7，所述第一搅拌器4、第二搅拌器7的安装位置按以下条件:第一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1位于所述容器在水平面投影的第一中心线12之下、主反应区长度方向的中线14之右，第二搅拌器(7)转轴的中心线在水平面的投影O2位于所述容器在水平面投影的第一中心线12之上、主结晶区长度方向的中线15之左，且X3 = X4 = X5 = X6=0.2^=0.05L，所述X3为第一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1与所述容器在水平面投影的第一中心线12之间的距离，所述X4为第一搅拌器4转轴的中心线在水平面的投影O1与主反应区3长度方向的中线14之间的距离，所述X5为第二搅拌器7转轴的中心线在水平面的投影O2与所述容器在水平面投影的第一中心线12之间的距离，所述X6为第二搅拌器7转轴的中心线在水平面的投影O2与主结晶区9长度方向的中线15之间的距离。所述第一搅拌器4转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角α为60° (见图11、图12)，第二搅拌器7转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角α为150° (见图9、图10)，两搅拌器的转轴沿反时针方向转动。第一搅拌器4和第二搅拌器7叶片的旋转半径为R1，所述R1=0.16L。
[0041]隔板6设置有使主反应区3的料浆进入主结晶区9的第一过流孔16、使主结晶区9的料浆返回主反应区3的第二过流孔17，第一过流孔16和第二过流孔17在隔板上的设置位置见图7。从图7可以看出，所述第一过流孔16位于隔板与第一搅拌器4外侧距离最近的一侧下部，所述第二过流孔17位于隔板与第二搅拌器7外侧距离最近的一侧隔板上部，两过流孔在隔板上沿隔板的对角线分布；隔板上的第一过流孔16为拱形孔，其宽度X2=0.41^=0.1L，高度 Y2 = 0.41^=0.1L,拱的半径1?3 = 0.61^=0.15L ;隔板上的第二过流孔 17为矩形孔，其宽度X1 = 0.SL1 =0.125L，高度Y1=0.SL1=0.2L，所述Ytl为第二过流孔底面至液面的高度，Y0=0.SL1=0.125L。
[0042]本实施例中，所述容器的内腔长度L根据非密闭的双区反应结晶器的生产能力选取具体尺寸。
[0043]本实用新型不限于上述实施例，例如，底板I和侧板2组合成的容器还可以是图4、图8所示形状，隔板上设置的第一过流孔、第二过流孔的尺寸及X3、X4、X5、X6的尺寸可以在权利要求书限定的范围内选取其它的尺寸。
【权利要求】
1.一种非密闭的双区反应结晶器，包括底板(I)和侧板(2)组合成的容器，所述容器用隔板(6)分成主反应区(3)和主结晶区(9)，隔板上设置有使主反应区(3)的料浆进入主结晶区(9)的第一过流孔(16)、使主结晶区(9)的料浆返回主反应区(3)的第二过流孔(17)，主反应区(3)设置有第一搅拌器(4)，主结晶区(9)设置有第二搅拌器(7)，其特征在于所述第一搅拌器(4)、第二搅拌器(7)的安装位置是: 第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1X第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)分别位于所述容器在水平面投影的第一中心线(12)两侧，且第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1)与所述容器在水平面投影的第二中心线(13)之间的距离小于所述主反应区(3)长度的1/2，第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)与所述容器在水平面投影的第二中心线(13)之间的距离小于所述主结晶区(9)长度的1/2; 所述隔板上的第一过流孔(16)位于隔板与第一搅拌器(4)外侧距离最近的一侧下部，所述隔板上的第二过流孔(17)位于隔板与第二搅拌器(7)外侧距离最近的一侧隔板上部，两过流孔在隔板上沿隔板的对角线分布。
2.根据权利要求1所述非密闭的双区反应结晶器，其特征在于第一搅拌器(4)和第二搅拌器(7)均为推进式搅拌器，第一搅拌器(4)转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为110°~160°，第二搅拌器(7)转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为20°~70°，两搅拌器的转轴沿顺时针方向转动， 或第一搅拌器(4)转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为20°~70°，第二搅拌器(7)转轴上安装的叶片所在平面与水平面的夹角为110°~160°，两搅拌器的转轴沿反时针方向转动。
3.根据权利要求1或2所述非密闭的双区反应结晶器，其特征在于所述隔板上的第一过流孔(16)为矩形孔或拱形孔，若为矩形孔，其宽度X2 = 0.30Q~0.70Q，高度Y2 =0.32L!~0.90Q，若为拱形孔，其宽度 X2 = 0.30L!~0.TOL1,高度 Y2 = 0.32L!~0.90L”拱的半径R3 > X2/2 ； 所述隔板上的第二过流孔(17)为矩形孔，其宽度X1 = 0.30Q~0.69Q，高度Y1 > Y0,所述Ytl为第二过流孔底面至液面的高度，Ytl=0.30Q~0.71Q ； 上述各式中，L1为底板(I)和侧板(2)组合成的容器的内腔长度(L)的1/4。
4.根据权利要求1或2所述非密闭的双区反应结晶器,其特征在于X3= X4 = X5 = X6,所述X3为第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1)与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线(12)之间的距离，所述X4为第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1)与主反应区(3)长度方向的中线(14)之间的距离，所述X5为第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线(12)之间的距离，所述X6为第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)与主结晶区(9)长度方向的中线(15)之间的距离； 所述主反应区(3)长度方向的中线(14)是指位于主反应区(3)长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线(12)的直线，所述主结晶区(9)长度方向的中线(15)是指位于主结晶区(9)长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线(12)的直线。
5.根据权利要求3所述非密闭的双区反应结晶器，其特征在于X3= X4 = X5 = X6，所述X3为第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1)与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线(12)之间的距离，所述X4为第一搅拌器(4)转轴的中心线(43)在水平面的投影(O1)与主反应区(3)长度方向的中线(14)之间的距离，所述X5为第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)与底板和侧板组合成的容器在水平面投影的第一中心线(12)之间的距离，所述X6为第二搅拌器(7)转轴的中心线(73)在水平面的投影(O2)与主结晶区(9)长度方向的中线(15)之间的距离； 所述主反应区(3)长度方向的中线(14)是指位于主反应区(3)长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线(12)的直线，所述主结晶区(9)长度方向的中线(15)是指位于主结晶区(9)长度的1/2处、且垂直于所述第一中心线(12)的直线。
6.根据权利要求4所述非密闭的双区反应结晶器，其特征在于X3、X4、X5、X6均为0.0SL1~0.30L1； L1为底板(I)和侧板(2)组合成的容器的内腔长度(L)的1/4。
7.根据权利要求5所述非密闭的双区反应结晶器，其特征在于X3、X4、X5、X6均为`0.0SL1~0.30L1； L1为底板(`I)和侧板(2)组合成的容器的内腔长度(L)的1/4。
【文档编号】B01J19/18GK203448096SQ201320470359
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】刘期崇 申请人:刘期崇