一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器

本发明涉及应用于化工、轻工、冶金、制药、环保等行业高盐废水的蒸发与结晶技术及装备，具体涉及一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器。

背景技术：

1、随着国家与企业对工业废水零排放的重视，在化工、轻工、冶金、制药等工业高盐废水的处理与杂盐固废资源化利用技术中的热浓缩蒸发结晶分离技术起非常重要作用。

2、目前，蒸发操作单元常用的蒸发器主要有降膜蒸发器、升膜蒸发器、强制循环蒸发器、刮板式蒸发器、甩盘式薄膜蒸发器及列文蒸发器等等，根据热交换元件型式又分管式与板式蒸发器，结晶器单元也是常采用dtb型结晶器，oslo型结晶器，dp型结晶器等等，这些蒸发器与结晶器基本上可满足高盐废水零排放与杂盐固废分盐重结晶资源化利用的工艺要求，但在生产实践应用中，也存在一些不足，常用的管式蒸发器高盐废水走管内流程，蒸汽走管外流程。有关管式降膜蒸发器的技术提到的管式降膜蒸发器装置专注于蒸发溶液的布液装置，或汽液分离与除沫装置的设计与改进，仍然是蒸汽走管外流程，溶液走管外流程(cn112316457a，cn103272394a，cn103285607a，cn101780341a)；有关蒸发结晶器的技术提到的结晶器均采用了搅拌装置(cn115869644a，cn115970326a)。溶液走管内流程在管内易结垢，特别针对高盐废水，结晶盐易阻塞管路，管内粗糙度大，结垢不易清洗。常用的结晶器也由于结晶过程影响结晶的因素(如溶液过饱和度、温度、ph值、晶浆浓度、结晶时间，晶种的加入，搅拌速度及混合的均匀性等)难以控制，及结晶器结构设计的不合理，也常出现结晶器内壁易析晶产生晶垢，影响结晶效率。

技术实现思路

1、针对现有蒸发结晶器存在的上述缺点，本发明提供一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，采用蒸发器单元模块化与种晶混合汽液分离结晶器联接组合设计思路，高盐废水走管外流程，蒸汽走管内流程，可有效避免蒸发器热交换管壁结垢，并易于清洗，种晶混合汽液分离结晶器采用切线进液的方式，其在混合区与晶种高效混合，并避免晶垢的产生。多蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器组合连接可适应不同处理量的高盐废水过饱和溶液的蒸发结晶要求。同时，为满足高盐工业废水的处理与结晶杂盐分盐的技术需求，实现工业废水污染零排放与杂盐固废的资源化利用，针对现有蒸发结晶器存在的蒸发器热交换管壁结垢，难清洗，结晶器内壁易沉析晶垢的缺点，本发明提供一种不易结垢、易清洗外流管式降膜蒸发种晶结晶器。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，包括一个以上的外流管式降膜蒸发器单元、种晶混合汽液分离结晶器单元；外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元通过溶液泵与管路连接。

4、进一步地，外流管式降膜蒸发器单元由下封头、蒸发器壳体、第一上封头用法兰连接成一个蒸发器整体，形成蒸汽进汽箱、进液导流成膜箱、外流降膜蒸发箱及冷凝水及不凝气体排出箱四个功能区，蒸发器壳体中部设有膨胀节，膨胀节上方设有第一支座，第一支座焊接在蒸发器壳体上。

5、进一步地，所述第一上封头的顶部设有蒸汽进汽管，侧面设有测压管及法兰；蒸发器壳体内壁设有上盖板；在所述蒸发器壳体上设有液位静压计管口及法兰；所述上盖板侧面设有进液管。

6、进一步地，进液导流成膜箱包括缓冲板、定距支撑螺杆、承液板、导流杯；承液板设在所述蒸发器壳体的内璧，缓冲板通过定距支撑螺杆固定在承液板的上方，缓冲板的内孔设在上盖板的内孔中；导流杯过渡配合分布安装在承液板分布的内孔中。

7、进一步地，外流降膜蒸发箱包括换热管、下盖板；换热管上端穿过分布安装的导流杯及穿过上盖板的内孔中；换热管下端设在下盖板的孔中，下盖板设在所述蒸发器壳体的内壁。

8、进一步地，所述蒸发器壳体上设有压力水清洗管及视镜，清洗与检修人孔与过饱和溶液排出管口及法兰。

9、进一步地，所述蒸发器壳体设有不凝气体排出管及法兰；下封头底部设有冷凝水出口管及法兰。

10、进一步地，种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头、60度折边封头、罐体、第二上封头及第二支座；所述球形封头、60度折边封头、罐体依次连接，第二支座同时与60度折边封头、罐体焊接，罐体内部安装有导流管，导流管位于罐体的下半部与形封头之间；第二上封头位于罐体顶部，第二上封头的内部设有雾沫挡板，罐体上设有连通管。

11、进一步地，所述罐体上设有便于观察的压力水清洗管及视镜，便于检修的人孔。

12、进一步地，罐体上设有多个过饱和溶液进浆口，过饱和溶液通过进浆口进入导流管。

13、本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器工作时，高盐废水或杂盐溶液经溶液输送泵泵入外降蒸发器的入口进入溶液进液导流成膜箱的缓冲板上，随缓冲板边缘流入溶液进液导流成膜箱的静压室，在溶液沉浸式导流杯内沿蒸发器加热管外圆导流成膜。加热蒸汽由蒸汽进汽管导入加热蒸汽进汽箱，在进汽箱内均匀分配到蒸发器的加热管内，沿管内经过溶液外流降膜蒸发箱向冷凝水及不凝气体排出箱流动，在溶液外流降膜蒸发箱内管内蒸汽与管外成膜黑液发生热交换，使溶液蒸发浓缩，浓缩后过饱和液由溶液外流降膜蒸发箱的底部排出口由溶液泵经管路切线泵入导流管，从导流管底部流出在结晶器的种晶混合区与来自加入的种晶(依蒸发结晶溶液的成份确定)混合结晶，晶浆由结晶器底部的晶浆排出口排出进离心分离系统，结晶后溶液由泵从结晶器的排出管泵入另一蒸发器单元重蒸发结晶处理。

14、与现有技术相比，本发明至少能够实现的有益效果如下：

15、(1)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器采用的外流降膜管式蒸发器单元模块化设计，可多组单元模块与种晶汽液分离结晶器联接配套组合使用以适应不同溶液结晶处理量需求。

16、(2)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，采用导流杯沉浸式静压布膜，溶液液进液泵与液位静压计连锁控制布膜的静压力，可保证热交换管外圆周溶液布膜均匀稳定。

17、(3)本发明一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器采用的外流降膜管式加热蒸汽走管内流程，待蒸发溶液降膜走管外流程，可减少蒸发器结垢，且蒸发器上设计有压力水清洗口与视镜，可观察蒸发器加热管外结垢情况，以便及时清洗热交换管的外周面，保持加热面的清洁。

技术特征：

1.一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，包括一个以上的外流管式降膜蒸发器单元、种晶混合汽液分离结晶器单元；外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元通过溶液泵(13)与管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，外流管式降膜蒸发器单元由下封头(1)、蒸发器壳体(5)、第一上封头(7)用法兰连接成一个蒸发器整体，形成蒸汽进汽箱、进液导流成膜箱、外流降膜蒸发箱及冷凝水及不凝气体排出箱四个功能区，蒸发器壳体(5)中部设有膨胀节(4)，膨胀节(4)上方设有第一支座(12)，第一支座(12)焊接在蒸发器壳体(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述第一上封头(7)的顶部设有蒸汽进汽管，侧面设有测压管及法兰；蒸发器壳体(5)内壁设有上盖板(8)；在所述蒸发器壳体(5)上设有液位静压计管口及法兰；所述上盖板(8)侧面设有进液管。

4.根据权利要求3所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，进液导流成膜箱包括缓冲板(9)、定距支撑螺杆(6)、承液板(10)、导流杯(11)；承液板(10)设在所述蒸发器壳体(5)的内璧，缓冲板(9)通过定距支撑螺杆(6)固定在承液板(10)的上方，缓冲板(9)的内孔设在上盖板(8)的内孔中；导流杯(11)过渡配合分布安装在承液板(10)分布的内孔中。

5.根据权利要求4所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，外流降膜蒸发箱包括换热管(3)、下盖板(2)；换热管(3)上端穿过分布安装的导流杯(11)及穿过上盖板(8)的内孔中；换热管(3)下端设在下盖板(2)的孔中，下盖板(2)设在所述蒸发器壳体(5)的内壁。

6.根据权利要求5所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述蒸发器壳体(5)上设有压力水清洗管及视镜，清洗与检修人孔与过饱和溶液排出管口及法兰。

7.根据权利要求5所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述蒸发器壳体(5)设有不凝气体排出管及法兰；下封头(1)底部设有冷凝水出口管及法兰。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头(14)、60度折边封头(15)、罐体(17)、第二上封头(18)及第二支座(21)；所述球形封头(14)、60度折边封头(15)、罐体(17)依次连接，第二支座(21)同时与60度折边封头(15)、罐体(17)焊接，罐体(17)内部安装有导流管(16)，导流管(16)位于罐体(17)的下半部与形封头(14)之间；第二上封头(18)位于罐体(17)顶部，第二上封头(18)的内部设有雾沫挡板(19)，罐体(17)上设有连通管(20)。

9.根据权利要求8所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，所述罐体(17)上设有便于观察的压力水清洗管及视镜，便于检修的人孔。

10.根据权利要求8所述的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，其特征在于，罐体(17)上设有多个过饱和溶液进浆口，过饱和溶液通过进浆口进入导流管(16)。

技术总结
本发明提供的一种外流管式降膜蒸发种晶结晶器，包括外流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元，外流管式降膜蒸发器单元包括下封头，下盖板、外流降膜蒸发换热管、膨胀节、蒸发器壳体、定距支撑螺杆、上封头、上盖板、缓冲板、承液板、导流杯及第一支座；种晶混合汽液分离结晶器单元包括球形封头、60度折边封头、导流管、罐体、上封头、雾沫挡板、连通管及支座。流管式降膜蒸发器单元与种晶混合汽液分离结晶器单元之间通过泵与管路连接。本发明的外流管式降膜蒸发种晶结晶器，蒸汽走管内流程，被蒸发溶液走管外流程，蒸发器无堵塞，易清洗，与种晶混合汽液分离结晶器联用可以适用大部分无机盐溶液的蒸发与结晶工艺过程。

技术研发人员：胡庆喜,李金蓉
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15