一种尿素结晶装置的制作方法

本发明涉及尿素结晶，具体为一种尿素结晶装置。

背景技术：

1、尿素结晶通常采用降温结晶法，降温结晶法又称冷却热饱和溶液结晶法。冷却热饱和溶液，是根据物质在不同温度下溶解度不同(一般是高温下溶解度大，低温时溶解度小)而分离或提纯固体物质的一种方法。

2、在尿素溶液降温结晶过程中，降温速度是决定最终结晶体质量的重要因素。具体的，降温速度过快可能导致尿素晶体迅速析出，形成大量微小的晶体，这些晶体表面积大，容易吸附杂质，从而影响结晶的纯度。此外，快速降温还可能导致尿素晶体生长不完全，晶体结构不完整，进而影响结晶的质量。

3、相反，降温速度过慢也可能对结晶质量产生不利影响。过慢的降温速度可能导致结晶过程过长，增加能耗，同时使溶液中的尿素分子有更多的时间发生其他化学反应，如水解等，这些反应可能改变结晶体的组成和性质，从而影响结晶的质量。因此，为了获得高质量的尿素结晶体，需要控制降温速度，使其既不过快也不过慢。

4、公告号为cn115738354a的中国发明专利申请公开了一种降温结晶系统，包括：结晶器、换热器和控制器；结晶器的冷却夹套通过换热器与外部的第一冷媒连接，换热器的冷却夹套与外部的第二冷媒连接；控制器用于控制结晶器的冷却夹套中第一冷媒的流量和换热器的冷却夹套中第二冷媒的流量，以对结晶器进行温度控制。本发明能够实现高精度降温结晶，解决现有技术中难以对性质相似的物质进行准确分离的问题。

5、上述专利所提供的技术方案主要是通过第一冷媒和第二冷媒之间的热交换来精准控制温度，达到控制降温速率的目的，但该降温结晶系统在使用时仍存在一下的不足之处：首先，该该降温结晶系统需要经过第一冷媒和第二冷媒之间产生热交换，然后才能利用低温的第一冷媒对溶液进行降温，也即，整个洁净系统需要进行两次热交换(第一冷媒和第二冷媒之间的热交换、第一冷媒和溶液之间的热交换)，每次热交换必然会造成一部分能量的损失，提高了整个系统的能耗；其次，第二冷媒在与第一冷媒热交换之后需要利用制冷设备对其进行再降温，然后才能继续与第一冷媒进行热交换，增加结晶过程能耗的同时也提高了结晶的成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种尿素结晶装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种尿素结晶装置，包括：

3、结晶罐体，所述结晶罐体的顶部设置有进液口，所述结晶罐体的底端固定连通有排液口，所述排液口上安装有阀门；

4、涡流制冷管，用于产生冷气；

5、总管，所述总管与所述结晶罐体同轴设置，且所述总管通过旋转密封部件旋转贯通连接于所述结晶罐体的顶壁，所述总管的内部形成有相对独立的进气通道和出气通道，所述进气通道与所述涡流制冷管的冷气排出口连通；

6、u型管，所述u型管的两个管口朝上并分别与所述进气通道和所述出气通道连通，所述u型管的底端延伸至结晶罐体的内底部；以及

7、旋转组件，所述旋转组件包括第三连接管、第一外壳和若干挡风板，所述第一外壳与所述结晶罐体固定连接，且第一外壳转动套设在第三连接管的外侧，所述第三连接管的底端与所述进气通道固定连通，所述第三连接管的顶端与所述涡流制冷管的冷气排出口旋转密封连通，所述第三连接管与所述结晶罐体同轴设置，若干所述挡风板呈环形固定连接在所述第三连接管的外周面，若干所述挡风板均位于所述第一外壳的内部，所述出气通道排出的气体吹在所述挡风板上，使所述挡风板与所述第三连接管旋转。

8、优选的，所述u型管以所述结晶罐体的轴线对称设置；

9、所述u型管设置有至少两根，沿所述结晶罐体的直径缩小方向，所述u型管的宽度逐渐减小。

10、优选的，各所述u型管所在的竖直平面之间存在一定的夹角。

11、优选的，所述旋转组件还包括第二外壳，所述第二外壳与所述第一外壳固定连接，所述第二外壳的内部结构与所述第一外壳的内部结构相同；

12、所述第二外壳内部的挡风板由所述涡流制冷管热气排出口吹出的热气流驱动旋转。

13、优选的，所述挡风板远离所述第三连接管的一端固接有挡风碗。

14、优选的，所述总管的内部固定有第一隔板，所述进气通道和所述出气通道分别位于所述第一隔板的两侧。

15、优选的，所述总管和所述u型管之间设置有分流盘；

16、所述分流盘水平设置于所述结晶罐体的内顶部，所述分流盘的内部通过第二隔板形成有相对密封的进气腔室和出气腔室；

17、所述进气通道和所述u型管的其中一个管口均与所述进气腔室连通；

18、所述出气通道和所述u型管的另一个管口均与所述出气腔室连通。

19、优选的，所述第一外壳的周面上设置有冷气进管和冷气出管，所述出气通道通过旋转密封部件和第四连接管与所述冷气进管固定连通；

20、所述第二外壳的周面上设置有热气进管和热气出管，所述涡流制冷管热气排出口通过第二连接管与所述热气进管连通。

21、优选的，所述涡流制冷管的冷气排出口固定连通有第一连接管，所述第一连接管通过机械密封与所述第三连接管旋转密封连通。

22、优选的，所述第一外壳和所述第二外壳均通过第一密封轴承与所述第三连接管转动连接；

23、所述旋转密封部件包括固定筒和第二密封轴承，所述固定筒贯通所述结晶罐体的顶壁并与所述结晶罐体固定密封连接，所述总管通过第二密封轴承与所述固定筒旋转密封连接；

24、所述出气通道通过所述固定筒的内腔与所述第四连接管连通。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、本发明通过设置涡流制冷管，由于涡流制冷管排出的冷气的温度可以通过改变涡流制冷管内部气体流动速度来调节，在对尿素溶液进行降温的初始阶段，可以控制涡流制冷管内部气体流动速度保持在一个较低的水平，此时，涡流制冷管排出的冷空气的温度较高，从而不会出现u型管温度骤降的情况，然后随着时间的延长，逐步加快涡流制冷管内部气体流动速度，使得其排出的冷空气的温度逐渐降低，采用这种技术方案的好处在于可以使得u型管内部的冷空气的温度实现缓慢且连续的降温，从而可以有效的提高结晶体的质量，而且，涡流制冷管整体结构简单，使用方便，成本低，同时，整个降温过程只有u型管与尿素溶液之间进行了热交换，能量损耗低，而且，本实施例采用风冷方式代替传统的水冷降温方式，使得管路的维护成本降低；更进一步的，由于本实施例中u型管的旋转是由出气通道排出的气体驱动的，换句话说，出气通道排出的气体流速越大，u型管的转速就越快，由此，随着涡流制冷管内部气体流速的逐渐增大，u型管内部冷空气的温度越来越低，同时，u型管的转速也会越来越快，如此达到的好处在于：u型管内部冷空气的温度越低，u型管的温度就越低，此时就需要u型管的转速更快，从而使得更低温度的u型管可以在同样的时间内与更多的尿素溶液进行热交换，以避免u型管周围的尿素溶液温度下降过快。

技术特征：

1.一种尿素结晶装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述u型管(7)以所述结晶罐体(1)的轴线对称设置；

3.根据权利要求2所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，各所述u型管(7)所在的竖直平面之间存在一定的夹角。

4.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述旋转组件还包括第二外壳(21)，所述第二外壳(21)与所述第一外壳(20)固定连接，所述第二外壳(21)的内部结构与所述第一外壳(20)的内部结构相同；

5.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述挡风板(25)远离所述第三连接管(16)的一端固接有挡风碗(26)。

6.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述总管(5)的内部固定有第一隔板(8)，所述进气通道(9)和所述出气通道(10)分别位于所述第一隔板(8)的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述总管(5)和所述u型管(7)之间设置有分流盘(6)；

8.根据权利要求4所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述第一外壳(20)的周面上设置有冷气进管(27)和冷气出管(28)，所述出气通道(10)通过旋转密封部件(24)和第四连接管(19)与所述冷气进管(27)固定连通；

9.根据权利要求1所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述涡流制冷管(4)的冷气排出口固定连通有第一连接管(14)，所述第一连接管(14)通过机械密封(17)与所述第三连接管(16)旋转密封连通。

10.根据权利要求8所述的一种尿素结晶装置，其特征在于，所述第一外壳(20)和所述第二外壳(21)均通过第一密封轴承(22)与所述第三连接管(16)转动连接；

技术总结
本发明涉及尿素结晶技术领域，尤其为一种尿素结晶装置，包括结晶罐体、涡流制冷管、总管、U型管和旋转组件；所述结晶罐体的顶部设置有进液口，所述结晶罐体的底端固定连通有排液口，所述排液口上安装有阀门；涡流制冷管用于产生冷气；所述总管与所述结晶罐体同轴设置，且所述总管旋转贯通连接于所述结晶罐体的顶壁，所述总管的内部形成有相对独立的进气通道和出气通道，所述进气通道与所述涡流制冷管的冷气排出口连通；所述U型管的两个管口朝上并分别与所述进气通道和所述出气通道连通，所述U型管的底端延伸至结晶罐体的内底部。本发明能量损耗低。成本低，且可以避免U型管周围的尿素溶液温度下降过快，提高结晶体质量。

技术研发人员：孟俊启,高杨,张林治,魏取满,张翔华,刘广中,陈启,袁文强,赵高忠,张圣
受保护的技术使用者：安徽泉盛化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/4