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冷凍結(jié)晶器

冷凍結(jié)晶器是一種用于工業(yè)生產(chǎn)中進行結(jié)晶過程的設(shè)備，它通過冷凍的方式促使溶質(zhì)結(jié)晶。以下是關(guān)于冷凍結(jié)晶器的一些詳細信息。

設(shè)計原理和工藝

冷凍結(jié)晶器的設(shè)計原理是通過降低溶液溫度來實現(xiàn)結(jié)晶，特別適用于大部分具有高溶解度且溶解度隨溫度變化迅速的物料。降溫結(jié)晶是獲得產(chǎn)品的方法。對于結(jié)晶溫度不太低的過程，比如50℃，采用真空降溫結(jié)晶器是最為經(jīng)濟的，但是當(dāng)結(jié)晶溫度很低時，比如結(jié)晶溫度0℃，就必須通過表面換熱的冷凍結(jié)晶器來解決了。

在工藝方面，硫酸鈉冷凍結(jié)晶器是十水硫酸鈉(芒硝)冷凍結(jié)晶器，用于硫酸鈉溶液的冷凍結(jié)晶，所得的結(jié)晶產(chǎn)品為十水硫酸鈉晶體(芒硝)。結(jié)晶產(chǎn)量以及溶液熱負荷是完成硫酸鈉連續(xù)結(jié)晶系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，同時來液的成分和工藝要求則決定了硫酸鈉冷凍結(jié)晶器的終點結(jié)晶溫度。在-0.9硫酸鈉溶解度達到最低點,溫度繼續(xù)降低則溶液開始析出冰晶,硫酸鈉濃度開始增高,這也是冷凍濃縮的原理。

特點和優(yōu)勢

冷凍結(jié)晶器的特點包括低溫操作、高效的熱量傳遞效率、結(jié)構(gòu)緊湊和靈活性高等。它的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)連續(xù)的進出料和換熱，物料溫度始終維持在結(jié)晶溫度附近，并保持穩(wěn)定。此外，結(jié)晶器內(nèi)實現(xiàn)晶體懸浮、顆粒分級是冷凍結(jié)晶器的典型特征。OSLO結(jié)晶器可實現(xiàn)很低的成核速率，晶體在懸浮狀態(tài)下連續(xù)生長，得到大粒徑產(chǎn)品。系統(tǒng)通過把澄清母液連續(xù)送至外置換熱器降溫以獲得過飽和濃度，然后送回晶體懸浮床層，在過飽和溶液從下至上穿過晶體床層的過程中。

應(yīng)用領(lǐng)域

冷凍結(jié)晶器廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)中的結(jié)晶分離、純化和產(chǎn)品制備等工藝中。例如，在氫氧化鋰生產(chǎn)和一步法碳酸鋰生產(chǎn)除雜過程中，硫酸鈉連續(xù)冷凍結(jié)晶器得到了充分使用。氫氧化鋰冷凍脫硝系統(tǒng)采用兩級連續(xù)冷凍結(jié)晶，級將物料冷凍至0~5,拿出絕大部分硫酸鈉,第二步深冷至-5~-15,將溶液中硫酸根濃度降到最低。結(jié)晶器采用OSLO連續(xù)結(jié)晶器,配多臺獨立外置冷卻器。

結(jié)論

冷凍結(jié)晶器是一種高效的連續(xù)結(jié)晶設(shè)備，它具有操作產(chǎn)量大、連續(xù)穩(wěn)定、配置簡單、操作控制方便的特點。通過冷凍裝置降低溶液的溫度，當(dāng)溶液的溫度降低到溶質(zhì)的飽和度以下時，溶質(zhì)會過飽和并開始結(jié)晶。這種設(shè)備適用于處理溶解度隨溫度下降而顯著減低的物系，特別適用于需要獲得大粒徑產(chǎn)品的場合。