冷凍結晶器

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

設計原理和工藝

冷凍結晶器的設計原理是通過降低溶液溫度來實現(xiàn)結晶，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。降溫結晶是獲得產(chǎn)品的方法。對于結晶溫度不太低的過程，比如50℃，采用真空降溫結晶器是最為經(jīng)濟的，但是當結晶溫度很低時，比如結晶溫度0℃，就必須通過表面換熱的冷凍結晶器來解決了。

在工藝方面，硫酸鈉冷凍結晶器是十水硫酸鈉(芒硝)冷凍結晶器，用于硫酸鈉溶液的冷凍結晶，所得的結晶產(chǎn)品為十水硫酸鈉晶體(芒硝)。結晶產(chǎn)量以及溶液熱負荷是完成硫酸鈉連續(xù)結晶系統(tǒng)設計的依據(jù)，同時來液的成分和工藝要求則決定了硫酸鈉冷凍結晶器的終點結晶溫度。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

冷凍結晶器的特點包括低溫操作、高效的熱量傳遞效率、結構緊湊和靈活性高等。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晶溫度附近，并保持穩(wěn)定。此外，結晶器內實現(xiàn)晶體懸浮、顆粒分級是冷凍結晶器的典型特征。OSLO結晶器可實現(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。

應用領域

冷凍結晶器廣泛應用于化工、制藥、食品等行業(yè)中的結晶分離、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。結晶器采用OSLO連續(xù)結晶器,配多臺獨立外置冷卻器。

結論

冷凍結晶器是一種高效的連續(xù)結晶設備，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，當溶液的溫度降低到溶質的飽和度以下時，溶質會過飽和并開始結晶。這種設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。