浓缩釜及亚硫酸钠晶体的制备方法
技术领域
本发明涉及浓缩机械设备领域，特别是涉及一种浓缩釜及亚硫酸钠晶体的制备方法。
背景技术
无水亚硫酸钠通常是采用蒸发结晶的方式得到的，但是由于在蒸发结晶的过程中，晶体的生长会受到原料的搅拌以及输送转运等操作动作的影响，最终产品的晶体颗粒尺寸会很小，甚至呈现为粉末状，不能满足客户的需要，例如晶粒细小的亚硫酸钠很容易起尘，并且容易粘附在生产设备上，对生产环境产生较大的不良影响。
目前大多数厂家想要生产大颗粒的亚硫酸钠产品，都是采用单效浓缩釜作为生产设备，通过增加浓缩时间，降低搅拌速度等工艺方式来实现，这种方法会在一定程度上得到较好的结晶颗粒，然而却会大大的影响产品的产量，综合能耗也很高。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种浓缩釜及亚硫酸钠晶体的制备方法，用以解决现有技术存在的采用普通单效浓缩釜无法生产大颗粒亚硫酸钠产品，或者影响产品产量及能耗的技术问题。
第一个方面，本发明的实施例提供了一种浓缩釜，包括蒸发部、加热部和结晶部；
所述加热部的一端与所述蒸发部连通连接，所述加热部的另一端与所述结晶部连通连接；
所述加热部的内腔壁中设置有若干根加热管，所述加热管的轴向与所述浓缩釜的轴向为同向；所述内腔壁的横截面积为所述加热部横截面积的50％～70％；
所述结晶部包括圆锥状的锥顶部，所述锥顶部的锥顶背向所述加热部，所述锥顶部的锥顶设置有放料口。
在第一个方面的某些实现方式中，所述蒸发部在所述浓缩釜轴向上的长度为所述浓缩釜长度的15％～25％。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述加热部为圆柱形，所述蒸发部为圆柱形；所述蒸发部的内腔的最大直径与所述加热部内腔直径的比值为1.5～2:1。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述加热部在所述浓缩釜轴向上的长度为所述浓缩釜长度的35％～45％。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述结晶部还包括圆柱部，所述圆柱部的一端与所述加热部连接，另一端与所述锥顶部连接；所述圆柱部在所述浓缩釜轴向上的长度为所述加热部的长度的20％～30％。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述加热管包括若干排均匀分布在所述加热部内腔中的空心管；任意相邻两排加热管的夹角相同，每排加热管上相邻两个空心管的间距相同。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述浓缩釜还包括自动进料装置，所述自动进料装置与所述蒸发部通过管道连通。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述浓缩釜还包括搅拌装置；所述搅拌装置包括电机、连杆和搅拌桨；所述电机设置在所述蒸发部之外且背向所述加热部一侧，所述连杆延伸至所述结晶部的内腔中，所述搅拌桨连接在所述连杆的顶端且位于所述结晶部的内腔中。
第二个方面，本申请还提供了一种亚硫酸钠晶体的制备方法，采用如本申请第一个方面实施例中任一项提供的浓缩釜生产亚硫酸钠晶体。
本申请的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
本申请提供的浓缩釜通过在加热部的内腔中设置多根加热管的方式，将加热部内腔均匀分割为多个相对独立的细小内腔，能够使得加热部得到更加充分的加热，使得反应溶液在浓缩釜内充分流动，而产生的大尺寸晶粒的亚硫酸钠晶体则能够下沉到结晶部内，使得细小晶粒的亚硫酸钠晶体在加热部内空腔中充分流动并不断长大，因此能够产生晶粒尺寸更大的亚硫酸钠晶体，有效提升大晶粒亚硫酸钠晶体的制备效率并且降低生产能耗。
本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本发明的具体实施了解到。
附图说明
图1为本发明申请一实施例中浓缩釜的平面结构示意图；
图2为本发明申请一实施例中浓缩釜的加热部的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可能的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。
相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
第一个方面，本发明的实施例提供了一种浓缩釜，如图1所示，该浓缩釜包括蒸发部100、加热部200和结晶部300等部分。加热部200的一端与蒸发部100连通连接，加热部200的另一端与结晶部300连通连接；加热部200的内腔壁中设置有若干根加热管210，加热管210的轴向与浓缩釜的轴向为同向；内腔壁的横截面积为加热部200横截面积的50％～70％；结晶部300包括圆锥状的锥顶部320，锥顶部320的朝向背向加热部200，锥顶部320的顶端设置有放料口330。
实际上，浓缩釜是一个完整的密封整体，根据各部分在生产亚硫酸钠晶体的过程中的作用不同，而划分为不同的部分。该浓缩釜自然具有其他本领域内用于浓缩作用的反应釜的辅助器件，由于这些辅助器件为本领域技术人员所知，故未做详细介绍，但并不能因此而判定为本申请提供的浓缩釜结构不完整。若以重力方向的下方，而以重力方向的反方向为上方，可将浓缩釜的蒸发部100认为是设置在浓缩釜上部或者顶部的结构部分，而将结晶部300定义为浓缩釜的下部或者底部的结构部分。
蒸发部100用于使得浓缩釜内的水蒸气在该部分中形成并排出，因此蒸发部100上设置有蒸汽释放通道，可具体采用可控阀门实现。而加热区是浓缩釜内用于加热反应溶液的部分，该部分当中设置有能够加热的装置，例如电热装置、感应加热装置等，具体根据实际生产需要进行设置。本申请中采用了高温的蒸汽作为加热介质，在加热部200的某个位置处接入蒸汽输入管220道，不断通过这一蒸汽输入管220道输入高温蒸汽，为加热部200中的反应溶液提供热量。由于蒸发部100的顶端为浓缩釜的最外侧，散热效率较高，温度较低，浓缩釜当中可能产生冷凝液体，这些冷凝液体会回流到浓缩釜内，具体可能回流到加热部200当中，为避免对加热部200的加热效率产生不利影响，需要将这些冷凝液体及时排出浓缩釜，因此在加热部200的外侧设置有蒸汽冷凝液排出口。
结晶部300位于浓缩釜的底端，在加热部200的底端以及结晶部300的顶端位置处容易生成亚硫酸钠晶体，由于晶体的密度比反映溶液更大，会自然下沉，不断汇聚到呈现为锥形的结晶部300中，再通过设置于锥顶部320的放料口330输出亚硫酸钠晶体。当然，同时从放料口330释放出的还有浓缩釜内的部分反应溶液，可通过后续的分离工序将亚硫酸钠晶体与反应溶液分离。
本申请提供的浓缩釜通过在加热部的内腔中设置多根加热管的方式，将加热部内腔均匀分割为多个相对独立的细小内腔，能够使得加热部得到更加充分的加热，使得反应溶液在浓缩釜内充分流动，而产生的大尺寸晶粒的亚硫酸钠晶体则能够下沉到结晶部内，使得细小晶粒的亚硫酸钠晶体在加热部内空腔中充分流动并不断长大，因此能够产生晶粒尺寸更大的亚硫酸钠晶体，有效提升大晶粒亚硫酸钠晶体的制备效率并且降低生产能耗。
可选的，在本发明申请第一个方面的某些实现方式中，蒸发部100在浓缩釜轴向上的长度为浓缩釜长度的15％～25％。
另外，可选的，加热部200为圆柱形，蒸发部100为圆柱形；蒸发部100的内腔的最大直径与加热部200内腔直径的比值为1.5～2:1。也即蒸发部100的内腔存在直径大于加热部200内腔的部分，蒸发部100具有较大直径的穹顶，通过将蒸发部100的内腔的最大直径设置为加热部200内腔直径的1.5～2倍，有利于在蒸发部100内形成的冷凝液体顺着蒸发部100的内腔壁流入到加热部200内，而不影响浓缩釜中被正常加热和蒸发的反应溶液。
可选的，加热部200在浓缩釜轴向上的长度为浓缩釜长度的35％～45％。另外，可选的，结晶部300还包括圆柱部310，圆柱部310的一端与加热部200连接，另一端与锥顶部320连接；圆柱部310在浓缩釜轴向上的长度为加热部200的长度的20％～30％。结晶部300并不完全采用圆锥状，而是包括一段圆柱形过渡段，能够使得亚硫酸钠晶体在该部分中继续生长，而不会因为容器的形状改变而改变晶体生长方向。
可选的，如图2所示，加热管210包括若干排均匀分布在加热部200内腔中的空心管；任意相邻两排加热管210的夹角相同，每排加热管210上相邻两个空心管的间距相同。加热管210均匀设置在加热部200的内腔中，将加热部200的内腔分隔成若干个相对独立的分空间，而这些分空间的两端是开放的，且彼此连通。具体地，浓缩釜中的管道为空心的竖列管道，可称为竖管。这些竖管分布在浓缩釜内，与地平面垂直，每排竖管之间的竖管距离需要平均分布，这样可以使液体受热均匀，同一时间产生的晶核数量均匀。在俯视图中可以看出，设置有竖管的区域占浓缩釜的横截面积的50％-70％，该部分可视作是浓缩釜的内腔壁，而浓缩釜是一件壁厚很大的组件。也即浓缩釜的中间位置区域没有设置竖管，该中间位置区域的横截面积约占浓缩釜横截面积的30％-50％。具体的设置竖管的区域可根据反应溶液的浓度以及蒸汽的温度具体加以调整。
由于浓缩釜的内腔壁中均匀分布着加热管，因此浓缩釜内的温度控制更加精确化和一致化，浓缩釜的加热部内腔中的反应溶液以及已经生成的亚硫酸钠晶体靠近浓缩釜的内腔壁处温度更高，而中心区域温度较低，由此形成热流动，使得亚硫酸钠反应溶液不断流动，亚硫酸钠晶粒不断长大，在晶粒度较大、质量较大的情况下，超过液体内的热流推力，该亚硫酸钠晶粒就会下沉进入结晶部，并进一步累积在放料口附近。因此，通过控制中间位置区域的横截面积配比，就能够控制产出的亚硫酸钠晶粒的大小，更好地生产大晶粒无水亚硫酸钠晶体。
可选的，浓缩釜还包括自动进料装置400，自动进料装置400与蒸发部100通过管道连通。自动进料装置400能够实现物料的自动投放。自动进料装置400与浓缩釜相互连通，在浓缩釜中的物料减少的情况下，自动进料装置400检测到这一情况，将反应原料投放到浓缩釜当中，并且具体通过蒸发部100出进入。当然，根据实际需要，可具体设置自动进料装置400与浓缩釜的连接位置。具体而言，自动进料装置400可包括浮球410以及与浮球410连接的阀门，自动进料装置400与浓缩釜通过连通器连接，当浓缩釜中的液位下降，自动进料装置400中的液位同步下降，而浮球410的位置改变，这一位置改变被阀门感应到，阀门开启，将自动进料装置400中或者与自动进料装置400连接的反应溶液投放到浓缩釜内。
可选的，在本发明申请第一个方面实施例的某些实现方式中，浓缩釜还包括搅拌装置500；搅拌装置500包括电机、连杆510和搅拌桨520；电机设置在蒸发部100之外且背向加热部200一侧，连杆510延伸至结晶部300的内腔中，搅拌桨520连接在连杆510的顶端且位于结晶部300的内腔中。
第二个方面，本申请还提供了一种亚硫酸钠晶体的制备方法，采用如本申请第一个方面实施例中任一项提供的浓缩釜生产亚硫酸钠晶体。本申请提供的亚硫酸钠晶体的制备方法具体是采用本发明申请第一方面实施例提供的浓缩釜进行。采用本发明申请提供的浓缩釜生产亚硫酸钠晶体，与现有浓缩釜相比，亚硫酸钠晶体的浓缩时间缩短约20％，产品颗粒尺寸可从100目提高到60-80目，并每小时的亚硫酸钠晶体产量能够增加20％左右。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
