阅读说明：本技术 一种硫酸锌生产用提纯结晶装置及其制备方法 (Purification and crystallization device for zinc sulfate production and preparation method thereof ) 是由 张立军 李才发 张军 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硫酸锌生产用提纯结晶装置,包括结晶罐,结晶罐的一侧设有提纯蒸发器,提纯蒸发器和结晶罐之间设有气液分离器,气液分离器的下方设有连续供料罐,提纯蒸发器远离气液分离器的一侧设有循环加热器,气液分离器靠近提纯蒸发器的一侧设有二级进液口,气液分离器的底部设有一级排液口,气液分离器的底部设有出气口,结晶罐靠近气液分离器一侧的下端设有三级进液口,三级进液口上方的气液分离器上设有二级排液口,气液分离器的底部设有结晶出口,本发明能够对硫酸锌液体连续蒸发结晶,保证硫酸锌结晶连续性和产品质量的稳定性,降低劳动强度,保证提纯蒸发器足够蒸汽量、提高硫酸锌液体提纯结晶生产效率的同时减少成本。(The invention discloses a purification and crystallization device for zinc sulfate production, which comprises a crystallization tank, wherein a purification evaporator is arranged on one side of the crystallization tank, a gas-liquid separator is arranged between the purification evaporator and the crystallization tank, a continuous feeding tank is arranged below the gas-liquid separator, a circulating heater is arranged on one side of the purification evaporator away from the gas-liquid separator, a second-stage liquid inlet is arranged on one side of the gas-liquid separator close to the purification evaporator, a first-stage liquid outlet is arranged at the bottom of the gas-liquid separator, an air outlet is arranged at the bottom of the gas-liquid separator, a third-stage liquid inlet is arranged at the lower end of the crystallization tank close to one side of the gas-liquid separator, a second-stage liquid outlet is arranged on the gas-liquid separator above the third-stage liquid inlet, and a crystallization outlet is, the sufficient steam quantity of the purification evaporator is ensured, the production efficiency of zinc sulfate liquid purification crystallization is improved, and meanwhile, the cost is reduced.)

一种硫酸锌生产用提纯结晶装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及提纯结晶领域，特别涉及一种硫酸锌生产用提纯结晶装置及其制备方法。

背景技术

硫酸锌无色或白色结晶、颗粒或粉末，别名皓矾，无气味、味涩，将氧化锌加入稀硫酸溶液调成浆状，待反应完全后，经过滤，加入锌粉把铜、镉、镍等置换出来，过滤，滤液加热，加入高锰酸钾，将铁、锰等杂质氧化，过滤后，澄清，浓缩，冷却结晶，离心分离，干燥制得，亦可用硫酸浸取焙烧的锌矿粉制得。

针对于此，中国专利号CN209161511U提出了一种硫酸锌提纯装置，能够除去氯、钾、钠、铁、锰、镉等离子，从而大大提高硫酸锌产品的纯度，得到纯净的、合格的硫酸锌晶体。但上述专利在对硫酸锌结晶时采用加热器进行直接加热，这种结晶方式不仅不能够连续使用，且加热后的溶液冷却结晶会造成大量的热损失，使得硫酸锌提纯结晶能耗、成本较大，不利于节能环保，实用性较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种硫酸锌生产用提纯结晶装置及其制备方法，可以有效解决背景技术中对硫酸锌结晶时采用加热器进行直接加热，这种结晶方式不仅不能够连续使用，且加热后的溶液冷却结晶会造成大量的热损失，使得硫酸锌提纯结晶能耗、成本较大，不利于节能环保的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种硫酸锌生产用提纯结晶装置，包括结晶罐，所述结晶罐的一侧设有提纯蒸发器，所述提纯蒸发器和结晶罐之间设有气液分离器，所述气液分离器的下方设有连续供料罐，所述提纯蒸发器远离气液分离器的一侧设有循环加热器，所述气液分离器靠近提纯蒸发器的一侧设有二级进液口，所述气液分离器的底部设有一级排液口，所述气液分离器的底部设有出气口，所述结晶罐靠近气液分离器一侧的下端设有三级进液口，所述三级进液口上方的气液分离器上设有二级排液口，所述气液分离器的底部设有结晶出口，所述一级排液口通过输液管路与三级进液口连接。

优选的，所述提纯蒸发器包括蒸发器外壳、液体收集盘、液体分布盘、换热管、出液口、一级进液口、一级蒸汽进口、二级蒸汽进口和排水口，所述蒸发器外壳内部的上端固定安装有液体收集盘，所述蒸发器外壳内部的下端固定安装有液体分布盘，所述液体分布盘和液体收集盘之间连通固定安装有若干换热管，所述蒸发器外壳的顶部设有与液体收集盘连通设置的出液口，所述出液口通过输液管路与一级泵连接，所述一级泵通过输液管路与二级进液口连接，所述蒸发器外壳的底部设有与液体分布盘连通设置的一级进液口，所述二级蒸汽进口通过蒸汽管路与热泵连接，所述热泵通过蒸汽管路与出气口连接，所述一级进液口通过输液管路与连续供料罐连接，所述蒸发器外壳上端靠近气液分离器的一侧设有一级蒸汽进口，所述一级蒸汽进口相对一侧的蒸发器外壳上设有二级蒸汽进口，所述二级蒸汽进口下方的蒸发器外壳下端设有排水口，所述排水口与循环加热器连接。

优选的，所述连续供料罐包括罐体、进料口、转轴、叶片、伺服电机和HP检测头，所述罐体上设有进料口，所述罐体的顶部通过输液管路与二级泵连接，所述二级泵通过输液管路与结晶罐上的二级排液口连接，所述罐体内转动安装有转轴，所述转轴上安装有若干叶片，所述转轴的一端贯穿罐体与伺服电机的输出端固定安装，所述罐体上安装有HP检测头。

优选的，所述循环加热器的内部设有加热元件，所述循环加热器的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口通过循环蒸汽管与一级蒸汽进口连接。

优选的，所述蒸发器外壳、液体收集盘和液体分布盘均呈圆形结构设置。

一种硫酸锌生产用提纯结晶装置的制备方法，包括以下步骤

第一步、循环加热器加热产生蒸汽由循环蒸汽管通过一级蒸汽进口进入蒸发器外壳的内部；

第二步、在一级泵的作用下，连续供料罐中的硫酸锌液体由一级进液口进入液体分布盘，通过液体分布盘均匀进入换热管，在换热管中通过一级泵硫酸锌液体自下而上运动，经过液体收集盘由出液口通过输液管路进入气液分离器，此过程利用循环加热器产生的蒸汽对硫酸锌液体加热；

第三步、第二步中加热的硫酸锌液体在气液分离器中进行气液分离，分离的气体由出气口通过蒸汽管路进入热泵，通过热泵加热由二级蒸汽进口进入蒸发器外壳循环使用，分离后的液体由一级排液口排出，通过输液管路由三级进液口进入结晶罐，在结晶罐中结晶提纯；

第四步、循环：第二步中热交换后产生的带有余热的水由排水口排出进入循环加热器内循环加热，加热产生的蒸汽对提纯蒸发器连续供应；第三步提纯产生的硫酸锌溶液在二级泵的作用下进入连续供料罐内混合循环供应提纯；

第五步、第三步提纯后的结晶硫酸锌由结晶罐底部的结晶出口排出保存。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中，通过设置的提纯蒸发器、气液分离器和连续供料罐，能够对硫酸锌液体连续蒸发结晶，保证硫酸锌结晶连续性和产品质量的稳定性，降低劳动强度，同时气液分离器分离的高温气体通过热泵加热用于提纯蒸发器、提纯蒸发器产生的带有余热的水进入循环加热器加热产生蒸汽用于提纯蒸发器，保证提纯蒸发器足够蒸汽量的同时，高温气体减少热泵能耗、余热水减少循环加热器的能耗，在提高硫酸锌液体提纯结晶生产效率的同时减少成本，这里加热蒸汽与硫酸锌液体之间通过换热管隔离，提高硫酸锌结晶产品的纯度，且液体在换热管中逐渐靠近蒸汽进口，提高换热效果，实用性更强。

附图说明

图1是本发明正剖视图的结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明提纯蒸发器的结构示意图；

图4是本发明液体收集盘的结构示意图；

图5是本发明连续供料罐的结构示意图。

图中：1、结晶罐；2、提纯蒸发器；21、蒸发器外壳；22、液体收集盘；23、液体分布盘；24、换热管；25、出液口；26、一级进液口；27、一级蒸汽进口；28、二级蒸汽进口；29、排水口；3、气液分离器；31、二级进液口；32、一级排液口；33、出气口；4、循环加热器；41、循环蒸汽管；5、热泵；6、输液管路；7、连续供料罐；71、罐体；72、进料口；73、转轴；74、叶片；75、伺服电机；76、HP检测头；8、一级泵；81、二级泵；9、三级进液口；10、二级排液口；11、结晶出口。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

实施例一：

如图1-4所示，一种硫酸锌生产用提纯结晶装置，包括结晶罐1，所述结晶罐1的一侧设有提纯蒸发器2，所述提纯蒸发器2和结晶罐1之间设有气液分离器3，所述气液分离器3的下方设有连续供料罐7，所述提纯蒸发器2远离气液分离器3的一侧设有循环加热器4，所述气液分离器3靠近提纯蒸发器2的一侧设有二级进液口31，所述气液分离器3的底部设有一级排液口32，所述气液分离器3的底部设有出气口33，所述结晶罐1靠近气液分离器3一侧的下端设有三级进液口9，所述三级进液口9上方的气液分离器3上设有二级排液口10，所述气液分离器3的底部设有结晶出口11，所述一级排液口32通过输液管路6与三级进液口9连接。

所述提纯蒸发器2包括蒸发器外壳21、液体收集盘22、液体分布盘23、换热管24、出液口25、一级进液口26、一级蒸汽进口27、二级蒸汽进口28和排水口29，所述蒸发器外壳21内部的上端固定安装有液体收集盘22，所述蒸发器外壳21内部的下端固定安装有液体分布盘23，所述液体分布盘23和液体收集盘22之间连通固定安装有若干换热管24，所述蒸发器外壳21的顶部设有与液体收集盘22连通设置的出液口25，所述出液口25通过输液管路6与一级泵8连接，所述一级泵8通过输液管路6与二级进液口31连接，所述蒸发器外壳21的底部设有与液体分布盘23连通设置的一级进液口26，所述二级蒸汽进口28通过蒸汽管路与热泵5连接，所述热泵5通过蒸汽管路与出气口33连接，所述一级进液口26通过输液管路6与连续供料罐7连接，所述蒸发器外壳21上端靠近气液分离器3的一侧设有一级蒸汽进口27，所述一级蒸汽进口27相对一侧的蒸发器外壳21上设有二级蒸汽进口28，所述二级蒸汽进口28下方的蒸发器外壳21下端设有排水口29，所述排水口29与循环加热器4连接。

实施例二：

如图5所示，在实施例一的基础之上，所述连续供料罐7包括罐体71、进料口72、转轴73、叶片74、伺服电机75和HP检测头76，所述罐体71上设有进料口72，所述罐体71的顶部通过输液管路6与二级泵81连接，所述二级泵81通过输液管路6与结晶罐1上的二级排液口10连接，所述罐体71内转动安装有转轴73，所述转轴73上安装有若干叶片74，所述转轴73的一端贯穿罐体71与伺服电机75的输出端固定安装，所述罐体71上安装有HP检测头76，将提纯后产生的硫酸锌溶液连续进入罐体71内与罐体71内余量溶液混合连续蒸发提纯。

进一步的，所述循环加热器4的内部设有加热元件，所述循环加热器4的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口通过循环蒸汽管41与一级蒸汽进口27连接，能够利用提纯蒸发器2产生的余热水循环加热产生蒸汽用于提纯蒸发器2的使用，余热水可减少加热能耗。

在前述方案的基础上，所述蒸发器外壳21、液体收集盘22和液体分布盘23均呈圆形结构设置。

本实施例还提供了一种硫酸锌生产用提纯结晶装置的制备方法，包括以下步骤

第一步、循环加热器4加热产生蒸汽由循环蒸汽管41通过一级蒸汽进口27进入蒸发器外壳21的内部；

第二步、在一级泵8的作用下，连续供料罐7中的硫酸锌液体由一级进液口26进入液体分布盘23，通过液体分布盘23均匀进入换热管24，在换热管24中通过一级泵8硫酸锌液体自下而上运动，经过液体收集盘22由出液口25通过输液管路6进入气液分离器3，此过程利用循环加热器4产生的蒸汽对硫酸锌液体加热；

第三步、第二步中加热的硫酸锌液体在气液分离器3中进行气液分离，分离的气体由出气口33通过蒸汽管路进入热泵5，通过热泵5加热由二级蒸汽进口28进入蒸发器外壳21循环使用，分离后的液体由一级排液口32排出，通过输液管路6由三级进液口9进入结晶罐1，在结晶罐1中结晶提纯；

第四步、循环：第二步中热交换后产生的带有余热的水由排水口29排出进入循环加热器4内循环加热，加热产生的蒸汽对提纯蒸发器2连续供应；第三步提纯产生的硫酸锌溶液在二级泵81的作用下进入连续供料罐7内混合循环供应提纯；

第五步、第三步提纯后的结晶硫酸锌由结晶罐1底部的结晶出口11排出保存。

需要说明的是，本发明为一种硫酸锌生产用提纯结晶装置及其制备方法，使用时，循环加热器4加热产生蒸汽由循环蒸汽管41通过一级蒸汽进口27进入蒸发器外壳21的内部，在一级泵8的作用下，连续供料罐7中的硫酸锌液体由一级进液口26进入液体分布盘23，通过液体分布盘23均匀进入换热管24，在换热管24中通过一级泵8硫酸锌液体自下而上运动，经过液体收集盘22由出液口25通过输液管路6进入气液分离器3，此过程利用循环加热器4产生的蒸汽对硫酸锌液体加热，加热的硫酸锌液体在气液分离器3中进行气液分离，分离的气体由出气口33通过蒸汽管路进入热泵5，通过热泵5加热由二级蒸汽进口28进入蒸发器外壳21循环使用，分离后的液体由一级排液口32排出，通过输液管路6由三级进液口9进入结晶罐1，在结晶罐1中结晶提纯，蒸发器外壳21中热交换后产生的带有余热的水由排水口29排出进入循环加热器4内循环加热，加热产生的蒸汽对提纯蒸发器2连续供应，结晶罐1提纯产生的硫酸锌溶液在二级泵81的作用下进入连续供料罐7内混合循环供应提纯，提纯后的结晶硫酸锌由结晶罐1底部的结晶出口11排出保存，本发明中，通过设置的提纯蒸发器2、气液分离器3和连续供料罐7，能够对硫酸锌液体连续蒸发结晶，保证硫酸锌结晶连续性和产品质量的稳定性，降低劳动强度，同时气液分离器3分离的高温气体通过热泵5加热用于提纯蒸发器2、提纯蒸发器2产生的带有余热的水进入循环加热器4加热产生蒸汽用于提纯蒸发器2，保证提纯蒸发器2足够蒸汽量的同时，高温气体减少热泵5能耗、余热水减少循环加热器4的能耗，在提高硫酸锌液体提纯结晶生产效率的同时减少成本，这里加热蒸汽与硫酸锌液体之间通过换热管24隔离，提高硫酸锌结晶产品的纯度，且液体在换热管24中逐渐靠近蒸汽进口，提高换热效果，实用性更强。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。