硫酸锌溶液结晶装置
工艺设计方案
项目单位：
项目名称：硫酸锌溶液结晶装置
设计单位：
设计日期：2017年09月02日
设计编号：ZP1710902
一、结晶装置的选择
1、我公司长期致力于各化工单元操作的设计和生产研究，尤其是蒸发、结晶、干燥单元，并拥有多年设计、调试、研发能力，经验丰富。
2、本装置使用真空闪蒸结晶器进行初步降温结晶，然后使用DTB结晶器完成结晶颗粒的进一步长大的冷却结晶工序。
3、真空闪蒸结晶装置：
闪蒸结晶器是一种高效、抗结疤的结晶装置，设备的换热效率高，从而使装置的整体热利用高、更节能，有利于增加设备的使用寿命。
高温原料进入真空闪蒸结晶罐，结晶罐中设置强制循环泵，对溶液进行强制循环，起到搅拌与均匀液体温度的作用，高温溶液在循环过程中通过真空泵的作用下，闪蒸部分二次蒸汽，使得液体温度降低，并产生一定的结晶在溶液中，闪蒸的二次蒸汽通过设置的冷凝器进行冷凝后进入冷凝水罐，然后通过冷凝水泵排出，剩余的不凝气体通过真空泵排出。
4、DTB结晶器：
DTB型结晶器属于典型的晶浆内循环结晶器.由于在结晶器设置内导流筒，形成了循环通道，使晶浆具有良好的混合条件，只需要很低的压头，就能使器内实现良好的内循环，使器内各流动截面上都可以维持较高的流动速度，并使晶浆密度可高达30～40%（重量）。在结晶中能很好的控制结晶的结晶形状，能使溶物料的结晶可控制.特别适用于溶解度曲线比较陡的产品.
经过实践证明，DTB型结晶器性能良好，生产强度高，自控程度高，生产效率高，能生产颗粒较大的晶粒，且结晶器内不易结疤。它已经成为连续结晶器的主要形式之一。可以适用于真空冷却法、蒸发法、直接接触冷冻法及反应法 的结晶操作.
5、贵公司的物料处理装置为硫酸锌溶液的结晶装置，处理的目的将硫酸锌从浓缩液中结晶分离出来。本工艺采用真空闪蒸结晶进行初步快速结晶，再利用DTB结晶器（冷却结晶器）完成物料的结晶并制成产品。
二、工艺流程说明
1、物料流程描述：
原料来料温度大约在70℃~75℃，由于物料温度较高，故首先采用真空闪蒸结晶进行降温操作，进过真空闪蒸结晶后产生大量的晶核，温度迅速降低到50℃左右，在真空作用下闪蒸一部分水使物料进一步降温并产生更大的饱和度有利于结晶颗粒的长大，然后进入DTB结晶器（冷却结晶器）进行结晶工序，物料在结晶器的外冷却器被冷却，过饱和液在结晶器内生成晶核并生长。大的结晶颗粒由于沉降速度大到结晶器的下部被出料泵输送到固液分离工段，结晶器上部的溶液液被外冷器循环泵输送到外冷器中冷却再接结晶,结晶比较大的结晶进入离心机，产生的母液再进入系统蒸发，母液套用比较影响产品质量后返回前段除杂工艺。
2、蒸汽流程描述
真空闪蒸结晶器产生的闪蒸二次汽经过冷凝器全部冷凝后进入冷凝水罐，收集到冷凝水罐的冷凝水再去进行处理后使用。
3、真空系统说明
系统真空使用水环式真空泵提供，为了减少排放，水环式真空泵采用工作液闭路循环的真空机组，工作液长时间循环使用板式换热器进行降温回用，板式蒸发器通过冷却循环水提供冷却介质，维持真空泵的正常工作。
4、所有泵类设备说明
所有离心泵的机封冷却水均采用循环使用的原则，通过储水槽、水泵、冷却器及相关管路循环，由板式冷却器将所有热量带走，达到节能减排的目的。
5、工艺流程的特点：
A、此套蒸发结晶装置，使用真空闪蒸结晶器进行预结晶，减少物料蒸发内的结疤。
B、使用DTB冷却结晶器，进行最终结晶长大，可以实现大产量、连续生产、劳动强度低、产品质量高。
三、设计依据
(1)、原料液组分：硫酸锌溶液，其中含硫酸锌浓度63%；
(2)、原料液处理量：9090kg/h，初始温度70℃~75℃；
(3)、冷源：设定冷却循环水进水32℃出水40℃；
(4)、PH值：6~7；
(5)、可提供的生蒸汽：饱和生蒸汽压力≥0.5MpaG，满足工艺使用量；
(6)、产品最终含水量要求为0.5%左右。
四、工艺计算表：
根据硫酸锌的溶解度曲线示意图，溶解度随温度升高而升高。温度下降，溶解度降低。所以硫酸锌的结晶采用闪蒸结晶+DTB结晶器。
五、设备一览表