[發明專利]一種冷凍結晶器的恒速降溫方法

有效

• 申請號: 201310033339.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103073070A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 蘇定江;陳麗
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司
• 主分類號: C01G49/14
• 分類號: C01G49/14;B01D9/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 張愛云

技術領域

本發明屬于鋼鐵領域，具體涉及一種以硫酸亞鐵溶液為原料采用冷凍法生產七水硫酸亞鐵過程中冷凍結晶器的恒速降溫方法。

背景技術

以硫酸亞鐵溶液為原料制備硫酸亞鐵晶體的方法之一為冷凍結晶法，即采用冷凍的方式使溶液中的溫度降低，硫酸亞鐵以晶體的形式析出，再通過固-液分離得到硫酸亞鐵晶體。冷凍結晶法的主要設備為冷凍機和冷凍結晶器，對于小規模生產，通常采用直接在結晶器內設置冷卻盤管的方式來對溶液進行冷卻，溶液的初始溫度為40~60℃，溶液的最終溫度冷卻到0~5℃，采用的冷凍水的出水溫度通常為-10℃。冷凍初期冷凍水與結晶器溶液溫差大，熱交換量大，溶液降溫快，因此所需要的冷凍機制冷量大；冷凍后期冷凍水與結晶器溶液的溫差小，熱交換量小，溶液降溫慢，因此所需要冷凍機制冷量小。要滿足該種工況，通常做法有兩種：一種是將冷凍機的制冷量按照最大需求選型，冷凍初期冷凍機滿負荷運行，冷凍后期冷凍機減負荷運行，該方法造成了設備能力的浪費；一種是在冷凍機與結晶器之間增設冷凍水箱，冷凍初期，冷凍機制冷量不夠時由冷凍水箱和制冷機聯合向結晶器供冷，隨著冷凍過程的進行，冷凍水箱水溫升高，冷凍后期，冷凍機制冷量過剩時，將多余的冷量存儲在冷凍水箱中下次使用，冷凍水箱水溫降低，該方法中冷凍機的選型較為經濟，但由于冷凍水箱中的水溫是變化值，因此冷凍機的運行工況不穩定，影響了冷凍機的使用壽命。上述兩種方法冷凍結晶器都是前段降溫快，后段降溫慢，前后冷卻速度不一致會導致形成的七水硫酸亞鐵晶粒不均勻，產品品質不高。

發明目的

本發明目提供了一種冷凍結晶器的恒速降溫方法，可使得冷凍結晶器勻速降溫，使得形成的晶體更加均勻，同時保證冷凍機的恒定運行，延長冷凍機的使用壽命。

????為實現本發明的目的，采用的技術方案如下：一種冷凍結晶器的恒速降溫方法，所述方法使用冷凍機產生冷卻水，所述方法使用冷凍機產生冷凍水，使冷凍水通過冷凍結晶器內的換熱管道使得結晶器內的液體溫度降低，，其特征在于：所述方法還使用了調溫水箱和恒溫水箱；冷凍機的冷凍出水進入調溫水箱和恒溫水箱，并采用閥門對進入各個水箱的流量進行調節，冷凍機的進水設置水泵從恒溫水箱引入；冷凍結晶器換熱管道出水進入調溫水箱，冷凍結晶器換熱管道進水設置水泵從調溫水箱引入；冷凍結晶器換熱管出水和部分冷凍水在調溫水箱混合調溫后作為冷凍結晶器換熱管進水，調溫后多余的水量進入恒溫水箱；冷凍機出水除進去調溫水箱部分，其余冷凍水進入恒溫水箱；測定冷凍結晶器內液體溫度，換熱管道進、出水溫度，當換熱管道進水水溫與冷凍結晶器內液體溫度差值大于設定值時，減少進入調溫水箱冷凍水水量，使得調節水箱內混合后的水溫升高，使其與冷凍結晶器內液體溫度差值達到設定值；當換熱管道進水水溫與冷凍結晶器內液體溫度差值小于設定值時，增加進入調溫水箱冷凍水水量，使得調節水箱內混合后的水溫降低，使其與冷凍結晶器內液體溫度差值達到設定值。

?其中冷凍結晶器換熱管溫差設定值為5~10℃。

?其中水泵流量保持恒定。

?其中冷凍機冷凍水進水水溫為-10℃，出水水溫為-5℃。

?其中恒溫水箱溫度為-5℃左右，恒溫水箱外部設置保溫層。

本方法中設置了調溫水箱，可調節冷凍結晶器換熱管進水水溫，使得其和冷凍結晶器內液體溫差為恒定值，在換熱管內水流量恒定的情況下，保證了傳熱效率恒定，使得冷凍結晶器實現了恒速降溫。同時冷凍結晶器所需的冷量為一個恒定值，當冷凍機的制冷量與冷凍結晶器所需冷量匹配時，調溫水箱進入恒溫水箱的水帶來的熱量和直接進入恒溫水箱的冷凍水帶來的冷量剛好相互抵消，恒溫水箱中的水溫可以一直保持在-5℃左右，保證了冷凍機的進水水溫恒定，當冷凍機進水流量恒定時，冷凍機能夠在最佳工況下恒定運行，延長了冷凍機的使用壽命。

附圖說明

????圖1為本發明實施過程的示意圖。???

具體實施方式

下面結合附圖1及具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。

實施例，一種冷凍結晶器恒速降溫方法，設置有冷凍機1，冷凍結晶器2，調溫水箱3，恒溫水箱4，外循環泵5，內循環泵6，恒溫水箱冷凍水入口閥門7，調溫水箱冷凍水入口閥門8，冷凍結晶器換熱管道9。在冷凍結晶器換熱管道9進/出水口設置溫度監測裝置，在冷凍結晶器內設置溫度監測裝置，在調溫水箱冷凍水進水管設置流量監測裝置。冷凍機進水溫度設定為-5℃，出水溫度設定為-10℃，冷凍結晶器換熱管道進出水溫差按照5℃考慮。

當50℃的硫酸亞鐵溶液進入冷凍結晶器2中后，啟動冷凍機1、內循環水泵6，開啟閥門7和閥門8，使得恒溫水箱和調溫水箱中的溫度降至-5℃左右，啟動外循環水泵5利用調溫水箱3中的冷凍水對冷凍結晶器進行冷卻，在該過程中測定換熱管9進、出水水溫和冷凍結晶器2內液體水溫，當測定結晶器內換熱管9的進水與結晶器內液體溫差大于18℃時，增大閥門7開度，減少閥門8開度，使得調溫水箱水溫升高，當測定結晶器內換熱管9的進水與結晶器內液體溫差小于15℃時，增大閥門8開度，減少閥門7開度，使得調溫水箱水溫降低，始終保持結晶器內換熱管道9進水水溫與結晶器內液體溫度差值在15~17℃之間，當閥門7徹底關閉后，保持閥門8全開運行一段時間，直到冷凍結晶器2溫度達到設定值，整個冷凍結晶過程結束，關閉冷凍機1，關閉循環水泵5和循環水泵6，關閉閥門8。