一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115738348A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211425239.4(22)申请日2022.11.14(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二街1号(72)发明人陈思明段东平李燕江刘艳胡凯(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师王艳斋(51)Int.Cl.B01D7/02(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用(57)摘要本发明提供了一种防堵塞冷却结晶器、冷却结晶方法及其应用，该冷却结晶器的壳体设有进气口、冷却介质喷口及保护气进口，内部设置有连接在保护气进口的冷却壁夹层，冷却壁夹层包括表面设置有阵列排布细孔的第一冷却壁，用于保护气在内部形成朝向进气口的气墙。待冷气态产物从进气口进入并与气墙接触时，保护气流动能提高待冷气态产物的热扩散效率，提升降温速度，同时有效阻止气态产物与冷却壁的直接接触，防止冷凝固体在冷却壁表面爆发成核而导致冷却器堵塞；冷却介质从喷口喷入可实现冷却温度的精准调控，且可以充当晶核促进结晶，避免过冷现象产生；以上两种结构的协同作用可以保证气态产物实现高效冷却的同时有效防止冷却过程设备堵塞。CN115738348ACN115738348A权利要求书1/2页1.一种防堵塞冷却结晶器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的上部设置有进气口(2)、出气口(3)、冷却介质喷口(4)及保护气进口(5)，所述壳体(1)的底部开设有出料口(6)；在所述壳体(1)的内部设置有冷却壁夹层(7)，所述冷却壁夹层(7)为具有空腔(71)的半密封结构，所述空腔(71)在所述冷却壁夹层(7)的一侧开口并连接于所述保护气进口(5)；所述冷却壁夹层(7)包括朝向所述进气口(2)的第一冷却壁(72)及与所述第一冷却壁(72)相对且背离所述进气口(2)的第二冷却壁(74)；所述第一冷却壁(72)上设置有阵列排布的细孔(73)，用于所述空腔(71)内的保护气在所述壳体(1)的内部形成朝向所述进气口(2)的气墙。2.根据权利要求1所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述进气口(2)设置于所述壳体(1)的侧壁上，所述冷却介质喷口(4)设置于所述壳体(1)的顶面上且位于所述进气口(2)与所述第一冷却壁(72)之间；优选地，所述出气口(3)设置于与所述进气口(2)相对的所述壳体(1)的另一侧的侧壁上。3.根据权利要求2所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述保护气进口(5)设置于所述壳体(1)的顶面且位于所述冷却介质喷口(4)与所述出气口(3)之间；优选地，所述保护气进口(5)与所述进气口(2)所在侧壁的水平间距占所述进气口(2)所在侧壁与所述出气口(3)所在侧壁的水平间距的30％～70％。4.根据权利要求1‑3任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述第一冷却壁(72)上的所述阵列排布的细孔(73)为蜂窝状排布方式；优选地，所述阵列排布的细孔(73)的孔径为0.05～1mm；优选地，所述阵列排布的细孔(73)的总孔面积占所述第一冷却壁(72)的一侧表面面积的70％～95％；优选地，由所述第一冷却壁(72)靠近空腔(71)的内表面到远离所述空腔(71)的外表面，每个所述阵列排布的细孔(73)朝向所述壳体(1)的底部倾斜，且所述阵列排布的细孔(73)的水平夹角为0°～20°。5.根据权利要求1‑4任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述出料口(6)连接有关风器(9)；优选地，在所述壳体(1)中，所述出气口(3)所在的侧壁具有倾斜地向所述出料口延伸的斜面(8)。6.据权利要求1‑5任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述壳体(1)的材质及所述冷却壁夹层(7)的材质均包括第一材质及第二材质；优选地，所述第一材质包括碳钢和/或玻璃钢；优选地，所述第二材质包括不锈钢、纯钛、聚四氯乙烯或纯镍中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述壳体(1)的外壁的材质为第一材质，所述壳体(1)的内壁的材质为第二材质；优选地，所述冷却壁夹层(7)的外壁的材质为第二材质，所述冷却壁夹层(7)的内壁的材质为第一材质；2CN115738348A权利要求书2/2页优选地，所述壳体(1)的外部安装有加热丝和/或保温层。7.根据权利要求1‑6任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，其特征在于，所述冷却介质喷口(4)包括圆口、螺旋形口、空心锥切线形口或烟斗式喷嘴口中的任意一种。8.一种冷却结晶方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1‑7任意一项所述的防堵塞冷却结晶器，所述方法包括如下步骤：S1从所述冷却介质喷口(4)中向所述壳体(1)内部射入冷却介质；将保