一种五水硫代硫酸钠连续结晶粒度的控制方法

摘要

一种五水硫代硫酸钠连续结晶粒度的控制方法，采用Oslo连续结晶器进行结晶五水硫代硫酸钠，育晶种后放料，放料后，每隔2h分别在Oslo连续结晶器的悬浮段、过渡段和清液段用取样器取样1000mL，取样之后，分别进行过滤，得到晶体和母液，母液返回结晶器内，单次取样得到的悬浮段、过渡段和清液段的晶体总质量为900g～1300g时，检测取样晶体的粒度，并根据检测的悬浮段、过渡段和清液段的晶体粒度，进行放料或细化晶粒处理。优点是：可以有效保证Oslo结晶器持续稳定运行，确保产品的粒度2mm～3mm在95％以上，产品质量稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及五水硫代硫酸钠结晶生产领域，特别涉及一种五水硫代硫酸钠采用Oslo 结晶器进行连续结晶的粒度控制方法。

背景技术

五水硫代硫酸钠是一种重要的化工产品，被广泛应用于制革工业、纺织、医疗、农药、 化验银的萃取和水泥等领域。五水硫代硫酸钠在纺织工业中作为除氯剂，用于除去漂白后织 物中残余的氯；也是生产低毒高效农药的重要原料；还可以作为照像的定影剂。五水硫代硫 酸钠因为产品粒度小，大量吸附母液造成纯度较低，并且易风化、结块。研究表明粒度在 2mm～3mm的五水硫代硫酸钠能克服上述缺点，因此，目前市面上销售的五水硫代硫酸钠一 般要求粒度2mm～3mm。

五水硫代硫酸钠结晶方法主要由间歇结晶和连续结晶。间歇结晶生产五水硫代硫酸钠 一般使用敞口的结晶罐，由于结晶罐的体积只有10m³左右，取样较方便，用普通的取样杯即 可观察到粒度情况，粒度比较容易控制，但存在产能小，生产效率低的问题。连续结晶生产 五水硫代硫酸钠目前在国内处于实验室实验阶段，可以采用Oslo连续结晶器生产，Oslo连续 结晶器通常分为悬浮段、过渡段、清液段，由于每段的晶体密度不一样，因此产品的粒度较 很难控制。在中试及调试的过程中，进料浓度控制在49波美度～51波美度，控制结晶停留 时间，采用压差计，通过密度了解体系运行情况，短时间内晶体的粒度可以控制在2mm～ 3mm。但因硫代硫酸钠极易产生晶疤现象，压差计存在测量误差较大，不能有效控制结晶粒 度，经过7天左右，结晶内的晶体全部变成1mm左右，严重影响产品的质量，无法保证Oslo 结晶器持续稳定运行，需要重新配料调试，导致生产成本高，生产周期长。

发明内容

本发明提供一种五水硫代硫酸钠连续结晶粒度控制的方法，解决用Oslo连续结晶器生 产五水硫代硫酸钠细晶产生过快、产品粒度较小的问题，可有效保证Oslo结晶器持续稳定运 行，确保产品的粒度2mm～3mm在95％以上，产品质量稳定。

本发明的技术解决方案是：

一种五水硫代硫酸钠连续结晶粒度的控制方法，其具体步骤如下：

(1)采用Oslo连续结晶器进行结晶五水硫代硫酸钠，所述Oslo连续结晶器分为悬浮段、过 渡段和清液段，所述清液段壳体的内壁上设有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管的内壁上均布有气孔； 首先将Oslo连续结晶器进满浓度为49波美度～51波美度、温度为48℃～50℃的硫代硫酸钠 料液，然后进行育晶种，育晶种过程中在悬浮段用取样器进行取样，每次取样量为1000mL， 然后过滤，得到晶体和母液，单次取样得到的晶体重量≥900g时，开始放料，放料量为3m³， 并以3m³/h～4m³/h速度连续进料，且进料量≥放料量，进料浓度50波美度～53波美度；

(2)放料后，每隔2h分别在Oslo连续结晶器的悬浮段、过渡段和清液段用取样器取样 1000mL，取样之后，分别进行过滤，得到晶体和母液，母液返回结晶器内，单次取样得到的 悬浮段、过渡段和清液段的晶体总质量为900g～1300g时，检测取样晶体的粒度，并根据检 测的悬浮段、过渡段和清液段的晶体粒度，分别按照以下方式处理：

2.1当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量与悬浮段和过渡段晶粒总质量的比 ＞95％，打开悬浮段的放料阀门进行放料，放料量为3m³；放料之后Oslo连续结晶器液位下 降，关闭悬浮段的放料阀门，打开悬浮段的进料阀门，以3m³/h～4m³/h速度连续进料，且进 料量≥放料量，进料浓度50波美度～53波美度；

2.2当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，打开过渡段的放料阀门进行放料， 放料量为3m³，放料后关闭放料阀门，放料之后结晶器液位下降，关闭连续进料阀门，一次 性往清液段内加料3m³～4m³，进料浓度50波美度～53波美度；

2.3当悬浮段与过渡段的晶体粒度在2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 75％～80％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量＞100g，打开蒸汽阀门使蒸汽通过Oslo连续 结结晶器内清液段的蒸汽盘管上的气孔喷出直接细化晶粒，使清液段粒径≤1mm的晶粒的重 量≤100g，然后按照步骤2.2进行操作。

取样时，取样位置为悬浮段、过渡段和清液段的中间位置。

所述Oslo连续结晶器总体积在200m³～300m³。

步骤2.3所述的蒸汽的压力为0.3MPa～0.5MPa。

所述五水硫代硫酸钠连续结晶取样器，包括盛料筒，所述盛料筒顶面和底面分别设有 进料口Ⅰ、进料口Ⅱ，在盛料筒内设有上下贯穿并穿过进料口Ⅰ和进料口Ⅱ的活动杆，所述 活动杆上位于进料口Ⅰ、进料口Ⅱ的下缘设有可将进料口Ⅰ、进料口Ⅱ封闭的封闭挡板，所 述盛料筒的筒体上设有提绳，所述活动杆上连接有提拉绳。

所述进料口Ⅰ和进料口Ⅱ的直径为80mm～90mm。

所述盛料筒的容积为1L。

步骤(1)和步骤(2)取样时，固定提绳，将活动杆向上拉，使上、下两块封闭挡板 将进料口Ⅰ、进料口Ⅱ封闭，放入Oslo连续结晶器中，在达到取样位置时，放下活动杆，停 留5秒后，将活动杆向上拉，上、下封闭挡板将进料口Ⅰ、进料口Ⅱ封闭，将取样器从Oslo 连续结晶器内取出。

本发明利用五水硫代硫酸钠连续结晶取样器，根据检测的悬浮段与过渡段的晶体粒度 以及清液段的晶体粒度，合理控制Oslo连续结晶器内的细晶量，使Oslo连续结晶器，稳定 运行。当悬浮段与过渡段的晶体粒度在3mm以上，说明结晶器内细晶量缺乏，如不及时补充， 晶体越长越大，产量下降。通过清液段的细晶量判断结晶器内的细晶量，清液段1mm的细晶 100g是最佳状态，此时结晶内的晶体表面积已经足够大，再采取连续进料，会使细晶越来越 多，一次性进料，晶体有足够的生长时间。其有益效果：

该方法在五水硫代硫酸钠生产应用不再受硫代硫酸钠浓度的影响，进料浓度可以达到51波美 以上。

(2)采用在结晶器的清液段直接安装蒸汽盘管，用蒸汽直接化细晶，操作简单、高 效。

(3)该方法可以连续稳定生产2mm～3mm的五水硫代硫酸钠产品，产能可以达到20 kg/h﹒m³～30kg/h﹒m³。

(4)生产中采用了特殊结构的取样器，结构简单，取样位置精确，能有效通过取样 量及产品粒度情况，确定进料方式与化细晶操作，确保Oslo连续结晶器的正常运行。

附图说明

图1是本发明使用的取样器的结构示意图；

图中：1-进料口Ⅰ，2-进料口Ⅱ，3-活动杆，4-提绳，5-封闭挡板，6-盛料筒，7-提拉绳。

图2是本发明采用的Oslo连续结晶清液段的结构示意图；

图3是本发明采用的Oslo连续结晶清液段的俯视图；

图中，8-清液段壳体，9-蒸汽盘管，10-气孔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，该五水硫代硫酸钠连续结晶取样器，包括盛料筒6，所述盛料筒6的容积为1L； 所述盛料筒6顶面和底面分别设有进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2，所述进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的直 径为80mm，在盛料筒6内设有上下贯穿并穿过进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的活动杆3，所述活 动杆3上位于进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2的下缘设有可将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭的封闭挡板 5，所述盛料筒6的筒体上设有提绳4，所述活动杆3上连接有提拉绳7。整个取样过程，取 样位置为悬浮段、过渡段和清液段的中间位置。取样时，固定提绳4，将活动杆3向上拉， 使上、下两块封闭挡板5将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭，放入Oslo连续结晶器中，在达到取 样位置时，放下活动杆3，停留5秒后，将活动杆3向上拉，上、下封闭挡板5将进料口Ⅰ1、 进料口Ⅱ2封闭，将取样器从结晶器内取出。

(1)采用Oslo连续结晶器进行结晶五水硫代硫酸钠，所述Oslo连续结晶器总体积在 200m³，所述Oslo连续结晶器分为悬浮段、过渡段和清液段，所述清液段壳体的内壁上设有 蒸汽盘管，所述蒸汽盘管的内壁上均布有气孔；首先将Oslo连续结晶器进满浓度为49波美 度～51波美度、温度为48℃的硫代硫酸钠料液，然后降温育晶种，育晶过程中在悬浮段用取 样器进行取样，每次取样量为1000mL，然后过滤，得到晶体和母液，单次取样得到的晶体重 量≥900g，开始放料，放料量为3m³，以3m³/h速度连续进料，进料浓度50波美度；

(2)放料后，每隔2h分别在Oslo连续结晶器的悬浮段、过渡段和清液段用取样器取样 1000mL，取样之后，分别进行过滤，得到晶体和母液，母液返回结晶器内，单次取样得到的 悬浮段、过渡段和清液段的晶体总质量为900g时，检测取样晶体的粒度，并根据检测的悬浮 段、过渡段和清液段的晶体粒度，分别按照以下方式处理：

2.1当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量与悬浮段和过渡段晶粒总质量的比 ＞95％，打开悬浮段的放料阀门进行放料，放料量为3m³；放料之后Oslo连续结晶器液位下 降，关闭悬浮段的放料阀门，打开悬浮段的进料阀门，以3m³/h速度连续进料，且进料量≥ 放料量，进料浓度50波美度；

2.2当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，打开过渡段的放料阀门进行放料， 放料量为3m³，放料后关闭放料阀门，放料之后结晶器液位下降，关闭连续进料阀门，一次 性往清液段内加料3m³，进料浓度50波美度；

2.3当悬浮段与过渡段的晶体粒度在2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 75％～80％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量＞100g，打开蒸汽阀门使蒸汽通过Oslo连续 结结晶器内清液段的蒸汽盘管上的气孔喷出直接细化晶粒，所述的蒸汽的压力为0.3Mpa，使 清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，然后按照步骤2.2进行操作。生产的五水硫代硫酸 钠产品粒径为2mm～3mm占96.1％，产能可以达到22kg/h﹒m³。

实施例2

如图1所示，该五水硫代硫酸钠连续结晶取样器，包括盛料筒6，所述盛料筒6的容积为1L； 所述盛料筒6顶面和底面分别设有进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2，所述进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的直 径为90mm，在盛料筒6内设有上下贯穿并穿过进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的活动杆3，所述活 动杆3上位于进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2的下缘设有可将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭的封闭挡板 5，所述盛料筒6的筒体上设有提绳4，所述活动杆3上连接有提拉绳7。整个取样过程，取 样位置为悬浮段、过渡段和清液段的中间位置。取样时，固定提绳4，将活动杆3向上拉， 使上、下两块封闭挡板5将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭，放入Oslo连续结晶器中，在达到取 样位置时，放下活动杆3，停留5秒后，将活动杆3向上拉，上、下封闭挡板5将进料口Ⅰ1、 进料口Ⅱ2封闭，将取样器从结晶器内取出。

(1)采用Oslo连续结晶器进行结晶五水硫代硫酸钠，所述Oslo连续结晶器总体积在 300m³，所述Oslo连续结晶器分为悬浮段、过渡段和清液段，所述清液段壳体的内壁上设有 蒸汽盘管，所述蒸汽盘管的内壁上均布有气孔；首先将Oslo连续结晶器进满浓度为51波美 度、温度为50℃的硫代硫酸钠料液，然后降温育晶种，育晶过程中在悬浮段用取样器进行取 样，每次取样量为1000mL，然后过滤，得到晶体和母液，单次取样得到的晶体重量≥900g， 开始放料，放料量为3m³，以34m³/h速度连续进料，且进料量≥放料量，进料浓度53波美 度；

(2)放料后，每隔2h分别在Oslo连续结晶器的悬浮段、过渡段和清液段用取样器取样 1000mL，取样之后，分别进行过滤，得到晶体和母液，母液返回结晶器内，单次取样得到的 悬浮段、过渡段和清液段的晶体总质量为900g～1300g时，检测取样晶体的粒度，并根据检 测的悬浮段、过渡段和清液段的晶体粒度，分别按照以下方式处理：

2.1当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量与悬浮段和过渡段晶粒总质量的比 ＞95％，打开悬浮段的放料阀门进行放料，放料量为3m³；放料之后Oslo连续结晶器液位下 降，关闭悬浮段的放料阀门，打开悬浮段的进料阀门，以4m³/h速度连续进料，且进料量≥ 放料量，进料浓度53波美度；

2.2当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，打开过渡段的放料阀门进行放料， 放料量为3m³，放料后关闭放料阀门，放料之后结晶器液位下降，关闭连续进料阀门，一次 性往清液段内加料4m³，进料浓度53波美度；

2.3当悬浮段与过渡段的晶体粒度在2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 75％～80％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量＞100g，打开蒸汽阀门使蒸汽通过Oslo连续 结结晶器内清液段的蒸汽盘管上的气孔喷出直接细化晶粒，所述的蒸汽的压力为0.5Mpa，使 清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，然后按照步骤2.2进行操作。生产的五水硫代硫酸 钠产品粒径为2mm～3mm占95.7％，产能可以达到25kg/h﹒m³。

实施例3

如图1所示，该五水硫代硫酸钠连续结晶取样器，包括盛料筒6，所述盛料筒6的容积为1L； 所述盛料筒6顶面和底面分别设有进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2，所述进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的直 径为85mm，在盛料筒6内设有上下贯穿并穿过进料口Ⅰ1和进料口Ⅱ2的活动杆3，所述活 动杆3上位于进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2的下缘设有可将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭的封闭挡板 5，所述盛料筒6的筒体上设有提绳4，所述活动杆3上连接有提拉绳7。整个取样过程，取 样位置为悬浮段、过渡段和清液段的中间位置。取样时，固定提绳4，将活动杆3向上拉， 使上、下两块封闭挡板5将进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2封闭，放入Oslo连续结晶器中，在达到取 样位置时，放下活动杆3，停留5秒后，将活动杆3向上拉，上、下封闭挡板5将进料口Ⅰ1、 进料口Ⅱ2封闭，将取样器从结晶器内取出。

(1)采用Oslo连续结晶器进行结晶五水硫代硫酸钠，所述Oslo连续结晶器总体积在 250m³，所述Oslo连续结晶器分为悬浮段、过渡段和清液段，所述清液段壳体的内壁上设有 蒸汽盘管，所述蒸汽盘管的内壁上均布有气孔；首先将Oslo连续结晶器进满浓度为49波美 度～51波美度、温度为49℃的硫代硫酸钠料液，然后降温育晶种，育晶过程中在悬浮段用取 样器进行取样，每次取样量为1000mL，然后过滤，得到晶体和母液，单次取样得到的晶体重 量≥900g，开始放料，放料量为3m³，以3.5m³/h速度连续进料，且进料量≥放料量，进料 浓度52波美度；

(2)放料后，每隔2h分别在Oslo连续结晶器的悬浮段、过渡段和清液段用取样器取样 1000mL，取样之后，分别进行过滤，得到晶体和母液，母液返回结晶器内，单次取样得到的 悬浮段、过渡段和清液段的晶体总质量为900g～1300g时，检测取样晶体的粒度，并根据检 测的悬浮段、过渡段和清液段的晶体粒度，分别按照以下方式处理：

2.1当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量与悬浮段和过渡段晶粒总质量的比 ＞95％，打开悬浮段的放料阀门进行放料，放料量为3m³；放料之后Oslo连续结晶器液位下 降，关闭悬浮段的放料阀门，打开悬浮段的进料阀门，以3.5m³/h速度连续进料，且进料量 ≥放料量，进料浓度52波美度；

2.2当悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，打开过渡段的放料阀门进行放料， 放料量为3m³，放料后关闭放料阀门，放料之后结晶器液位下降，关闭连续进料阀门，一次 性往清液段内加料3.5m³，进料浓度52波美度；

2.3当悬浮段与过渡段的晶体粒度在2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶粒总质量的 75％～80％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量＞100g，打开蒸汽阀门使蒸汽通过Oslo连续 结结晶器内清液段的蒸汽盘管上的气孔喷出直接细化晶粒，所述的蒸汽的压力为0.4Mpa，使 清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，然后按照步骤2.2进行操作。

在工业生产中，经步骤(1)育晶种放料后，用取样器每隔2小时分别在清液段、过 渡段、悬浮段取样1000mL，取样后过滤，称重，筛分，结果如表1所示：

表1

时间 第一次 第二次 第三次 第四次 清液段取样量 80 80 60 60 过渡段取样量 190 20 30 84 悬浮段取样量 780 749 868 1067 粒度 2-3mm占80％ 2-3mm占82％ 2-3mm占80％ 2-3mm占83％

如表1每次取样后，悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和过渡段晶 粒总质量的80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，执行步骤2.2的操作； 如此循环操作，这个操作周期可以维持15天左右，结晶机的这种操作会使细晶量减少，2mm 以下的晶体不断长大，直至2m³～3mm晶体粒度占95％以上，此时执行步骤2.1的操作。

然后，继续用取样器每隔2小时分别在清液段、过渡段、悬浮段取样1000mL，取样 后过滤，称重，筛分，结果如表2所示：

表2

时间 第一次 第二次 第三次 第四次 清液段取样量 0 0 0 0 过渡段取样量 0 0 0 0 悬浮段取样量 980 1057 868 1090 粒度 2-3mm占96％ 2-3mm占97％ 2-3mm占96％ 2-3mm占96％

如表2第一次和第二次取样之后，悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量与悬 浮段和过渡段晶粒总质量的比＞95％，执行步骤2.1的操作；第三次取样之后，悬浮段的取样 量＜900g，继续结晶，2h后继续取样，即第四次取样，悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～ 3mm的总质量与悬浮段和过渡段晶粒总质量的比＞95％，执行步骤2.1的操作；如此循环操 作。这种操作会使细晶量逐渐增加，当清液段开始出现细晶。此操作的周期月约为2天～3 天，此操作过程中如发现清液段细晶量超过100g，执行步骤2.3操作。

然后，继续用取样器每隔2小时分别在清液段、过渡段、悬浮段取样1000mL，取样 后过滤，称重，筛分，结果如表3所示：

表3

如表3第一次和第二次取样之后，悬浮段与过渡段的晶体粒度在2mm～3mm的总质量占悬浮 段和过渡段晶粒总质量的75％～80％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量＞100g，执行步骤 2.3操作，第三次取样之后，悬浮段和过渡段的晶体粒度为2mm～3mm的总质量占悬浮段和 过渡段晶粒总质量的80％～95％，且清液段粒径≤1mm的晶粒的重量≤100g，执行步骤2.2 的操作。打开蒸汽阀门使蒸汽通过Oslo连续结结晶器内清液段的蒸汽盘管上的气孔喷出直接 细化晶粒，效果比较显著，一般2h左右即可达到要求。采用该方法，生产的五水硫代硫酸钠 产品粒径为2mm～3mm占95.8％，产能可以达到30kg/h﹒m³。