CN116173546A - 一种卧式连续结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式连续结晶器，包括结晶器外壳，所述结晶器外壳的顶端安装有顶盖，结晶器外壳的内部等距分布有多个冷却板，结晶器外壳内转动安装有搅拌轴，搅拌轴通过伺服电机驱动转动，搅拌轴的外部安装有搅拌刮除机构；结晶器外壳的两侧分别设有物料进口和物料出口，冷却板中设有第一冷冻水通路，且多个冷却板串联。本发明通过将各个冷却板串联，在冷却板内部设置第一冷冻水通路，通过冷却板将结晶器腔体内物料逐级降温，物料从第一个冷却板位置行成细小晶核，通过各个冷却板依次逐渐降温，下一冷却板温度低于上一级冷却板的温度，晶核在逐渐长大；晶体达到末端物料出口时，已形成晶型，能够有效的提高结晶效率和结晶效果。

Description

一种卧式连续结晶器

技术领域

本发明涉及结晶器技术领域，尤其涉及一种卧式连续结晶器。

背景技术

结晶器主要用于结晶操作，容器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分为蒸发结晶器和冷却结晶器，按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆(即母液和晶体的混合物)循环结晶器，按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。

结晶是一个重要的化工过程，是物质提纯的主要手段之一，众多化工、医药产品及中间产品都是以晶体形态出现的，结晶往往是大规模生产它们的最好又最经济的方法，而结晶就需要结晶器来实现。因此，设置一种结构合理的结晶设备对于需要结晶的化工产品的制备尤为重要。

现有技术中的冷却板式结晶器，主要通过冷却水流经冷却板的方式对热融物料进行降温，使其结晶，现有技术中的结晶器具有以下的问题：

1.现有技术中的结晶器，冷却板在冷却容器中等距排布，每三块冷却板共用一路水，且冷却容器的内壁光洁度不够，导致冷却容器内物料的温度梯度不均匀，导致结晶效果偏差，且会出现严重的结晶结壁现象，结晶难以清理。

2.现有技术中的结晶器仅在冷却板中通入冷冻水，熔融物料在两块冷却板之间的间隔中流动时，物料没法降温冷却，导致结晶效果欠佳，且结晶器的外壳上的冷却夹套为一个整体，冷却夹套与冷却板重合位置造成冷冻水的浪费，且由于结晶器的底端也有冷却夹套，导致底部结晶太厚，影响物料流通。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种卧式连续结晶器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种卧式连续结晶器，包括结晶器外壳，所述结晶器外壳的顶端安装有顶盖，结晶器外壳的内部等距分布有多个冷却板，结晶器外壳内转动安装有搅拌轴，搅拌轴通过伺服电机驱动转动，搅拌轴的外部安装有搅拌刮除机构；

结晶器外壳的两侧分别设有物料进口和物料出口，冷却板中设有第一冷冻水通路，且多个冷却板串联，第一冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳中物料流通方向相反。

优选地，所述冷却板的顶端分别固定有第一进水管和第一出水管，第一进水管和第一出水管的顶端均贯穿顶盖延伸至结晶器外壳的外部，且上一级冷却板的第一出水管和下一级冷却板的第一进水管之间通过串流管串联。

优选地，所述冷却板内设有折流板，冷却板的底端设有物料流通通道，搅拌轴通过物料流通通道贯穿冷却板。

优选地，所述搅拌刮除机构包括搅拌叶片和刮刀，刮刀与冷却板的表面接触，搅拌叶片为U形结构，且搅拌叶片内设有第二冷冻水通路，搅拌轴的两端分别通过旋转接头连接有第二进水管和第二出水管，第二冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳中物料流通方向相反。

优选地，所述搅拌叶片与搅拌轴的轴向之间具有偏转角，偏转角大小为8度到15度。

优选地，所述刮刀上设置有滑动套环，滑动套环套设在搅拌叶片的外部，且滑动套环通过螺栓与搅拌叶片固定。

优选地，所述结晶器外壳的两侧均固定有冷却夹套，冷却夹套内第三冷冻水通路，且多个冷却夹套通过弯管和直管依次串联，且第三冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳中物料流通方向相反。

优选地，所述第一冷冻水通路、第二冷冻水通路和第三冷冻水通路的冷冻水进入时温度与冷冻水排出时温度的差值控制在5-10℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过将各个冷却板串联，在冷却板内部设置第一冷冻水通路，冷冻水从出料端冷却板逐级串联至冷却板，通过冷却板将结晶器腔体内物料逐级降温，相邻两块冷却板之间温差约0.35-0.85℃，通过调节冷冻水流量控制进、出水温差在5-10℃之间，从而控制进料端与出料端的物料行成温度梯度差5-10℃；物料从第一个冷却板位置行成细小晶核，通过各个冷却板依次逐渐降温，下一冷却板温度低于上一级冷却板的温度，晶核在逐渐长大；晶体达到末端物料出口时，已形成晶型，能够有效的提高结晶效率和结晶效果。

2.顶盖内部带有冷却内盘管，冷却盘管内通入冷冻水，将熔融物料中汽化的溶剂冷凝回流至结晶器外壳的内部，保证结晶器外壳内结晶浓度比例不变。

3.搅拌刮除机构包括搅拌叶片和刮刀，刮刀与冷却板的表面接触，刮刀能够跟随搅拌轴转动，从而使得刮刀能够相对于冷却板的表面移动，从而能够将冷却板表现形成的结晶刮除，能够提高冷却板中冷冻水与物料之间的热量交换效率，提高结晶效率

4.通过增设第二冷冻水通路，第二冷冻水通路中的冷冻水流动方向如图所示，通过增设第二冷冻水通路，第二路冷冻水从第二进水管进入到搅拌轴内，搅拌叶片内部空腔通过连通孔与搅拌轴内部连通，第二路冷冻水依次通过各个搅拌叶片，通过搅拌叶片将结晶器腔体内物料逐级降温，能够进一步提高降温效果，提高结晶效率。

5.搅拌叶片与搅拌轴的轴向之间具有偏转角，偏转角大小为度到度，偏转角的设计，能够降低搅拌轴转动时所需要的功率，减小设备负荷，且搅拌轴在转动过程中，搅拌叶片能够给予物料水平流动时的推力，从而能够促进物料在各个冷却板之间流通。

6.刮刀上固定有滑动套环，滑动套环套设在搅拌叶片的外部，且滑动套环通过螺栓与搅拌叶片固定，滑动套环能够在搅拌叶片上水平滑动，从而能够对刮刀与冷却板之间的间距进行微调，从而能够保证刮刀与冷却板间距达到最小，然后再通过螺栓来固定刮刀的位置，从而能够保证刮刀对结晶的刮除效果达到最佳。

7.结晶器外壳的两侧均固定有冷却夹套，冷却夹套内第三冷冻水通路，且多个冷却夹套通过弯管和直管依次串联，且第三冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳中物料流通方向相反，冷却夹套的位置与相邻冷却板之间的间隙对应，从而进一步提高对物料的冷却效果，促进结晶，且冷却夹套的底端是通过弯管连通的，不对结晶器外壳的底端进行冷却，能够避免底部结晶太厚，影响物料流通。

8.当搅拌轴高速转动时，配重块的离心力会推动刮环远离搅拌轴，从而能够将搅拌叶片外部形成的结晶刮除，从而能够提高搅拌叶片对物料的降温效果，当搅拌轴速度慢下来之后，复位弹簧会拉动刮环朝向搅拌轴移动复位，能够通过改变搅拌轴转速的方式来自动的对搅拌叶片外部的结晶进行刮除，使得搅拌叶片对物料的冷却效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中结晶器外壳的剖视图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为本发明的实施例1中冷却板放大剖视图；

图4为本发明的实施例1中各个冷却板的串联示意图；

图5为本发明的实施例2中结晶器外壳的剖视图；

图6为本发明的实施例2第二路冷却水的流通路径示意图；

图7为本发明的实施例2中搅拌叶片与搅拌轴的拼装角度示意图；

图8为本发明的实施例2中搅拌叶片与搅拌轴的拼装示意图；

图9为本发明的实施例3中刮刀与搅拌叶片配合关系示意图；

图10为图9中A位置放大细节图；

图11为本发明的实施例4中冷却夹套安装第一视角示意图；

图12为本发明的实施例4中冷却夹套安装第二视角示意图；

图13为本发明的实施例4中各个冷却夹套串联关系示意图；

图14为本发明的实施例5中搅拌叶片位置放大细节图；

图中：1结晶器外壳、101物料进口、102物料出口、2顶盖、3搅拌轴、301旋转接头、302第二进水管、303第二出水管、304连通孔、4伺服电机、5搅拌刮除机构、501搅拌叶片、502刮刀、503滑动套环、504螺栓、6冷却板、601物料流通通道、602第一进水管、603第一出水管、604串流管、605折流板、7冷却夹套、701过弯管、702直管、8、刮环、801连接板、802配重块、803复位弹簧、804导向杆、805导向套筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1-4，一种卧式连续结晶器，包括结晶器外壳1，结晶器外壳1的顶端安装有顶盖2，结晶器外壳1的内部等距分布有多个冷却板6，结晶器外壳1内转动安装有搅拌轴3，搅拌轴3通过伺服电机4驱动转动，搅拌轴3的外部安装有搅拌刮除机构5，伺服电机4能够带动搅拌轴3转动，搅拌刮除机构5能够搅拌物料和将冷却板6表面结晶刮除，伺服电机4能够变频调节搅拌轴3的转动速度，具体转速根据结晶体悬浮情况进行调节，通过搅拌是让晶体悬浮不沉降；

结晶器外壳1的两侧分别设有物料进口101和物料出口102，冷却板6中设有第一冷冻水通路，且多个冷却板6串联，第一冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳1中物料流通方向相反，冷冻水从出料端冷却板6逐级串联至冷却板6，通过冷却板6将结晶器腔体1内物料逐级降温，相邻两块冷却板6之间温差约0.35-0.85℃，通过调节冷冻水流量控制进、出水温差在5-10℃之间，从而控制进料端与出料端的物料行成温度梯度差5-10℃；物料从第一个冷却板6位置行成细小晶核，通过各个冷却板6依次逐渐降温，下一冷却板6温度低于上一级冷却板6的温度，晶核在逐渐长大；晶体达到末端物料出口102时，已形成晶型，然后通过物料出口102溢流出料，能够有效的提高结晶的效果，结晶器外壳的内壁为镜面抛光(Ra≤0.1μm)，能够防止结晶器外壳的内壁上产生结晶。

顶盖2内部带有冷却内盘管，冷却盘管内通入冷冻水，将熔融物料中汽化的溶剂冷凝回流至结晶器外壳1的内部，保证结晶器外壳1内结晶浓度比例不变。

其中，冷却板6的顶端分别固定有第一进水管602和第一出水管603，第一进水管602和第一出水管603的顶端均贯穿顶盖2延伸至结晶器外壳1的外部，且上一级冷却板6的第一出水管603和下一级冷却板6的第一进水管602之间通过串流管604串联，第一路冷冻水通过串流管604在各个冷却板6之间流动。

其中，冷却板6内设有折流板605，折流板605能够增加冷冻水在冷却板6内部的行程，增加冷却水在冷却板6内部的停留时间，从而提高冷却效果，进而促进结晶，冷却板6的底端设有物料流通通道601，流动中的物料能够通过物料流通通道601穿过冷却板6，搅拌轴3通过物料流通通道601贯穿冷却板6。

实施例2

参照图5-7，实施例与实施例1的区别在于，搅拌刮除机构5包括搅拌叶片501和刮刀502，刮刀502与冷却板6的表面接触，刮刀502能够跟随搅拌轴3转动，从而使得刮刀502能够相对于冷却板6的表面移动，从而能够将冷却板6表现形成的结晶刮除，能够提高冷却板6中冷冻水与物料之间的热量交换效率，提高结晶效率；

搅拌叶片501为U形结构，且搅拌叶片501内设有第二冷路冻水通路，搅拌轴3的两端分别通过旋转接头301连接有第二进水管302和第二出水管303，第二冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳1中物料流通方向相反，第二冷冻水通路中的冷冻水流动方向如图6所示，通过增设第二冷冻水通路，第二路冷冻水从第二进水管302进入到搅拌轴3内，搅拌叶片501内部空腔通过连通孔304与搅拌轴3内部连通，第二路冷冻水依次通过各个搅拌叶片501，通过搅拌叶片501将结晶器腔体1内物料逐级降温，能够进一步提高降温效果，提高结晶效率。

如图7，搅拌叶片501与搅拌轴3的轴向之间具有偏转角，偏转角大小为8度到15度，偏转角的设计，能够降低搅拌轴3转动时所需要的功率，减小设备负荷，且搅拌轴3在转动过程中，搅拌叶片501能够给予物料水平流动时的推力，从而能够促进物料在各个冷却板6中间流通。

实施例3

参照图9-10，本实施例与实施例2的区别在于，刮刀502上设置有滑动套环503，滑动套环503套设在搅拌叶片501的外部，且滑动套环503通过螺栓504与搅拌叶片501固定，滑动套环503能够在搅拌叶片501上水平滑动，从而能够对刮刀502与冷却板6之间的间距进行微调，从而能够保证刮刀502与冷却板6间距达到最小，然后再通过螺栓504来固定刮刀502的位置，从而能够保证刮刀502对结晶的刮除效果达到最佳。

实施例4

参照图11-13，本实施例与实施例2的区别在于，结晶器外壳1的两侧均固定有冷却夹套7，冷却夹套7内第三冷冻水通路，且多个冷却夹套7通过弯管701和直管702依次串联，且第三冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳1中物料流通方向相反，冷却夹套7的位置与相邻冷却板6之间的间隙对应，从而进一步提高对物料的冷却效果，促进结晶，且冷却夹套7的底端是通过弯管701连通的，不对结晶器外壳1的底端进行冷却，能够避免底部结晶太厚，影响物料流通。

其中，通过调节冷冻水的流量，从而控制第一冷冻水通路、第二冷冻水通路和第三冷冻水通路的冷冻水进入时温度与排出时温度差为5-10℃，能够形成进料端与出料端温度梯度差为5-10℃，物料刚进入结晶器外壳1内部时，遇到的冷冻水温度较高，物料到达结晶器外壳1末端时遇到的冷冻水温度较低，从而保证晶核在随着物料流动的过程中逐级长大，最终形成晶型，结晶效果更好。

实施例5

参照图14，本实施例与实施例2的区别在于，搅拌叶片501,搅拌叶片501上活动安装有刮环8，刮环8上固定有水平设置的连接板801，连接板801靠近搅拌轴3的一侧固定有配重块802，配重块802与搅拌轴3之间连接有复位弹簧803，当搅拌轴3高速转动时，配重块802的离心力会推动刮环8远离搅拌轴3，从而能够将搅拌叶片501外部形成的结晶刮除，从而能够提高搅拌叶片501对物料的降温效果，当搅拌轴3速度慢下来之后，复位弹簧803会拉动刮环8朝向搅拌轴3移动复位；

搅拌叶片501与搅拌轴3之间固定有导向杆804，连接板801上固定有导向套筒805，导向套筒805套设在导向杆804的外部，导向套筒805套与导向杆804的滑动配合保证刮环8能够沿着搅拌叶片501的外侧移动，对结晶的刮除效果更好。

工作原理：本发明中，熔融的物料通过物料进口101进入到结晶器外壳1内，熔融的物料自右向左流动，第一路冷冻水、第二路冷冻水和第三路冷冻水均自左向右流动，从而逐级的对熔融的物料进行降温，促进物料的结晶，物料从第一个冷却板6位置行成细小晶核，通过各个冷却板6依次逐渐降温，下一冷却板6温度低于上一级冷却板6的温度，晶核在逐渐长大；晶体达到末端物料出口102时，已形成晶型，然后通过物料出口102溢流出料，能够有效的提高结晶的效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种卧式连续结晶器，包括结晶器外壳(1)，其特征在于：所述结晶器外壳(1)的顶端安装有顶盖(2)，结晶器外壳(1)的内部等距分布有多个冷却板(6)，结晶器外壳(1)内转动安装有搅拌轴(3)，搅拌轴(3)通过伺服电机(4)驱动转动，搅拌轴(3)的外部安装有搅拌刮除机构(5)；

结晶器外壳(1)的两侧分别设有物料进口(101)和物料出口(102)，冷却板(6)中设有第一冷冻水通路，且多个冷却板(6)串联，第一冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳(1)中物料流通方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述冷却板(6)的顶端分别固定有第一进水管(602)和第一出水管(603)，第一进水管(602)和第一出水管(603)的顶端均贯穿顶盖(2)延伸至结晶器外壳(1)的外部，且上一级冷却板(6)的第一出水管(603)和下一级冷却板(6)的第一进水管(602)之间通过串流管(604)串联。

3.根据权利要求2所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述冷却板(6)内设有折流板(605)，冷却板(6)的底端设有物料流通通道(601)，搅拌轴(3)通过物料流通通道(601)贯穿冷却板(6)。

4.根据权利要求1所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述搅拌刮除机构(5)包括搅拌叶片(501)和刮刀(502)，刮刀(502)与冷却板(6)的表面接触，搅拌叶片(501)为U形结构，且搅拌叶片(501)内设有第二冷冻水通路，搅拌轴(3)的两端分别通过旋转接头(301)连接有第二进水管(302)和第二出水管(303)，第二冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳(1)中物料流通方向相反。

5.根据权利要求4所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述搅拌叶片(501)与搅拌轴(3)的轴向之间具有偏转角，偏转角大小为8度到15度。

6.根据权利要求4所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述刮刀(502)上设置有滑动套环(503)，滑动套环(503)套设在搅拌叶片(501)的外部，且滑动套环(503)通过螺栓(504)与搅拌叶片(501)固定。

7.根据权利要求4所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述结晶器外壳(1)的两侧均固定有冷却夹套(7)，冷却夹套(7)内设有第三冷冻水通路，且多个冷却夹套(7)通过弯管(701)和直管(702)依次串联，且第三冷冻水通路的冷冻水流动方向与结晶器外壳(1)中物料流通方向相反。

8.根据权利要求7所述的一种卧式连续结晶器，其特征在于：所述第一冷冻水通路、第二冷冻水通路和第三冷冻水通路的冷冻水进入时温度与冷冻水排出时温度的差值控制在5-10℃。

Images