CN206008090U - 一种静态板式熔融结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种静态板式熔融结晶器，其结构主要由板束、箱体、上盖、底板、支架、原料液进出口接管及冷热媒介质进出口接管等构成；板片为四边形波纹板，板片与板片之间通过全焊接方式形成板管，构成冷热媒介质的流通通道；板管与板管通过定距装置固定置于箱体内部，构成待提纯原料液的流通通道。箱体内的原料液处于熔融静止状态，通过对冷热媒介质温度的控制实现原料液与杂质的分离，达到提纯的目的。该实用新型具有结构紧凑，操作简单安全，运行成本及能耗低，结晶效率及提纯度高等优点。

Description

一种静态板式熔融结晶器

技术领域

本实用新型属于热交换器设计与制造技术领域，具体涉及一种结构紧凑、提纯度高的静态板式熔融结晶装置。

背景技术

熔融结晶技术是一种重要的分离、纯化及浓缩技术，因其具有高效率、低能耗的特点，被广泛应用于化工中间体、医药中间体、生化制品的精制提纯。其结晶工艺主要包括三个阶段：（1）结晶：通过控制冷媒介质温度，使原料液中的高熔点组分首先结晶析出，形成一个杂质质量分数比初始原料液低的结晶层；（2）部分熔融：通过控制热媒介质温度，使结晶层逐渐受热，含杂质较高的晶体优先熔融下来；（3）全部熔融：将晶体全部融化得到提纯产品。

国内的静态熔融结晶装置是一个内部包含很多平行冷却板片或管束的容器，冷热媒介质在板片（管束）内部循环，原料液处于熔融静止状态在板片（管束）外部积聚，该工艺操作简单、运行成本低、换热效果好，但静态管式结晶器相较于静态板式结晶器而言占地面积大、换热效果较差，因此常见的静态熔融结晶器以板式居多。

目前，国内外静态板式熔融结晶器的板片成型普遍采用先焊接后水压（气压）鼓胀成型的工艺，该工艺具有生产周期短、节省制造模具费用的优势，但是板片成型合格率低，波纹的精度及分布均匀性难以保证，大大降低了板片的使用寿命。同时，板片成型前的波纹底部焊接方式多为手工焊，焊接量大、焊接速度慢、效果差，增加了制造成本。

传统的静态板式熔融结晶器的板管与集合管之间采用全焊接方式连接，在实际使用过程中，一旦板片内部发生堵塞或泄露，维修极不方便，通常只能采用切割的方式将板管取下维修，维修后的组装焊接过程又十分繁琐。

因此，为了解决静态板式熔融结晶器成型精度差、制造成本高及维修困难等问题，改进板片成型及焊接工艺并开发一种易于拆卸的结晶装置势在必行。

实用新型内容

本实用新型目的在于对现有静态板式熔融结晶器的工艺及结构进行改进，提供一种结构紧凑简单、提纯度及换热效率高、易于维修的静态板式熔融结晶器。

为此，所采用的技术方案为：

一种静态板式熔融结晶器，包括板束、箱体、上盖、底板、支架、原料液进出口接管及冷热媒介质进出口接管等，其特征在于：板片与板片之间通过全焊接方式形成板管，构成冷热媒介质的流通通道；板管与板管通过定距装置固定，并置于箱体内部，构成待提纯原料液的流通通道；板管通过集合管与位于上盖的冷热媒进出口接管连接；待提纯原料液通过位于上盖的进口和位于底板的出口实现循环结晶操作；箱体四周设置保温层，从而形成静态板式熔融结晶器。

所述板管的板片为四边形波纹板，波纹形状为窝形、方形或条形，板片的波纹采用模压成型方式。

所述窝形或方形波纹采用三角形或正方形布置。

所述板管中间波纹接触部位全部采用激光焊接，板管四周采用电阻焊加氩弧焊或电阻焊加激光焊。

所述板管上部两端均伸出接管，与集合管分管通过快速接头方式连接，每个板管可单独拆卸更换。

板管内部设置多流程结构，多流程分程底部采用激光焊接。

所述底板倾斜布置，与水平方向倾角在5°以内。

本实用新型取得的有益效果：

1. 板片波纹由传统的水压（气压）鼓胀成型改进为模压成型，保证成型精度，使结晶过程中结晶层分布更均匀；同时由于波纹的存在，使得冷热媒介质在较低流速下产生湍流，增大了传热效果，同时湍流在一定程度上可有效降低板片的结垢速率；

2. 板片上设置多流程结构，程数根据具体换热情况进行调节，进一步提高板片传热效率，提纯效率及提纯度高；同时保证冷热媒介质在整张板管内部均匀分布；

3. 板管采用全焊接式，板管上的波纹底部采用激光焊接，四周采用电阻焊加氩弧焊或激光焊，人工操作少，大大提高焊接速度，同时提高了板束的耐压及耐腐蚀性；由于设备为完全密封结构，可有效防止原料液及冷热媒介质的泄露，安全环保；

4. 板管伸出的接管与集合管分管通过快速接头方式连接，板管可单独拆卸更换，方便维修，一旦发现泄露或堵塞，只需断开接头，取下相应板管维修即可；

5. 设备箱体及上盖处通过设置温度和液位仪表开关，对冷热媒介质和原料液的温度、液位进行自动控制，结晶可靠性高、操作方便安全；

6. 箱体底部的底板采用倾斜布置，有助于残液及提纯产品排出。

本实用新型同样适用于热敏及高粘度产品。

附图说明

图1为本实用新型整体结构主视图；

图2为本实用新型整体结构左视图；

图3为本实用新型整体结构俯视图；

图4为本实用新型支架俯视图；

图5a为本实用新型一种窝形波纹布置图；

图5b为本实用新型另一种窝形波纹布置图；

图6为图1中Ⅰ部放大示意图；

图7为图1中Ⅱ部放大示意图；

图8为图1中Ⅲ部放大示意图。

图中：1.液位开关口、2.冷热媒介质进口接管、3.仪表温度计口、4.原料液进口、5.冷热媒介质出口接管、6.废气空口、7.上盖板、8.箱体、9.板束、10.支架、11.底板、12.原料液出口、13.液位计口、14.保温层、15.集合管、16.板管接管、17.分程及波纹接触底部采用激光焊接、18.波纹底部接触部位激光焊接。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型及其有益效果进一步说明。

如附图1、2、3所示，一种静态板式熔融结晶器主要包括上盖板7、箱体8、板束9、支架10、底板11、原料液进出口接管4、12及冷热媒介质进出口接管2、5。所述板束9采用四边形波纹板片，板片波纹由模压成型，波纹类型根据具体原料液类型进行选择，可为方形、窝形、条形或是其他类型，其中方形或窝形波纹的布置方式可为三角形或四边形，如附图5a、5b所示；板片材质及粗糙度应根据原料液结晶程度及物性参数进行确定。板片内部设置长条凹槽，该凹槽与板片波纹同时压制成型，两板片组对后形成多流程结构。两张波纹板片通过焊接组对在一起，形成冷热媒介质的流通通道。为保证介质不发生泄漏，板管采用全焊接式，焊接方式为四周电阻焊加手工氩弧焊或电阻焊加激光焊，板管上的波纹接触底部及多流程的分程凹槽处均采用激光焊接，通过引入激光焊接工艺，提高了板管的承压及耐腐蚀性能，同时对于复杂板型，可大大提高焊接速度，降低成本。组对后的板管间通过定距装置进行无触点固定，置于箱体8内部，该定距装置成梳状，位于板束两端，使各板管等间距布置，同时在工作状态下起到维持间距的作用。板管间及箱体内部构成原料液的流通通道，原料液处于熔融静止状态，在板管外表面实现结晶提纯。由于板片上存在波纹及内部的多流程结构设置，可使冷热媒介质在较低流速下达到湍流状态，提高传热系数，并可有效降低板管内外的结垢速率。

所述上盖板7采用法兰型式与箱体连接，如附图6所示，生产过程中如出现故障，可打开上盖板取出板束，对其进行维修。上盖板设置多条筋板，用于增加盖板强度。同时设置废气空口，一旦原料液在结晶过程中产生废气及时排出，保证生产运行安全。箱体四周还设置保温层14，确保环境温度变化对箱体内部结晶过程影响降低到最小。

所述冷热媒介质进口接管2、5位于上盖板左右两侧，接管与上盖板连接方式如附图7所示，冷热媒介质进口接管2通过入口集合管将冷热媒介质均匀分配到各个板管内部，经过多流程通道实现均匀换热后，通过出口集合管进入冷热媒介质出口接管5排出。集合管15分支出的接管与相应板管接管16通过标准件快速接头方式进行连接，如附图8所示，一旦某一板管发生泄漏或堵塞，只需断开接头，将板管取下进行维修即可，大大降低了维修成本。

所述仪表温度计3位于上盖板冷热媒介质进出口接管2、5旁，用于测量冷热媒介质进出口温度，生产过程中为保证结晶工序顺利进行，需对冷热媒温度进行精确控制，进出口温度要控制在较小范围内，否则影响结晶效率及提纯率；所述液位计口13位于箱体一侧上下端，用于获取箱体内原料液液位高度，液位过低或过高都会触发位于上盖板的液位开关1，按照相应指令继续或停止注入原料液。通过设置上述仪表可保证整个生产过程可控。

所述底板11采用倾斜结构，与水平方向倾角在5°以内，即原料液出口接管12位于低位，有利于残液及提纯后产品的回收。

如附图4所示，支架10通过地脚螺栓固定，功能是承载整台设备自重，给其提供支撑。支架可采用碳钢材料。

箱体钢板的长宽、厚度以及板束板片的长宽、厚度等参数，冷热媒介质在板管内部的流程数，可根据实际需要进行调整。整台设备为完全密闭结构，保证了整个生产过程安全可靠。

本实用新型工作全过程包括结晶、发汗、全部熔融三个工序：

原料液注入到静态板式熔融结晶器箱体内，浸没换热板束。低于料液熔点的冷却介质通入板束内部，与板束外部料液进行换热。伴随着结晶的进行，供给到结晶器的冷却介质的入口温度缓缓降低，在得到规定量的晶体后结束结晶工序。

将温度略高于晶体熔融点的加热介质按一定流量通入板束内部，对板束外部的料液晶体进行加热，并按一定速率升温，将料液晶体按照一定比例部分熔融，使得存在于料液晶体间或晶体表面的杂质被除去，并将得到的熔融液和之前结晶工序中残留母液排出结晶器

将供给到板束内部的加热介质继续升温，将板束外部料液晶体全部熔化。通过上述工序最终得到比原料液纯度更高的精制料液，达到提纯的目的。

Claims (7)

1.一种静态板式熔融结晶器，包括板束、箱体、上盖、底板、支架、原料液进出口接管及冷热媒介质进出口接管等，其特征在于：板片与板片之间通过全焊接方式形成板管（9），构成冷热媒介质的流通通道；板管与板管通过定距装置固定，并置于箱体（8）内部，构成待提纯原料液的流通通道；板管通过集合管与位于上盖（7）的冷热媒进出口接管（2、5）连接；待提纯原料液通过位于上盖的进口和位于底板的出口实现原料液循环结晶操作；箱体四周设置保温层，从而形成静态板式熔融结晶器。

2.如权利要求1所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：所述板管（9）的板片为四边形波纹板，波纹形状为窝形、方形或条形，板片的波纹采用模压成型方式。

3.如权利要求2所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：所述窝形或方形波纹采用三角形或正方形布置。

4.如权利要求2所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：所述板管（9）中间波纹接触部位全部采用激光焊接，板管四周采用电阻焊加氩弧焊或电阻焊加激光焊。

5.如权利要求2所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：所述板管（9）上部两端均伸出接管（16），与集合管分管通过快速接头方式连接，每个板管可单独拆卸更换。

6.如权利要求2所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：板管内部设置多流程结构，多流程分程底部采用激光焊接。

7.如权利要求1所述的静态板式熔融结晶器，其特征在于：所述底板（11）倾斜布置，与水平方向倾角在5°以内。