CN211158668U - 一种板式降膜结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板式降膜结晶器，包括底座，底座上设置结晶腔，结晶腔内设置换热板组，换热板组的上方设置布液装置，布液装置的底部设置多个过流孔，且每个过流孔均位于换热板组的每个换热板的正上方，同时结晶腔内的侧壁上设置进液口和出液口，进液口供原料输送至结晶腔内部，出液口通过内循环泵与布液装置连接，且在内循环泵的作用下，将从进液口流入的原料输送至布液装置，布液装置通过过流孔使原料在换热板组的表面连续流动，同时在结晶腔的侧壁还设置有排液口，排液口供分离提纯后的原料排出。分离提纯后的原料包括废液和成品，随时间的不同，出来的液体不一，而且此装置可靠性强、低运行成本，能耗低。

Description

一种板式降膜结晶器

技术领域

本实用新型涉及多种物质的分离提纯设备领域，尤其涉及一种复合、高效的板式降膜结晶器。

背景技术

现有的分离提纯设备中，大多采用精馏的方式，但是精馏时，成本高，而且高温时，会导致物料的挥发，对设备的耐高温性能要求较高，同时精馏过程中，需要增加额外的溶剂，溶剂会对分离提纯的产品造成污染，而且额外增加了后续的溶剂回收的过程，而且对于同分异构体和热敏性物系，因沸点及热敏性问题，精馏技术难以分离且分离成本很高。

因此本实用新型发明人，针对精馏提纯物质过程要求高，同时成本高的问题，旨在发明一种板式降膜结晶器。

实用新型内容

为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种板式降膜结晶器。

为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种板式降膜结晶器，包括底座，所述底座上设置结晶腔，所述结晶腔内设置换热板组，所述换热板组的上方设置布液装置，所述布液装置的底部设置多个过流孔，且每个所述过流孔均位于所述换热板组的每个换热板的正上方，同时所述结晶腔内的侧壁上设置进液口和出液口，所述进液口供原料输送至结晶腔内部，所述出液口通过内循环泵与布液装置连接，且在所述内循环泵的作用下，将从所述进液口流入的原料输送至布液装置，所述布液装置通过过流孔使原料在换热板组的表面连续流动，同时在所述结晶腔的侧壁还设置有排液口，所述排液口供分离提纯后的原料排出。

优选地，所述换热板组包括多个换热板，且多个所述换热板竖直平行设置，且间隔均匀，且多个所述换热板的下方和上方均通过集管连通，同时所述换热板组的下方的集管设置为介质进口，所述换热板组的上方的集管设置为介质出口，且所述换热板组的内部流动的介质是冷却介质或加热介质。换热板组进行加热或冷却时，根据工艺需要进行。

优选地，所述介质进口和介质出口的部位分别设置温度计，同时在所述出液口的位置也温度计，且三个所述温度计均与控温系统连接，所述控温系统还连接并能控制所述介质进口、介质出口与出液口的流量。通过控温系统来调节换热板的加热或冷却的速度，进而实现并保证结晶的高效。

优选地，所述结晶腔的侧壁还设置有进气口和排气口，所述进气口位于排气口下方，且所述进气口和排气口能供保护气体充满整个结晶腔。保护气体的设计是为了防止原料中的某些成分与空气发生反应，生成副产品。

优选地，所述结晶腔的内部还设置有集液槽，所述集液槽位于换热板组的下方，且所述集液槽呈倾斜设置，且靠近所述排液口的一侧较低。此处较低指的是倾斜方向的较低处，排液口能将集液槽附近的物料进行排出，排出的物料包括废液或提纯之后的产品。

优选地，所述换热板是由两张不锈钢板片叠加在一起，通过激光穿透焊接在一起，在所述换热板上每隔一段距离焊接一道焊缝，两个板片之间通过高压流体进行膨胀而形成内部通道，每两段焊缝间形成一道流通通道。经流体冲压膨胀成型的换热板承压能力高，可靠性强。

本实用新型一种板式降膜结晶器的有益效果是，分离提纯后的原料包括废液和成品，随时间的不同，出来的液体不一，而且此装置可靠性强、低运行成本，能耗低。可广泛应用于共沸物、同系物、同分异构体混合物和热敏物系的分离与提纯。此熔融结晶方法仅为精馏技术能耗10％-30％，结晶过程一般为低温常压操作,即没有物料挥发污染问题,操作简易安全,又对设备材质没有过高要求,因低温腐蚀性下降,可以降低操作成本及固定投资。分级结晶过程不需外加溶剂,即避免了溶剂对产品的污染,又减少了溶剂回收过程。针对同分异构体及热敏性物系,因沸点问题及热敏性问题,若采用精馏技术难以分离且分离成本很高，但能适用于降膜式结晶器，即本装置中从布液装置的过流孔流出的原料成为降膜。

附图说明

图1为板式降膜结晶器的结构示意图。

图2为图1的左上部分的局部放大图。

图3为换热板的轴视图。

图中：

1-底座；2-结晶腔；3-换热板组；4-布液装置；5-内循环泵；6-温度计；7-集液槽；

21-进液口；22-出液口；23-排液口；24-进气口；25-排气口；

31-换热板；32-集管；321-介质进口；322-介质出口；41-过流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1-3所示，本实施例中的一种板式降膜结晶器，包括底座1，底座1上设置结晶腔2，结晶腔2内设置换热板组3，换热板组3的上方设置布液装置4，布液装置4的底部设置多个过流孔41，且每个过流孔41均位于换热板组3的每个换热板31的正上方，同时结晶腔2内的侧壁上设置进液口21和出液口22，进液口21供原料输送至结晶腔2内部，出液口22通过内循环泵5与布液装置4连接，且在内循环泵5的作用下，将从进液口21流入的原料输送至布液装置4，布液装置4通过过流孔41使原料在换热板组3的表面连续流动，同时在结晶腔2的侧壁还设置有排液口23，排液口23供分离提纯后的原料排出。

换热板组3包括多个换热板31，且多个换热板31竖直平行设置，且间隔均匀，且多个换热板31的下方和上方均通过集管32连通，同时换热板组3的下方的集管32设置为介质进口321，换热板组3的上方的集管32设置为介质出口322，且换热板组3的内部流动的介质是冷却介质或加热介质。换热板组3进行加热或冷却时，根据工艺需要进行。

介质进口321和介质出口322的部位分别设置温度计6，同时在出液口22的位置也温度计6，且三个温度计6均与控温系统连接，控温系统还连接并能控制介质进口321、介质出口322与出液口22的流量。通过控温系统来调节换热板31的加热或冷却的速度，进而实现并保证结晶的高效。

结晶腔2的侧壁还设置有进气口24和排气口25，进气口24位于排气口25下方，且进气口24和排气口25能供保护气体充满整个结晶腔2。保护气体的设计是为了防止原料中的某些成分与空气发生反应，生成副产品。

结晶腔2的内部还设置有集液槽7，集液槽7位于换热板组3的下方，且集液槽7呈倾斜设置，且靠近排液口23的一侧较低。排液口23能将集液槽7附近的物料进行排出，排出的物料包括废液或提纯之后的产品。

换热板31是由两张不锈钢板片叠加在一起，通过激光穿透焊接在一起，在换热板31上每隔一段距离焊接一道焊缝，两个板片之间通过高压流体进行膨胀而形成内部通道，每两段焊缝间形成一道流通通道。经流体冲压膨胀成型的换热板31承压能力高，可靠性强。

对于布液装置4部分，本实用新型中并未做过多阐释，因其在本装置的是一种对布液装置4的应用，只要能使原理液成降膜在换热板组3之间流动即可。

本实用新型板式降膜结晶器的有益效果是，分离提纯后的原料包括废液和成品，随时间的不同，出来的液体不一，而且此装置可靠性强、低运行成本，能耗低。可广泛应用于共沸物、同系物、同分异构体混合物和热敏物系的分离与提纯。此熔融结晶方法仅为精馏技术能耗10％-30％，结晶过程一般为低温常压操作,即没有物料挥发污染问题,操作简易安全,又对设备材质没有过高要求,因低温腐蚀性下降,可以降低操作成本及固定投资。分级结晶过程不需外加溶剂,即避免了溶剂对产品的污染,又减少了溶剂回收过程。针对对于同分异构体及热敏性物系,因沸点问题及热敏性问题,若采用精馏技术难以分离且分离成本很高，但能适用于降膜式结晶器，即本装置中从布液装置4的过流孔41流出的原料成为降膜。

综上所述，可以发现在结晶腔2上设置有进液口21、出液口22、排液口23、进气口24和排气口25，基本上的高度关系为，排气口25最高，而且排气口25高于进气口24，进气口24高于进液口21，(同时尽量保证进气口24的高度，防止进液口21进液过多将进气口24堵塞)，进液口21高于出液口22和排液口23，排液口23与出液口22之间，尽量保证排液口23不高于出液口22。此部分的设计，能保证气体保护的同时，也能实现内循环泵5的工作和分离提纯的目的。

本实用新型板式降膜结晶器的操作过程：分为降温结晶、杂液排出、部分熔融、全部熔融。

第一：降温结晶，结晶腔2的进液口21进原料液(原料液是含有多种组分的混合物)，内循环泵5将原料液输送至顶部的布液装置4，通过布液装置4的过流孔41将原料液均匀地从换热板组3之间连续流动，形成降膜。于此同时，换热板组3内流动冷却介质，并同时对流经换热板组3之间的原料液进行逐步降温，降温过程是较为缓慢的(由于降温过程是缓慢的，所以在降温过程中，内循环泵5是一直工作的)，其次，降温过程中通过控温系统来控制温度的变化，确保原料液中高熔点的组分结晶析出(主要在换热板组3的换热板31上进行结晶，当然在处于循环状态下的原料液中也是存在结晶的)；

第二：杂液排出，经过第一步结晶之后的原料液，主要是低熔点的组分形成的杂液，打开排液口23，即可将这部分的杂液排出；

第三，部分熔融，改变换热板组3内部的介质，此过程换为加热介质，同时在换热板组3上结晶的物质受热，升温过程也是较为缓慢的，此时结晶组分中含杂质较多的晶体部分先融解，落入集液槽7，通过倾斜设置的集液槽7和排液口23将其排出；

第四，全部熔融，经过第三步之后，将温度升高，使晶体全部熔融，落入集液槽7内，通过排液口23得到提纯的产品。

其中的基本原理：不同物质的熔点不同，利用控温组件控制温度范围，将某一种物质结晶，当然结晶过程中，不可避免的会有其余物质被同时结晶出，同时剩余混合物液体中基本上不存在这种物质，即降温结晶部分和杂液排出部分的原理阐释；同一种物质的熔点是固定的，一旦被混入其他物质后，混合物的熔点会降低，这是化学常识，通过利用此原理，逐步升温，先将结晶体中含杂质较多的部分融解，再全部融解，两次分别收集，即能得到高纯度的物质，此为部分熔融和全部熔融的原理阐释。

当然，对于部分熔融收集的物质，可进行二次结晶。

对于降温结晶部分的杂液，可以再控制温度并重复上述过程，达到分离和提纯下一种物质的目的。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种板式降膜结晶器，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上设置结晶腔(2)，所述结晶腔(2)内设置换热板组(3)，所述换热板组(3)的上方设置布液装置(4)，所述布液装置(4)的底部设置多个过流孔(41)，且每个所述过流孔(41)均位于所述换热板组(3)的每个换热板(31)的正上方，同时所述结晶腔(2)内的侧壁上设置进液口(21)和出液口(22)，所述进液口(21)供原料输送至结晶腔(2)内部，所述出液口(22)通过内循环泵(5)与布液装置(4)连接，且在所述内循环泵(5)的作用下，将从所述进液口(21)流入的原料输送至布液装置(4)，所述布液装置(4)通过过流孔(41)使原料在换热板组(3)的表面连续流动，同时在所述结晶腔(2)的侧壁还设置有排液口(23)，所述排液口(23)供分离提纯后的原料排出。

2.根据权利要求1所述的一种板式降膜结晶器，其特征在于：所述换热板组(3)包括多个换热板(31)，且多个所述换热板(31)竖直平行设置，且间隔均匀，且多个所述换热板(31)的下方和上方均通过集管(32)连通，同时所述换热板组(3)的下方的集管(32)设置为介质进口(321)，所述换热板组(3)的上方的集管(32)设置为介质出口(322)，且所述换热板组(3)的内部流动的介质是冷却介质或加热介质。

3.根据权利要求2所述的一种板式降膜结晶器，其特征在于：所述介质进口(321)和介质出口(322)的部位分别设置温度计(6)，同时在所述出液口(22)的位置也设置温度计(6)，且三个所述温度计(6)均与控温系统连接，所述控温系统还连接并能控制所述介质进口(321)、介质出口(322)与出液口(22)的流量。

4.根据权利要求1所述的一种板式降膜结晶器，其特征在于：所述结晶腔(2)的侧壁还设置有进气口(24)和排气口(25)，所述进气口(24)位于排气口(25)下方，且所述进气口(24)和排气口(25)能供保护气体充满整个结晶腔(2)。

5.根据权利要求1所述的一种板式降膜结晶器，其特征在于：所述结晶腔(2)的内部还设置有集液槽(7)，所述集液槽(7)位于换热板组(3)的下方，且所述集液槽(7)呈倾斜设置，且靠近所述排液口(23)的一侧较低。

6.根据权利要求1所述的一种板式降膜结晶器，其特征在于：所述换热板(31)是由两张不锈钢板片叠加在一起，通过激光穿透焊接在一起，在所述换热板(31)上每隔一段距离焊接一道焊缝，两个板片之间通过高压流体进行膨胀而形成内部通道，每两段焊缝间形成一道流通通道。

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