本實(shí)用新型屬于熱交換器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊、提純度高的靜態(tài)板式熔融結(jié)晶裝置。

背景技術(shù)：

熔融結(jié)晶技術(shù)是一種重要的分離、純化及濃縮技術(shù)，因其具有高效率、低能耗的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工中間體、醫(yī)藥中間體、生化制品的精制提純。其結(jié)晶工藝主要包括三個(gè)階段：（1）結(jié)晶：通過(guò)控制冷媒介質(zhì)溫度，使原料液中的高熔點(diǎn)組分首先結(jié)晶析出，形成一個(gè)雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比初始原料液低的結(jié)晶層；（2）部分熔融：通過(guò)控制熱媒介質(zhì)溫度，使結(jié)晶層逐漸受熱，含雜質(zhì)較高的晶體優(yōu)先熔融下來(lái)；（3）全部熔融：將晶體全部融化得到提純產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)的靜態(tài)熔融結(jié)晶裝置是一個(gè)內(nèi)部包含很多平行冷卻板片或管束的容器，冷熱媒介質(zhì)在板片（管束）內(nèi)部循環(huán)，原料液處于熔融靜止?fàn)顟B(tài)在板片（管束）外部積聚，該工藝操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、換熱效果好，但靜態(tài)管式結(jié)晶器相較于靜態(tài)板式結(jié)晶器而言占地面積大、換熱效果較差，因此常見(jiàn)的靜態(tài)熔融結(jié)晶器以板式居多。

目前，國(guó)內(nèi)外靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器的板片成型普遍采用先焊接后水壓（氣壓）鼓脹成型的工藝，該工藝具有生產(chǎn)周期短、節(jié)省制造模具費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)，但是板片成型合格率低，波紋的精度及分布均勻性難以保證，大大降低了板片的使用壽命。同時(shí)，板片成型前的波紋底部焊接方式多為手工焊，焊接量大、焊接速度慢、效果差，增加了制造成本。

傳統(tǒng)的靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器的板管與集合管之間采用全焊接方式連接，在實(shí)際使用過(guò)程中，一旦板片內(nèi)部發(fā)生堵塞或泄露，維修極不方便，通常只能采用切割的方式將板管取下維修，維修后的組裝焊接過(guò)程又十分繁瑣。

因此，為了解決靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器成型精度差、制造成本高及維修困難等問(wèn)題，改進(jìn)板片成型及焊接工藝并開(kāi)發(fā)一種易于拆卸的結(jié)晶裝置勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于對(duì)現(xiàn)有靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器的工藝及結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、提純度及換熱效率高、易于維修的靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器。

為此，所采用的技術(shù)方案為：

一種靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器，包括板束、箱體、上蓋、底板、支架、原料液進(jìn)出口接管及冷熱媒介質(zhì)進(jìn)出口接管等，其特征在于：板片與板片之間通過(guò)全焊接方式形成板管，構(gòu)成冷熱媒介質(zhì)的流通通道；板管與板管通過(guò)定距裝置固定，并置于箱體內(nèi)部，構(gòu)成待提純?cè)弦旱牧魍ㄍǖ溃话骞芡ㄟ^(guò)集合管與位于上蓋的冷熱媒進(jìn)出口接管連接；待提純?cè)弦和ㄟ^(guò)位于上蓋的進(jìn)口和位于底板的出口實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)晶操作；箱體四周設(shè)置保溫層，從而形成靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器。

所述板管的板片為四邊形波紋板，波紋形狀為窩形、方形或條形，板片的波紋采用模壓成型方式。

所述窩形或方形波紋采用三角形或正方形布置。

所述板管中間波紋接觸部位全部采用激光焊接，板管四周采用電阻焊加氬弧焊或電阻焊加激光焊。

所述板管上部?jī)啥司斐鼋庸?，與集合管分管通過(guò)快速接頭方式連接，每個(gè)板管可單獨(dú)拆卸更換。

板管內(nèi)部設(shè)置多流程結(jié)構(gòu)，多流程分程底部采用激光焊接。

所述底板傾斜布置，與水平方向傾角在5°以?xún)?nèi)。

本實(shí)用新型取得的有益效果：

1. 板片波紋由傳統(tǒng)的水壓（氣壓）鼓脹成型改進(jìn)為模壓成型，保證成型精度，使結(jié)晶過(guò)程中結(jié)晶層分布更均勻；同時(shí)由于波紋的存在，使得冷熱媒介質(zhì)在較低流速下產(chǎn)生湍流，增大了傳熱效果，同時(shí)湍流在一定程度上可有效降低板片的結(jié)垢速率；

2. 板片上設(shè)置多流程結(jié)構(gòu)，程數(shù)根據(jù)具體換熱情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高板片傳熱效率，提純效率及提純度高；同時(shí)保證冷熱媒介質(zhì)在整張板管內(nèi)部均勻分布；

3. 板管采用全焊接式，板管上的波紋底部采用激光焊接，四周采用電阻焊加氬弧焊或激光焊，人工操作少，大大提高焊接速度，同時(shí)提高了板束的耐壓及耐腐蝕性；由于設(shè)備為完全密封結(jié)構(gòu)，可有效防止原料液及冷熱媒介質(zhì)的泄露，安全環(huán)保；

4. 板管伸出的接管與集合管分管通過(guò)快速接頭方式連接，板管可單獨(dú)拆卸更換，方便維修，一旦發(fā)現(xiàn)泄露或堵塞，只需斷開(kāi)接頭，取下相應(yīng)板管維修即可；

5. 設(shè)備箱體及上蓋處通過(guò)設(shè)置溫度和液位儀表開(kāi)關(guān)，對(duì)冷熱媒介質(zhì)和原料液的溫度、液位進(jìn)行自動(dòng)控制，結(jié)晶可靠性高、操作方便安全；

6. 箱體底部的底板采用傾斜布置，有助于殘液及提純產(chǎn)品排出。

本實(shí)用新型同樣適用于熱敏及高粘度產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)左視圖；

圖3為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型支架俯視圖；

圖5a為本實(shí)用新型一種窩形波紋布置圖；

圖5b為本實(shí)用新型另一種窩形波紋布置圖；

圖6為圖1中Ⅰ部放大示意圖；

圖7為圖1中Ⅱ部放大示意圖；

圖8為圖1中Ⅲ部放大示意圖。

圖中：1.液位開(kāi)關(guān)口、2.冷熱媒介質(zhì)進(jìn)口接管、3.儀表溫度計(jì)口、4.原料液進(jìn)口、5.冷熱媒介質(zhì)出口接管、6.廢氣空口、7.上蓋板、8.箱體、9.板束、10.支架、11.底板、12.原料液出口、13.液位計(jì)口、14.保溫層、15.集合管、16.板管接管、17.分程及波紋接觸底部采用激光焊接、18.波紋底部接觸部位激光焊接。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型及其有益效果進(jìn)一步說(shuō)明。

如附圖1、2、3所示，一種靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器主要包括上蓋板7、箱體8、板束9、支架10、底板11、原料液進(jìn)出口接管4、12及冷熱媒介質(zhì)進(jìn)出口接管2、5。所述板束9采用四邊形波紋板片，板片波紋由模壓成型，波紋類(lèi)型根據(jù)具體原料液類(lèi)型進(jìn)行選擇，可為方形、窩形、條形或是其他類(lèi)型，其中方形或窩形波紋的布置方式可為三角形或四邊形，如附圖5a、5b所示；板片材質(zhì)及粗糙度應(yīng)根據(jù)原料液結(jié)晶程度及物性參數(shù)進(jìn)行確定。板片內(nèi)部設(shè)置長(zhǎng)條凹槽，該凹槽與板片波紋同時(shí)壓制成型，兩板片組對(duì)后形成多流程結(jié)構(gòu)。兩張波紋板片通過(guò)焊接組對(duì)在一起，形成冷熱媒介質(zhì)的流通通道。為保證介質(zhì)不發(fā)生泄漏，板管采用全焊接式，焊接方式為四周電阻焊加手工氬弧焊或電阻焊加激光焊，板管上的波紋接觸底部及多流程的分程凹槽處均采用激光焊接，通過(guò)引入激光焊接工藝，提高了板管的承壓及耐腐蝕性能，同時(shí)對(duì)于復(fù)雜板型，可大大提高焊接速度，降低成本。組對(duì)后的板管間通過(guò)定距裝置進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)固定，置于箱體8內(nèi)部，該定距裝置成梳狀，位于板束兩端，使各板管等間距布置，同時(shí)在工作狀態(tài)下起到維持間距的作用。板管間及箱體內(nèi)部構(gòu)成原料液的流通通道，原料液處于熔融靜止?fàn)顟B(tài)，在板管外表面實(shí)現(xiàn)結(jié)晶提純。由于板片上存在波紋及內(nèi)部的多流程結(jié)構(gòu)設(shè)置，可使冷熱媒介質(zhì)在較低流速下達(dá)到湍流狀態(tài)，提高傳熱系數(shù)，并可有效降低板管內(nèi)外的結(jié)垢速率。

所述上蓋板7采用法蘭型式與箱體連接，如附圖6所示，生產(chǎn)過(guò)程中如出現(xiàn)故障，可打開(kāi)上蓋板取出板束，對(duì)其進(jìn)行維修。上蓋板設(shè)置多條筋板，用于增加蓋板強(qiáng)度。同時(shí)設(shè)置廢氣空口，一旦原料液在結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生廢氣及時(shí)排出，保證生產(chǎn)運(yùn)行安全。箱體四周還設(shè)置保溫層14，確保環(huán)境溫度變化對(duì)箱體內(nèi)部結(jié)晶過(guò)程影響降低到最小。

所述冷熱媒介質(zhì)進(jìn)口接管2、5位于上蓋板左右兩側(cè)，接管與上蓋板連接方式如附圖7所示，冷熱媒介質(zhì)進(jìn)口接管2通過(guò)入口集合管將冷熱媒介質(zhì)均勻分配到各個(gè)板管內(nèi)部，經(jīng)過(guò)多流程通道實(shí)現(xiàn)均勻換熱后，通過(guò)出口集合管進(jìn)入冷熱媒介質(zhì)出口接管5排出。集合管15分支出的接管與相應(yīng)板管接管16通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件快速接頭方式進(jìn)行連接，如附圖8所示，一旦某一板管發(fā)生泄漏或堵塞，只需斷開(kāi)接頭，將板管取下進(jìn)行維修即可，大大降低了維修成本。

所述儀表溫度計(jì)3位于上蓋板冷熱媒介質(zhì)進(jìn)出口接管2、5旁，用于測(cè)量冷熱媒介質(zhì)進(jìn)出口溫度，生產(chǎn)過(guò)程中為保證結(jié)晶工序順利進(jìn)行，需對(duì)冷熱媒溫度進(jìn)行精確控制，進(jìn)出口溫度要控制在較小范圍內(nèi)，否則影響結(jié)晶效率及提純率；所述液位計(jì)口13位于箱體一側(cè)上下端，用于獲取箱體內(nèi)原料液液位高度，液位過(guò)低或過(guò)高都會(huì)觸發(fā)位于上蓋板的液位開(kāi)關(guān)1，按照相應(yīng)指令繼續(xù)或停止注入原料液。通過(guò)設(shè)置上述儀表可保證整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可控。

所述底板11采用傾斜結(jié)構(gòu)，與水平方向傾角在5°以?xún)?nèi)，即原料液出口接管12位于低位，有利于殘液及提純后產(chǎn)品的回收。

如附圖4所示，支架10通過(guò)地腳螺栓固定，功能是承載整臺(tái)設(shè)備自重，給其提供支撐。支架可采用碳鋼材料。

箱體鋼板的長(zhǎng)寬、厚度以及板束板片的長(zhǎng)寬、厚度等參數(shù)，冷熱媒介質(zhì)在板管內(nèi)部的流程數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。整臺(tái)設(shè)備為完全密閉結(jié)構(gòu)，保證了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程安全可靠。

本實(shí)用新型工作全過(guò)程包括結(jié)晶、發(fā)汗、全部熔融三個(gè)工序：

原料液注入到靜態(tài)板式熔融結(jié)晶器箱體內(nèi)，浸沒(méi)換熱板束。低于料液熔點(diǎn)的冷卻介質(zhì)通入板束內(nèi)部，與板束外部料液進(jìn)行換熱。伴隨著結(jié)晶的進(jìn)行，供給到結(jié)晶器的冷卻介質(zhì)的入口溫度緩緩降低，在得到規(guī)定量的晶體后結(jié)束結(jié)晶工序。

將溫度略高于晶體熔融點(diǎn)的加熱介質(zhì)按一定流量通入板束內(nèi)部，對(duì)板束外部的料液晶體進(jìn)行加熱，并按一定速率升溫，將料液晶體按照一定比例部分熔融，使得存在于料液晶體間或晶體表面的雜質(zhì)被除去，并將得到的熔融液和之前結(jié)晶工序中殘留母液排出結(jié)晶器

將供給到板束內(nèi)部的加熱介質(zhì)繼續(xù)升溫，將板束外部料液晶體全部熔化。通過(guò)上述工序最終得到比原料液純度更高的精制料液，達(dá)到提純的目的。