一種靜態板式熔融結晶器的制作方法

本實用新型屬于熱交換器設計與制造技術領域，具體涉及一種結構緊湊、提純度高的靜態板式熔融結晶裝置。

背景技術：

熔融結晶技術是一種重要的分離、純化及濃縮技術，因其具有高效率、低能耗的特點，被廣泛應用于化工中間體、醫藥中間體、生化制品的精制提純。其結晶工藝主要包括三個階段：（1）結晶：通過控制冷媒介質溫度，使原料液中的高熔點組分首先結晶析出，形成一個雜質質量分數比初始原料液低的結晶層；（2）部分熔融：通過控制熱媒介質溫度，使結晶層逐漸受熱，含雜質較高的晶體優先熔融下來；（3）全部熔融：將晶體全部融化得到提純產品。

國內的靜態熔融結晶裝置是一個內部包含很多平行冷卻板片或管束的容器，冷熱媒介質在板片（管束）內部循環，原料液處于熔融靜止狀態在板片（管束）外部積聚，該工藝操作簡單、運行成本低、換熱效果好，但靜態管式結晶器相較于靜態板式結晶器而言占地面積大、換熱效果較差，因此常見的靜態熔融結晶器以板式居多。

目前，國內外靜態板式熔融結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，該工藝具有生產周期短、節省制造模具費用的優勢，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，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。

傳統的靜態板式熔融結晶器的板管與集合管之間采用全焊接方式連接，在實際使用過程中，一旦板片內部發生堵塞或泄露，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程又十分繁瑣。

因此，為了解決靜態板式熔融結晶器成型精度差、制造成本高及維修困難等問題，改進板片成型及焊接工藝并開發一種易于拆卸的結晶裝置勢在必行。

技術實現要素：

本實用新型目的在于對現有靜態板式熔融結晶器的工藝及結構進行改進，提供一種結構緊湊簡單、提純度及換熱效率高、易于維修的靜態板式熔融結晶器。

為此，所采用的技術方案為：

一種靜態板式熔融結晶器，包括板束、箱體、上蓋、底板、支架、原料液進出口接管及冷熱媒介質進出口接管等，其特征在于：板片與板片之間通過全焊接方式形成板管，構成冷熱媒介質的流通通道；板管與板管通過定距裝置固定，并置于箱體內部，構成待提純原料液的流通通道；板管通過集合管與位于上蓋的冷熱媒進出口接管連接；待提純原料液通過位于上蓋的進口和位于底板的出口實現循環結晶操作；箱體四周設置保溫層，從而形成靜態板式熔融結晶器。

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。

所述板管上部兩端均伸出接管，與集合管分管通過快速接頭方式連接，每個板管可單獨拆卸更換。

板管內部設置多流程結構，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°以內。

本實用新型取得的有益效果：

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

2. 板片上設置多流程結構，程數根據具體換熱情況進行調節，進一步提高板片傳熱效率，提純效率及提純度高；同時保證冷熱媒介質在整張板管內部均勻分布；

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，同時提高了板束的耐壓及耐腐蝕性；由于設備為完全密封結構，可有效防止原料液及冷熱媒介質的泄露，安全環保；

4. 板管伸出的接管與集合管分管通過快速接頭方式連接，板管可單獨拆卸更換，方便維修，一旦發現泄露或堵塞，只需斷開接頭，取下相應板管維修即可；

5. 設備箱體及上蓋處通過設置溫度和液位儀表開關，對冷熱媒介質和原料液的溫度、液位進行自動控制，結晶可靠性高、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品排出。

本實用新型同樣適用于熱敏及高粘度產品。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構主視圖；

圖2為本實用新型整體結構左視圖；

圖3為本實用新型整體結構俯視圖；

圖4為本實用新型支架俯視圖；

圖5a為本實用新型一種窩形波紋布置圖；

圖5b為本實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.液位開關口、2.冷熱媒介質進口接管、3.儀表溫度計口、4.原料液進口、5.冷熱媒介質出口接管、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。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型及其有益效果進一步說明。

如附圖1、2、3所示，一種靜態板式熔融結晶器主要包括上蓋板7、箱體8、板束9、支架10、底板11、原料液進出口接管4、12及冷熱媒介質進出口接管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，波紋類型根據具體原料液類型進行選擇，可為方形、窩形、條形或是其他類型，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；板片材質及粗糙度應根據原料液結晶程度及物性參數進行確定。板片內部設置長條凹槽，該凹槽與板片波紋同時壓制成型，兩板片組對后形成多流程結構。兩張波紋板片通過焊接組對在一起，形成冷熱媒介質的流通通道。為保證介質不發生泄漏，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，通過引入激光焊接工藝，提高了板管的承壓及耐腐蝕性能，同時對于復雜板型，可大大提高焊接速度，降低成本。組對后的板管間通過定距裝置進行無觸點固定，置于箱體8內部，該定距裝置成梳狀，位于板束兩端，使各板管等間距布置，同時在工作狀態下起到維持間距的作用。板管間及箱體內部構成原料液的流通通道，原料液處于熔融靜止狀態，在板管外表面實現結晶提純。由于板片上存在波紋及內部的多流程結構設置，可使冷熱媒介質在較低流速下達到湍流狀態，提高傳熱系數，并可有效降低板管內外的結垢速率。

所述上蓋板7采用法蘭型式與箱體連接，如附圖6所示，生產過程中如出現故障，可打開上蓋板取出板束，對其進行維修。上蓋板設置多條筋板，用于增加蓋板強度。同時設置廢氣空口，一旦原料液在結晶過程中產生廢氣及時排出，保證生產運行安全。箱體四周還設置保溫層14，確保環境溫度變化對箱體內部結晶過程影響降低到最小。

所述冷熱媒介質進口接管2、5位于上蓋板左右兩側，接管與上蓋板連接方式如附圖7所示，冷熱媒介質進口接管2通過入口集合管將冷熱媒介質均勻分配到各個板管內部，經過多流程通道實現均勻換熱后，通過出口集合管進入冷熱媒介質出口接管5排出。集合管15分支出的接管與相應板管接管16通過標準件快速接頭方式進行連接，如附圖8所示，一旦某一板管發生泄漏或堵塞，只需斷開接頭，將板管取下進行維修即可，大大降低了維修成本。

所述儀表溫度計3位于上蓋板冷熱媒介質進出口接管2、5旁，用于測量冷熱媒介質進出口溫度，生產過程中為保證結晶工序順利進行，需對冷熱媒溫度進行精確控制，進出口溫度要控制在較小范圍內，否則影響結晶效率及提純率；所述液位計口13位于箱體一側上下端，用于獲取箱體內原料液液位高度，液位過低或過高都會觸發位于上蓋板的液位開關1，按照相應指令繼續或停止注入原料液。通過設置上述儀表可保證整個生產過程可控。

所述底板11采用傾斜結構，與水平方向傾角在5°以內，即原料液出口接管12位于低位，有利于殘液及提純后產品的回收。

如附圖4所示，支架10通過地腳螺栓固定，功能是承載整臺設備自重，給其提供支撐。支架可采用碳鋼材料。

箱體鋼板的長寬、厚度以及板束板片的長寬、厚度等參數，冷熱媒介質在板管內部的流程數，可根據實際需要進行調整。整臺設備為完全密閉結構，保證了整個生產過程安全可靠。

本實用新型工作全過程包括結晶、發汗、全部熔融三個工序：

原料液注入到靜態板式熔融結晶器箱體內，浸沒換熱板束。低于料液熔點的冷卻介質通入板束內部，與板束外部料液進行換熱。伴隨著結晶的進行，供給到結晶器的冷卻介質的入口溫度緩緩降低，在得到規定量的晶體后結束結晶工序。

將溫度略高于晶體熔融點的加熱介質按一定流量通入板束內部，對板束外部的料液晶體進行加熱，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被除去，并將得到的熔融液和之前結晶工序中殘留母液排出結晶器

將供給到板束內部的加熱介質繼續升溫，將板束外部料液晶體全部熔化。通過上述工序最終得到比原料液純度更高的精制料液，達到提純的目的。