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(tài)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(yī)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(shù)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(yōu)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(tài)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(huán)，原料液處于熔融靜止狀態(tài)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(tài)管式結晶器相較于靜態(tài)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(tài)熔融結晶器以板式居多。

目前，國內外靜態(tài)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(jié)省制造模具費用的優(yōu)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(tǒng)的靜態(tài)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(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程又十分繁瑣。

因此，為了解決靜態(tài)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(fā)一種易于拆卸的結晶裝置勢在必行。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于對現(xiàn)有靜態(tài)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(tài)板式熔融結晶器。

為此，所采用的技術方案為：

一種靜態(tài)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(xiàn)循環(huán)結晶操作；箱體四周設置保溫層，從而形成靜態(tài)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(tǒng)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(shù)根據(jù)具體換熱情況進行調節(jié)，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(huán)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(fā)現(xiàn)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(tài)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(jù)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(jù)原料液結晶程度及物性參數(shù)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(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(tài)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(tài)，在板管外表面實現(xiàn)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(tài)，提高傳熱系數(shù)，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(xiàn)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(huán)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(xiàn)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(fā)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(fā)位于上蓋板的液位開關1，按照相應指令繼續(xù)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(shù)，冷熱媒介質在板管內部的流程數(shù)，可根據(jù)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(fā)汗、全部熔融三個工序：

原料液注入到靜態(tài)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(guī)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(xù)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。