一种降膜结晶管及降膜结晶器

摘要

本实用新型属于结晶设备技术领域，具体涉及一种降膜结晶管及降膜结晶器。当采用内壁结晶时，所述降膜结晶管的内壁设置有若干用于使物料分流的导流凸台；当采用外壁结晶时，所述降膜结晶管的外壁设置有若干用于使物料分流的导流凸台，降膜结晶管使用时，导流凸台的纵向截面上部呈上窄下宽的形状。本实用新型中，导流凸台对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；左右相邻导流凸台之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够有效支撑并卡住结晶，防止结晶脱落。

说明书

技术领域

本实用新型属于结晶设备技术领域，特别是涉及一种降膜结晶管及降膜结晶器。

背景技术

降膜结晶是指熔融混合物在垂直的结晶器管壁上以薄膜形式下降，并在管壁上结晶析出的过程。降膜结晶是一种新型分离提纯技术，广泛应用于沸点相近的同系物、同分异构体、热敏性物质的分离提纯等领域。降膜结晶分离过程主要包括降膜结晶、部分熔融(俗称“发汗”和熔化)三个步骤。结晶过程中，结晶层间不可避免地会有一些杂质含量较高而熔点较低的溶液被结晶出来，降低了结晶的纯度。对晶层缓慢加热，晶层受热后部分熔化发汗，熔化汗液中的物质重新分配、富集。含较多杂质的汗液在传热和传质过程中逐步向晶层外排出，从而提高了晶层的纯度。

降膜结晶管是降膜结晶过程中用到的重要元器件。然而，现有的降膜结晶管在使用过程中，物料或冷热媒介以膜状形式流动时，易在重力作用下呈径向聚集趋势，使物料或冷热媒介分布不均，降低了换热效率，且呈现出结晶厚度不均现象，进一步影响了传热效率，增加了结晶和/或熔融过程的时间，不利于降低能耗；其次，现有的结晶管普遍采用管内结晶方式，结晶空间有限，不利于提高生产效率，且晶层厚度不均造成的堵塞现象及径向聚集不利于连续工业化生产；再者，晶层厚度增加后物料重量增加，存在自上而下的冲击力，这种冲击力易使结晶从管壁脱落并重新熔化至物料中，增加了结晶时间和能量损耗，体积较大的结晶脱落时甚至会造成堵塞现象，同时会使结晶包裹杂质，降低了产品的纯度，并且，被堵塞的降膜结晶管在发汗操作过程中无法及时排出发汗液，进一步降低了产品的纯度；此外，发汗过程中，热媒使结晶温度上升至略低于产品熔点时出现发汗液，发汗液出现在管壁时也易使结晶掉落，堵塞结晶管，一方面不易排出发汗液，影响产品纯度，另一方面结晶掉入发汗液后部分融化并随之排出，影响产品的收率。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种降膜结晶管及降膜结晶器，用于解决采用现有的降膜结晶管分离提纯，换热效率低、能耗高、结晶厚度不均、不利于连续工业化生产、堵塞管道、纯度低、收率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，第一个方面，本实用新型提供一种降膜结晶管，当采用内壁结晶时，所述降膜结晶管的内壁设置有若干用于使物料分流的导流凸台；当采用外壁结晶时，所述降膜结晶管的外壁设置有若干用于使物料分流的导流凸台，所述降膜结晶管使用时，所述导流凸台的纵向截面上部呈上窄下宽的形状。

可选地，所有导流凸台均匀分布于所述降膜结晶管的内壁或外壁上。

可选地，竖直方向上相邻的两个导流凸台交错设置。

可选地，当采用内壁结晶时，所述降膜结晶管的内壁还设置有防滑纹；当采用外壁结晶时，所述降膜结晶管的外壁还设置有防滑纹。

可选地，所述防滑纹沿所述降膜结晶管的内壁或外壁向外突或向内凹陷0.1-1mm，优选为0.1-0.5mm。

可选地，当采用内壁结晶时，所述降膜结晶管的外壁设置有若干冷热媒分布凸台；当采用外壁结晶时，所述降膜结晶管的内壁设置有若干冷热媒分布凸台。

可选地，所述冷热媒分布凸台的轴向高度为0.5-3mm，优选为0.5-1mm。

可选地，所述导流凸台的轴向高度均为0.5-3mm。

可选地，所述降膜结晶管使用(竖向放置)时，所述冷热媒分布凸台的纵向截面上部呈上窄下宽的形状，如三角形或弧形。

可选地，所述降膜结晶管呈圆筒状、方柱状或空心多边形状。

另一个方面，本实用新型还提供一种降膜结晶器，所述降膜结晶器包括如上所述的降膜结晶管。

如上所述，本实用新型的降膜结晶管及降膜结晶器，具有以下有益效果：

(1)导流凸台对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；左右相邻导流凸台之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够有效支撑并卡住结晶，防止结晶脱落。

(2)防滑纹有利于结晶产生凹凸结构，提高结晶与降膜结晶管管壁之间的抓臂力，防止结晶自降膜结晶管管壁脱落。

附图说明

图1为实施例1的降膜结晶管的外壁的结构示意图；

图2为实施例1的降膜结晶管的内壁的结构示意图；

图3为实施例1的降膜结晶管的形状示意图；

图4为实施例2的降膜结晶管的外壁的结构示意图；

图5为实施例3的降膜结晶管的内壁的结构示意图；

图6为实施例4的降膜结晶管的内壁的结构示意图；

图7为实施例5的降膜结晶管的内壁的结构示意图；

图8为实施例6的降膜结晶管的外壁的结构示意图；

图9为实施例7的导流凸台的形状示意图。

附图标记

1为外壁，2为内壁，3为导流凸台，4为防滑纹，5为冷热媒分布凸台。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“内”、“外”“上”“下”“左”、“右”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实用新型提供一种降膜结晶管，降膜结晶管呈圆筒状、方柱状、空心三棱柱状或空心多边形状，当采用内壁结晶时，降膜结晶管的内壁均匀设置有若干用于使物料分流的轴向高度为0.5-3mm的导流凸台；当采用外壁结晶时，降膜结晶管的外壁均匀设置有若干用于使物料分流的轴向高度为0.5-3mm的导流凸台。

在本实用新型的另一个实施例中，当采用内壁结晶时，降膜结晶管的内壁还设置有防滑纹，防滑纹沿降膜结晶管的内壁向外突或向内凹陷0.1-1mm；当采用外壁结晶时，降膜结晶管的外壁还设置有防滑纹，防滑纹沿降膜结晶管的外壁向外突或向内凹陷0.1-1mm。

在本实用新型的另一个实施例中，当采用内壁结晶时，膜结晶管的外壁均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的冷热媒分布凸台；当采用外壁结晶时，降膜结晶管的内壁均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的冷热媒分布凸台。

为了能够详细地描述本实用新型，接下来对本实用新型的降膜结晶管作具体说明：

实施例1

请参考图1和图2，图1和图2分别示出了本实施例的降膜结晶管(竖向放置)的外壁1 和内壁2。

本实施例提供一种降膜结晶管，该降膜结晶管可以为圆筒状、方柱状、空心三棱柱状或空心多边形状(如图3所示)。

本实施例的降膜结晶管的外壁1上均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的导流凸台3，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，工作时降膜结晶管竖直放置，导流凸台3的纵向截面呈菱形，导流凸台3对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够有效支撑并卡住结晶，防止结晶脱落，由于结晶的厚度一般为1-2mm，若导流凸台3的高度过高，易使物料呈股状而非膜状流动，不利于改善结晶均匀性；若导流凸台3的高度过低，对物料的分流作用不明显。

本实施例的降膜结晶管的工作原理在于：物料分布器使物料均匀分布于降膜结晶管外壁 1，结晶在结晶管外壁1进行，能够最大限度地利用结晶管的表面，较相同换热面积的结晶管内壁结晶而言具备更高的表面利用率，进而提高了生产效率，有利于连续工业化生产；其次，物料与沿降膜结晶管内壁2流动的冷媒介质传热、降温，逐渐产生结晶，结晶的厚度 (一般为1-2mm)小于导流凸台3的轴向高度(即结晶初期)时，导流凸台3对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性，并且，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，使物料经若干次分流后在结晶管中下部继续呈膜状形式流动，进而降低物料的径向聚集趋势；结晶进行到一定程度，结晶的厚度大于导流凸台3的轴向高度时，左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够支撑并卡住结晶，防止结晶脱落。

本实施例的降膜结晶管的工作过程如下：

待提纯的物料分布于结晶管外壁并沿降膜结晶管外壁1自上而下流动，冷媒介质沿降膜结晶管的内壁2自上而下流动，流动过程中，物料与冷媒介质换热、降温，逐渐产生结晶，结晶初期，导流凸台3对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；物料流动至结晶管外壁1的中下部时，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，使物料经若干次分流后在结晶管中下部继续呈膜状形式流动，进而降低物料的径向聚集趋势结晶后期，左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够将产生的结晶支撑并卡在卡口内，防止结晶脱落。

实施例2

请参考图4，图4示出了本实施例的降膜结晶管的外壁1。

本实施例与实施例1的不同之处在于：降膜结晶管的外壁1上还均匀设置有若干防滑纹 4，防滑纹沿降膜结晶管外壁1向外突或向内凹陷0.1-1mm，防滑纹4有利于结晶产生凹凸结构，提高结晶与降膜结晶管外壁1壁面之间的抓臂力，防止结晶自降膜结晶管管壁脱落，防滑纹4可以采用星形、波浪形、十字形等，只要能够使结晶产生凹凸状结构即可。

实施例3

请参考图5，图5示出了本实施例的降膜结晶管的内壁2。

本实施例与实施例1的不同之处在于：降膜结晶管的内壁2上均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的冷热媒分布凸台5，竖直方向上相邻的两个冷热媒分布凸台5交错设置，冷热媒分布凸台5的纵向截面呈三角形，冷热媒分布凸台5对冷媒介质起到“分流”作用，使物料与冷媒介质之间换热更均匀，进而使物料降温更均匀，改善物料的结晶均匀性。

实施例4

请参考图6，图6示出了本实施例的降膜结晶管(竖直放置)的内壁2。

本实施例的降膜结晶管的内壁2上均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的导流凸台3，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，导流凸台3的纵向截面呈三角形，导流凸台3 对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够有效支撑并卡住结晶，防止结晶脱落，由于结晶的厚度一般为1-2mm，若导流凸台3的高度过高，易使物料呈股状而非膜状流动，不利于改善结晶均匀性；若导流凸台3的高度过低，对物料的分流作用不明显。

本实施例的降膜结晶管的工作原理在于：物料与沿降膜结晶管外壁流动的冷媒介质传热降温，逐渐产生结晶，结晶的厚度(一般为1-2mm)小于导流凸台3的轴向高度(即结晶初期)时，导流凸台3对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性，并且，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，使物料经若干次分流后在结晶管中下部继续呈膜状形式流动，进而降低物料的径向聚集趋势；结晶进行到一定程度，结晶的厚度大于导流凸台3的轴向高度时，左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够支撑并卡住结晶，防止结晶脱落。

本实施例的降膜结晶管的工作过程如下：

待提纯的物料分布于结晶管内壁2并沿降膜结晶管内壁2自上而下流动，冷媒介质沿降膜结晶管的外壁自上而下流动，流动过程中，物料与冷媒介质换热、降温，逐渐产生结晶，结晶初期，导流凸台3对物料起到“分流”作用，使物料换热、降温更均匀，改善物料的结晶均匀性；物料流动至结晶管内壁1的中下部时，竖直方向上相邻的两个导流凸台3交错设置，使物料经若干次分流后在结晶管中下部继续呈膜状形式流动，进而降低物料的径向聚集趋势结晶后期，左右相邻导流凸台3之间形成上宽下窄类似“V”型的卡口，该卡口能够将产生的结晶支撑并卡在卡口内，防止结晶脱落。

实施例5

请参考图7，图7示出了本实施例的降膜结晶管的内壁2。

本实施例与实施例4的不同之处在于：降膜结晶管的内壁2上还均匀设置有若干防滑纹 4，防滑纹沿降膜结晶管内壁2向外突或向内凹陷0.1-1mm，防滑纹4有利于结晶产生凹凸结构，提高结晶与降膜结晶管内壁2壁面之间的抓臂力，防止结晶自降膜结晶管管壁脱落。

实施例6

请参考图8，图8示出了本实施例的降膜结晶管(竖直放置)的外壁1。

本实施例与实施例5的不同之处在于：降膜结晶管的外壁1上均匀设置有若干轴向高度为0.5-3mm的冷热媒分布凸台5，竖直方向上相邻的两个冷热媒分布凸台5交错设置，冷热媒分布凸台5的纵向截面呈三角形，冷热媒分布凸台5对冷媒介质起到“分流”作用，使物料与冷媒介质之间换热更均匀，进而使善物料降温更均匀，改善物料的结晶均匀性。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处在于：导流凸台3的纵向截面的上部呈弧形或三角形 (如图9所示)。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。