一种回转式结晶设备的制作方法

本实用新型属于冷却结晶设备技术领域，具体涉及一种回转式结晶设备。

背景技术：

结晶是指从溶液、蒸汽或熔融物中析出固体晶体的分离过程。溶液结晶工艺是化工过程中重要的操作单元，是重要的物质纯化手段。近年来随着对晶体产品要求的提高，不仅要求纯度高、产率大，还对晶形、晶体的主体颗粒、粒度分布、硬度等都加以规定。因此，人们寻求各种外界条件来促进并控制晶核的形成和晶体的生长，以期得到理想的产品。

一般的，晶体颗粒越大越均匀，纯度越高，越便于洗涤，且洗涤损失少。晶体的粒度大小及分布主要取决于晶核的生成速度，晶体的生长速度，晶体的平均停留时间等。其中，晶核生成速度是晶体的粒度大小及分布的关键因素，晶核生成速度大于晶体生长速度，晶体颗粒越小，反之，晶体颗粒越大。晶核生成包括三个途径：a溶质过饱和自发生成的初级均相成核，同一种溶质晶核数量多少与溶质浓度和降温速率有直接关系；b外加晶种或外来粉尘诱导的初级非均相成核；c晶体之间相互碰撞，晶体和容器之间的相互摩擦，特别是搅拌装置对晶体的碰撞引起的晶粒破碎形成的不规则晶粒诱导成核，又称二次成核。

常规的立式结晶釜或卧室结晶釜主要由釜体、搅拌装置和冷却系统组成。搅拌装置有很多类型的搅拌桨，但都无法避免搅拌桨叶片对晶体颗粒的撞击破碎造成结晶的二次成核。搅拌装置使晶体颗粒处于不同的运动速度和浓度环境，造成结晶生长速度不同而使晶体颗粒大小不匀。由于晶体颗粒的重力作用，大颗粒晶体易于沉集于结晶釜的下半部，增加了搅拌桨对晶体颗粒的破碎量。由于搅拌桨搅拌力有限，最靠釜壁的晶体颗粒可能长时间静止不动而造成板结，甚至影响生产。为了克服常规结晶釜技术的不足，我们实用新型了一种独特的回转式结晶设备。

文献检索表明，目前尚未公开一种回转式结晶设备。

技术实现要素：

为达到上述目的，本实用新型设计了一种回转式结晶设备。

本实用新型采用如下技术方案：

一种回转式结晶设备，其结构包括外部保温罩、固定支架和回转式结晶釜体，外部保温罩安装在固定支架上，回转式结晶釜体设置于外部保温罩内，外部保温罩下端设有冷却气进气管道，上端设有冷却气出气管道；固定支架的末端设有中空轴支撑架，固定支架的前后端设有回转式结晶釜体的托挡支承装置，托挡支承装置包含托挡轮装置和固定于回转式结晶釜体外壁的轮带，回转式结晶釜体通过托挡支承装置和中空轴支撑架安装在固定支架上；在固定支架上靠近前端的托挡轮装置的位置还设有传动装置，传动装置包含电机动力装置和固定于回转式结晶釜体外壁的大齿圈，电机动力装置咬合大齿圈驱动回转式结晶釜体在托挡支承装置的托举和限位下转动；所述的回转式结晶釜体的末端设有进料口，直筒部分内壁上设有抛物挡板，圆台内壁设有螺旋出料挡板，头部圆台顶设有出料口。

作为优选，所述固定支架为为框架式钢结构，固定支架呈一定倾角放置，倾角角度为0～20°；所述的外部保温罩为钢架结构，并安装在固定支架上，在外部保温罩的钢架上安装可拆卸的或不可拆卸的保温材料，保温材料为聚氨酯PU类、岩棉类、玻璃棉类、硅酸铝棉类、胶塑类板材的一种，外部保温罩侧边设有检修拉门。

作为优选，所述冷却气进气管道上设有1-30个进气口深入到外部保温罩内，进气口插入位置在外部保温罩下方、两侧或下方侧方的组合；冷却气出气管道上设有1-30个出气口从外部保温罩内引出，出气口位置在外部保温罩上方；冷却气进气管道和出气管道暴露在外的部分进行保温处理。

作为优选，所述中空轴支撑架是固定于固定支架上的钢架，钢架上部设有偏移保护装置；所述偏移保护装置是由固定空心轴的轴承和可万向活动的轴承座组成。

作为优选，所述托挡支承装置中的托挡轮装置对称设置在回转式结晶釜体的两侧，并安装在固定支架上，托挡轮装置为机械自调托挡和液压自调托挡的一种，一台回转式结晶釜设2～10档托轮装置，在其中1-10档托轮装置上装有挡轮；轮带为矩形轮带和箱型轮带的一种。

作为优选，所述传动装置包含电机动力装置和大齿圈，电机动力装置包含电机、减速机和小齿轮，电机动力装置具有正反转、调速和旋转限位功能，正反旋转速度为2-100转/分，电机动力装置安装在固定支架上；大齿圈环绕固定在回转式结晶釜体外壁，电机动力装置同大齿圈相互咬合，驱动回转式结晶釜在托挡支承装置上转动。

作为优选，所述进料口包含进料管、温度传感器、空气连通管和液位计，它们安装在密封旋转装置的轴上，固定密封旋转装置轴的支架固定在中空轴支撑架的偏移保护装置上，进料管可以设置在回转式结晶釜体直筒部位或其他部位上，进料管上设有电动阀门、电磁阀门或手动阀门的一种，温度传感器和冷却气控制系统相连。

作为优选，所述回转式结晶釜体的直径为200mm～5000mm，长度为500mm～20000mm，回转式结晶釜体的材质为玻璃搪瓷、钢衬塑、钢衬钛、钢衬氟、PPH、钛材、不锈钢其中的一种，回转式结晶釜体上设有1-10个直径400-500mm带密封盖的人孔，人孔形状为圆形或椭圆形。

作为优选，所述回转式结晶釜体内壁设有2-20条抛物挡板，抛物挡板切面为圆弧形、折板形、抛物线形、直板形的一种或几种的组合，抛物挡板最远端距回转式结晶釜体内壁的直线距离为回转式结晶釜体直径的2%-20%，抛物挡板可以是直通或间断设置，也也可以是圆柱螺旋或间断圆柱螺旋设置，螺旋方向可以是左螺旋或右螺旋。抛物挡板以圆柱螺旋设置时，螺旋线半导程A约为D*tgθ（D为回转式结晶釜的直径，θ为回转式结晶釜水平倾角）。

作为优选，所述回转式结晶釜体头部的圆台高度是回转式结晶釜体直径的0～2倍，内壁设有2-20条螺旋出料挡板，螺旋出料挡板为圆锥螺旋出料挡板，圆锥螺旋出料挡板的螺旋线为等螺距或非等螺距螺旋线，螺距20mm～1000mm；圆锥螺旋出料挡板的切面为圆弧形、折板形或直板，形状为等宽或前窄后宽，前端的宽度为出料管管径的10%～50%，后端为结晶釜体直径的0.5%～50%；圆锥螺旋出料挡板的螺旋线方向是当结晶结束，电机反方向转动时，晶体在螺旋挡板的推动下向出料口方向移动。

作为优选，回转式结晶釜出料口管径范围为DN20-DN500，其形状为直管型或端口外翻形；回转式结晶釜出料口设有电动阀门、电磁阀门、手动阀门的一种；回转式结晶釜可用圆弧封堵或平板封堵，出料口则安装在封堵外边缘紧靠结晶釜桶壁的位置。

本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型取消了搅拌装置，改用回转式结晶釜体筒壁内的抛物板带动晶体颗粒运动，抛物板将晶体颗粒带到液体上部抛下，晶体穿过中心区域，落到底部的抛物板上，循环往复，直至结晶结束；除了抛物挡板对溶液的搅拌外，晶体在下降过程中形成涡流对溶液起到搅拌作用，促进了中心区域热量的扩散和溶质扩散；（2）、在结晶过程中，所有晶体颗粒都处在相同的温度、浓度、运动状态之下，没有强大的外力对晶体的冲击，结晶体系没有剧烈的温度变化，结晶颗粒所处的环境没有过大的浓度差，没有晶体的大量堆积造成的板结，因此，单次处理量很大，产出的晶体粒度大小可控、形貌完整、粒度均匀、纯度高、洗涤损失小，并且产出的超大颗粒的晶体非常均匀等优点。

附图说明

图1为本实用新型回转式结晶设备的正交剖视图；

图2为本实用新型回转式结晶设备的正视图；

图3为图2中A-A方向的剖面图；

图4为本实用新型回转式结晶设备的西南正交视图；

在图中，1、冷却气进气管道，2、冷却气出气管道，3、检修拉门，4、外部保温罩，5、固定支架，6、中空轴支撑架，7、进料口，8、回转式结晶釜体，9、托挡轮装置，10、轮带，11、大齿圈，12、人孔，13、电机动力装置，14、出料口，15、抛物挡板，16、螺旋出料挡板。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

如附图1、附图2、附图3和附图4所示，一种回转式结晶设备，其结构包括外部保温罩4、固定支架5和回转式结晶釜体8，外部保温罩4安装在固定支架5上，回转式结晶釜体8设置于外部保温罩4内，外部保温罩4下端设有冷却气进气管道1，上端设有冷却气出气管道2，固定支架5的末端设有中空轴支撑架6，固定支架5的前后端设有回转式结晶釜体8的托挡支承装置，托挡支承装置包含托挡轮装置9和固定于回转式结晶釜体8外壁的轮带10，回转式结晶釜体8通过托挡支承装置和中空轴支撑架6安装在固定支架上，在固定支架5上靠近前端的托挡轮装置9的位置还设有传动装置，传动装置包含电机动力装置13和固定于回转式结晶釜体8外壁的大齿圈11，电机动力装置13咬合大齿圈11驱动回转式结晶釜体8在托挡支承装置的托举和限位下转动；回转式结晶釜体8的末端设有进料口7，直筒部分内壁上设有抛物挡板15，圆台内壁设有螺旋出料挡板16，头部圆台顶设有出料口14。

实施例1：回转式结晶釜体直径为2000mm，总长度11000mm，釜体的材质为钢衬钛。回转式结晶釜前部与后部共设有2个直径500mm带密封盖的人孔，人孔形状为圆形。

回转式结晶釜外部保温罩为钢架结构，并安装在固定支架上。在外部保温罩的钢架上安装可拆卸的聚氨酯PU保温板。冷却气进气道上设有30个进气口在外部保温罩下端深入到外部保温罩内，冷却气由制冷风机提供冷气。冷却气出气管设在外部保温罩上端，管道上设有10个出气口从外部保温罩内引出。冷却气进气管和出气管在外保温罩外的管道全部进行保温处理。在外部保温罩侧边，在托挡支承装置、传动装置和人口对应位置设有检修拉门。外部保温罩和回转式结晶釜体间隔为500mm。

固定支架为框架式钢结构，水平倾斜角度为3°。在回转式结晶釜末端安装有中空轴支撑架，中空轴支撑架上设有偏移保护装置。偏移保护装置的轴承固定在中空轴上，轴承座是万向滑动座，滑动范围在50mm。回转式结晶釜体通过托挡支承装置和中空轴支撑架安装在固定支架上，托挡支承装置在回转式结晶釜靠前靠后位置设置2挡，托挡轮装置对称设置在回转式结晶釜体的两侧，并安装在固定支架上。托挡轮装置为液压自调托挡轮，轮带采用箱型轮带。

传动装置中的电机动力装置安装在固定支架上，电机动力装置包含电机、减速机和小齿轮。电机动力装置具有正反转功能、调速功能和旋转限位功能，正反旋转速度为10转/分，传动装置中的大齿圈环绕固定在回转式结晶釜体外壁靠近前端轮带的位置，电机动力装置同回转式结晶釜体外壁的大齿圈相互咬合，回转式结晶釜体在传动装置的驱动下沿托挡支承装置转动。回转式结晶釜体在冷却结晶过程中，转动方向为顺时针正转，出料过程中，转动方向为逆时针反转。

进料管、温度传感器、空气连通管和液位计安装在密封旋转装置的轴上，密封旋转装置采用轴固定，外套旋转的方式转动,固定密封旋转装置轴的支架固定在中空轴支撑架的偏移保护装置上，密封旋转装置和中空轴通过法兰连接。进料管上安装电动阀门；温度传感器和冷却气控制系统相连。

回转式结晶釜体内壁设有12条抛物挡板。抛物挡板切面为圆弧形，最远端距回转式结晶釜体内壁直线距离为160mm。抛物挡板按圆柱螺旋线焊接在回转式结晶釜体内壁上，圆柱螺旋线的螺旋方向为左螺旋，螺旋的半导程A约为105mm。抛物挡板所盛接的晶体滑落位置在时钟10:00点～13:00点的位置。

回转式结晶釜体头部圆台高1500mm，内壁设有6条圆锥螺旋出料挡板，螺旋方向为右螺旋。螺旋出料挡板切面为圆弧形，螺旋线为1000mm的等螺距螺旋线。单条挡板前端宽度为100mm，后端350mm。

回转式结晶釜出料口管径为DN200mm。出料口设有电磁阀门，其形状为端口外翻形。

生产时，打开进料管的电动阀门，从进料管加入一定温度的过饱和溶液，加入量至回转式结晶釜总体积的90%时关闭进料管电动阀门。开启电机驱动装置，以10转/分的速度顺时针转动，同时根据温度传感器测定的温度控制冷却气流量，按降温曲线冷却。随着温度的降低和时间的推移，过饱和溶液穿过介稳区生成晶体颗粒。晶体颗粒沉降到回转式结晶釜体底部，被转动的回转式结晶釜体内壁上的抛物挡板提升到回转式结晶釜体的上部撒落入溶液中，如此往复，晶体颗粒逐渐长大。按工艺条件结晶结束后，转换传动装置的电机转动方向使回转式结晶釜体以10转/分的速度逆时针反向转动，再开启出料口阀门，回转式结晶釜体内的晶体在螺旋出料挡板和母液的推力下从出料口排出进入后续工序。

实施例2：回转式结晶釜体直径为500mm，总长3000mm，材质为钢衬塑。

回转式结晶釜外部保温罩为钢架结构，并安装在固定支架上。在外部保温罩的钢架上安装可拆卸的聚氨酯PU保温板，在进料口位置设置一个活动拉门。冷却气进气管道在外部保温罩下端，冷却气进气道上设有5个进气口深入到外部保温罩内，冷却气由制冷风机提供。冷却气出气管道设在外部保温罩上端，管道上设有2个出气口从外部保温罩内引出。冷却气进气管道和出气管道在外保温罩外的部分全部进行保温处理。外部保温罩和回转式结晶釜体间隔为300mm。

固定支架为框架式钢结构，水平倾斜角度5°。在回转式结晶釜末端安装有中空轴支撑架。中空轴支撑架上设有偏移保护装置。偏移保护装置的轴承固定在中空轴上，轴承座是万向滑动座，滑动范围在30mm。回转式结晶釜体通过托挡支承装置和中空轴支撑架安装在固定支架上。

托挡支承装置在回转式结晶釜靠前靠后位置设置2挡，托挡轮装置对称设置在回转式结晶釜体的两侧，并安装在固定支架上。托挡轮装置为机械自调托挡轮，轮带采用矩形轮带。

传动装置中的电机动力装置安装在固定支架上，电机动力装置包含电机、减速机和小齿轮。电机动力装置具有正反转、调速和旋转限位功能，正反旋转速度为15～25转/分。传动装置中的大齿圈环绕固定在回转式结晶釜体外壁靠近前端轮带的位置，电机动力装置同回转式结晶釜体外壁的大齿圈相互咬合，回转式结晶釜体在传动装置的驱动下沿托挡支承装置转动。回转式结晶釜体在冷却结晶过程中，转动方向为顺时针正转，出料过程中，转动方向为逆时针反转。

温度传感器、空气连通管和液位计安装在密封旋转装置的轴上，密封旋转装置采用轴固定，外套旋转的方式转动，固定密封旋转装置轴的支架固定在中空轴支撑架的偏移保护装置上，密封旋转装置和中空轴通过法兰连接。进料管设在回转式结晶釜体直筒靠后端的位置，安装手动阀门和快速接头。温度传感器和冷却气控制系统相连。

回转式结晶釜体的内壁设有6条抛物挡板。抛物挡板切面为折板型，最远端距回转式结晶釜体内壁直线距离为35mm。抛物挡板按圆柱螺旋线焊接在回转式结晶釜体内壁上，圆柱螺旋线的螺旋方向为左螺旋，螺旋的半导程A约为43mm。圆柱螺旋抛物挡板所盛接的晶体滑落位置在时钟10:30分～12:30分的位置。

回转式结晶釜体前端采用平板封堵，出料口安装在封堵外边缘紧靠回转式结晶釜直筒的位置，形状为直管，管径为DN100。出料口装有手动阀门。

生产时，外部进料管通过快速接头和进料管连接，打开进料管阀门，向回转式结晶釜体内加入一定温度的饱和溶液，当达到液位后关闭进料阀门，开动传动装置使回转式结晶釜体按顺时针方向旋转，转速为15～25转/分。同时根据温度传感器测定的温度控制冷却气流量，按降温曲线冷却。随着温度的降低和时间的推移，过饱和溶液穿过介稳区生成晶体颗粒。晶体颗粒沉降到回转式结晶釜体底被转动的回转式结晶釜体内壁上的抛物挡板提升到回转式结晶釜体的上部撒落入溶液中，如此往复，晶体颗粒逐渐长大。按工艺条件结晶结束后，转换传动装置的电机转动方向，使回转式结晶釜体以25转/分的速度逆时针反向转动，打开出料口阀门，再开动电机驱动装置使回转式结晶釜体内的晶体在重力和母液的推力下从出料口排出，进入后续工序。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。