一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機的製作方法

2023-05-26 11:06:46 1

專利名稱：一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種結晶機，特別是涉及ー種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機及其在梅片樹精油中提純天然右旋龍腦中的應用，屬於中藥製藥技術及設備。
背景技術：
高沸點物質由液態轉為固態常 常需要在ー個容器中降溫固化成塊狀，即物料的冷卻結晶。物料的冷卻結晶是醫藥、化工、食品等行業十分重要的單元操作，結晶的好壞直接影響產品的產量和質量。目前，我國生產採取的冷卻結晶方法有很多。傳統常用的結晶設備是釜式結晶器，這種設備是在一個帶攪拌的釜體外加冷卻夾套來對物料進行冷卻結晶。但是在實際生產中這種結晶器存在如下難以克服的弊病(I)由於異質形核所需的能量要低於均質形核，使得晶核優先在釜壁形成，隨著晶核生長，晶狀物首先結晶在釜壁。高熱液體與夾套之間存在溫度差，導致晶核快速生長，嚴重時可在釜壁上形成厚厚的晶狀物，降低了壁外與溶液的溫度差，同時大大影響傳熱效率。通過機械攪拌方法來減少釜壁上晶狀物結壁的問題，但在很多狀況下結晶也受到攪拌轉速的限制，攪拌轉速過快，會使晶粒粒徑大大降低，影響下一歩的過濾洗滌操作，而對於希望獲得較大晶粒的場合，更是不合適。另外攪拌槳一般難以做到刮壁攪拌，附著在釜壁上的晶粒無法刮下，從而繼續影響結晶。(2)由於溫度場的分布不均勻，而普通結晶釜往往靠近外部冷卻釜壁結晶效果較好，靠近釜中心的物料結晶很慢，異質形核和均質形核的作用效果不一致，導致晶粒不均勻。(3)對於在釜內加入冷卻盤管的結晶釜，雖可大大提高冷卻面積，但由於冷卻盤管是靜止的，結晶時先在靜止盤管外形成晶狀物，嚴重影響傳熱效果。另外加入盤管後會大大影響結晶釜的攪拌效果，更不可能做到刮壁攪拌。隨著釜壁上和盤管上形成較多晶狀物後，傳熱效果更差。(4)結晶釜底部多為標準橢圓封頭，因而對於物料濃度較高，結晶固體較多的結晶釜，往往排料不徹底，部分結晶固體會殘留在釜內，影響產量和能耗。天然右旋龍腦，原產於印尼的蘇門答臘群島，是從龍腦香的樹幹經水蒸汽蒸餾的結晶產物。其氣清香、味苦、辛涼，有通諸竅、散鬱火、消腫止痛、消熱解毒、去翳明目、開竅醒ネ申、化腐生肌、抗癌治癌等藥用功能，是ー種名貴珍稀藥材和高級香料。它不含對人體有害的異龍腦，其藥用效果遠遠優於合成冰片和天然左旋龍腦，因此廣泛應用於醫藥、香料、化妝品、食品エ業上。目前國內天然右旋龍腦的生產規模小，設備落後，大多還處在中試階段，其生產現狀已遠遠滿足不了市場的需求。以鮮樟枝葉為例，現有技術中天然右旋龍腦製取エ藝如下將鮮樟枝葉用水蒸氣蒸餾，然後進行油水分離，冷凍、離心處理，得液相和固相，固相經升華、冷卻製得天然右旋龍腦產品，液相經提取龍腦餾分，冷卻後得到其他餾分。該方法還是ー種冷卻結晶的方法，落後的生產エ藝更不能適應現代化工業生產，尤其是近年來人們生活水平的提高、環保意識的增強，國際國內的ー些高檔化妝品、藥品、食品、香精香料對天然右旋龍腦的需求與日俱增，這就更使得天然右旋龍腦エ業化生產迫在眉睫。但是大部分冷卻結晶設備為間隙操作，不適合大批量連續生產的場合，為了適應大批量連續作業的生產エ藝，急需研究一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，用於天然右旋龍腦的大規模地連續冷卻結晶生產。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決的現有技術的不足，提供ー種適應大批量連續作業的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機。本實用新型的目的通過如下技術方案實現一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，包括電機、轉軸、超聲發生器、可調節斜度機架和結晶機機體；電機與轉軸連接，轉軸分別通過左軸封裝置和右軸封裝置密封固定在結晶機機體左右兩端；結晶機機體置於可調節斜度機架上；所述結晶機機體由至少包括一節單節機體，每ー單節機體內都設有外壁冷卻夾套、螺旋冷卻盤管和刮壁式連續螺旋推進裝置，外壁冷卻夾套由外壁、內殼及中間冷媒流通層構成，形成空心圓柱形；螺旋冷卻盤管 和刮壁式連續螺旋推進裝置設置在內殼中，轉軸穿過內殼中心，螺旋冷卻盤管為螺旋狀冷卻管道，刮壁式連續螺旋推進裝置為設置在螺旋冷卻盤管外側，與晶機機體的內殼間隙配合的多片刮刀，螺旋冷卻盤管通過冷卻管道與轉軸連接；每ー節單節機體中的螺旋冷卻盤管的冷媒進口和冷媒出口分別設在單節機體左端的底部和右端的頂部；相鄰兩單節機體的外壁冷卻夾套連通，兩節單節機體之間通過密封墊圈封閉；左右兩端的單節機體外壁冷卻夾套的左側頂部開設有夾套冷卻媒介入口，右側底部設有夾套冷卻媒介出口，分別連通中間冷媒流通層，外壁冷卻夾套的底部設有多個淨排ロ ；左右兩端的單節機體分別與左端蓋和右端蓋連接；左端蓋和右端蓋上分別開設進料口和出料ロ ；進料ロ連接液體精油輸入管道，出料ロ連接結晶體輸出管道；多個超聲發生器均勻安裝在外壁冷卻夾套上，超聲發生器頻率為20kHz 40kHz。為進ー步實現本實用新型目的，所述的可調節斜度機架包括液壓千斤頂、水平臺和承載臺，承載臺與結晶機體連接，水平臺位於承載臺的下方，通過多個液壓千斤頂與承載臺連接。所述調節承載臺調節與水平面的夾角為10-60°。所述電機通過減速機和聯軸器與轉軸連接。所述刮刀與晶機機體的內殼內壁的間距為l_3mm。與現有的結晶技術相比，本實用新型的優點在於(I)結晶機機體設置在ー個可調節其傾斜度的支架上，從而控制結晶物料在機內的停留時間，達到理想的結晶效果。結晶機內所有的空間間隔不遠處都有冷卻表面，無冷卻死角，物料的結晶很均勻。(2)通過設計結晶機內連續推進式螺旋裝置的導程和通過無級變速任意調節其轉速，以及控制進料量等來調節物料在機內的停留時間，達到所需的結晶效果。整個過程為連續※自動操作，可進行大批量連續生產。提高原料利用率，提高產率(得率)，從而節約成本；(3)由於多組連續螺旋冷卻盤管是在旋轉動態狀態下進行冷卻結晶，結晶體不易附著在傳熱表面，加上推進式螺旋裝置的緩慢旋轉對冷卻筒體內壁的清壁作用，從而大大提高了冷卻效率和結晶速率，實現真正的高效快速結晶。並可控制結晶過程的攪拌強度和冷卻速率，獲得理想的晶粒粒徑和產品質量。(4)筒體夾套和多組連續螺旋冷卻盤管同時對物料進行冷卻結晶，冷卻面積非常大，從而大大提高了結晶速率。(5)使用超聲冷卻結晶，有效輔助螺旋推進的攪拌速度，可以進一歩降低結晶體附著在爸壁，提聞傳熱效率；(6)使用本實用新型可以有效降低形核能量，促進形核，由於晶核之間的競爭和超聲對大晶體的破碎作用，促使晶體粒度均勻分布，從而能夠調節晶體粒度、改善粒度分布、縮短結晶時間。 (7)整個操作過程可在密閉狀態下進行。特別適合對易燃易爆，有毒或劇毒物料及鮮美食品、藥品等的連續結晶。
圖I為ー種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合實施例對本實用新型做進ー步說明，但本實用新型要求保護的範圍並不局限於實施例表達的範圍之內。如圖I所示，一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，包括電機I、轉軸4、超聲發生器10、可調節斜度機架18和結晶機機體11 ;電機I與轉軸4連接，轉軸4分別通過左軸封裝置5和右軸封裝置23密封固定在結晶機機體11左右兩端；優選地電機I通過減速機2、聯軸器3與轉軸4連接；結晶機機體11置於可調節斜度機架18上；可調節斜度機架18包括液壓千斤頂、水平臺和承載臺，承載臺與結晶機體11連接，水平臺位於承載臺的下方，通過多個液壓千斤頂與承載臺連接，通過調節液壓千斤頂的液壓可以調節對承載臺的支撐高度，調節角度範圍在10-60°之間。所述結晶機機體11由至少包括一節單節機體，優選包括多節單節機體，進ー步優選包括3-6節單節機體，每ー單節機體內都設有外壁冷卻夾套9、螺旋冷卻盤管12和刮壁式連續螺旋推進裝置16，外壁冷卻夾套9由外壁、內殼及中間冷媒流通層構成，形成空心圓柱形，其中外壁和內殼之間形成中間冷媒流通層；螺旋冷卻盤管12和刮壁式連續螺旋推進裝置16設置在內殼中，轉軸4穿過內殼中心，螺旋冷卻盤管12為螺旋狀冷卻管道，刮壁式連續螺旋推進裝置16為設置在螺旋冷卻盤管12外側，並與晶機機體11的內殼間隙配合的多片刮刀，刮刀與晶機機體11的內殼的內壁間距優選為l_3mm，螺旋冷卻盤管12通過冷卻管道與轉軸4連接；轉軸4通過電機I、減速機2、聯軸器3帶動刮壁式連續螺旋推進裝置16和螺旋冷卻盤管12 —起運動。每ー節單節機體中的螺旋冷卻盤管的冷媒進ロ 15和冷媒出口 13分別設在單節機體左端的底部和右端的頂部；相鄰兩單節機體的外壁冷卻夾套9連通，兩節單節機體之間通過密封墊圈20封閉；左右兩端的單節機體外壁冷卻夾套9的左側頂部開設有夾套冷卻媒介入口 8，右側底部設有夾套冷卻媒介出ロ 19，分別連通中間冷媒流通層，外壁冷卻夾套9的底部設有多個淨排ロ 17 ;左右兩端的單節機體分別與左端蓋6和右端蓋22連接；左端蓋6和右端蓋22上分別開設進料ロ 7和出料ロ 21 ;進料ロ 7連接液體精油輸入管道，出料ロ 21連接結晶體輸出管道；多個超聲發生器10均勻安裝在外壁冷卻夾套9上，超聲發生器10頻率為20kHz 40kHz。[0025]應用上述臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機提取梅片樹精油中天然右旋龍腦的方法如下先在冷卻盤管冷卻媒介入口 15和夾套冷卻媒介入口 8中通入冷媒，冷媒進入旋轉冷卻盤管12和外壁冷卻夾套9後，打開超聲發生器10，刮壁式連續螺旋推進裝置16在20-40轉/min調速驅動裝置的驅動下緩慢旋轉，然後將液體精油從加料ロ 7加入，在外部冷卻夾套9和旋轉冷卻盤管12的同時冷卻下連續結晶，同時在超聲發生器10的超聲作用下促進形核的形成，超聲發生器的調節頻率在20kHz 40kHz之間；使晶體粒度均勻分布。刮壁式連續螺旋推進裝置16使所有的冷卻表面都達到清壁，超聲波進ー步降低結晶體附著在釜壁，提高傳熱效率。在2-6個小時冷卻時間內，天然右旋龍腦晶體被推進至右側出料ロ21，從而推出結晶機體11外。梅片樹精油從一端進入，並被緩慢向前推進到另一端溢流排出，使精油和大量的冷卻表面充分接觸，迅速冷卻，實現真正的快速連續結晶。針對天然右旋龍腦的特點，臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機是在ー個臥式帶夾套的分段連接的長形圓筒內，安裝有內外連續螺旋冷卻盤管，在最外層的螺旋冷卻盤管上安裝有與結晶機內筒配合間隙很小的刮壁式連續螺旋推進裝置，刮壁攪拌使所有的冷卻表面都起到清壁作用，使傳熱和冷卻效果大大提高。在超聲發生器作用下，利用超聲冷卻結晶，可以進一步降低結晶體附著在內壁，提聞傳熱效率。連續螺旋冷卻盤管和刮壁式連續螺旋推進裝置在調速驅動裝置的驅動下緩慢旋轉，被結晶物料從左側進料端加入，在筒體夾套和連續螺旋冷卻盤管的同時冷卻下連續結晶，結晶物被連續螺旋推進裝置緩慢推進至右側出料端，從而推出機外。同時超聲的作用可以有效降低形核能量，促進形核，促使晶體粒度均勻分布，從而能夠調節晶體粒度、改善粒度分布、縮短結晶時間。被結晶的物料從一端進入，並被緩慢向前推進到另一端溢流排出，使物料和大量的冷卻表面充分接觸，迅速冷卻，實現真正的快速連續結晶。該結晶機在結晶的任何過程中可對冷卻表面進行清壁操作，使冷卻表面始終是乾淨的，從而大大提高冷卻傳熱效果，節省能耗和降低結晶時間，應用效果良好。實施例I :先在冷媒進ロ管中通入冷媒，冷媒進入螺旋冷卻盤管和冷卻夾套後，啟動超聲發生器，調節頻率至20 kHz，刮壁式連續螺旋推進裝置在20轉/min調速驅動裝置的驅動下緩慢旋轉，然後將70公斤的液體精油從左側進料端加入，在筒體夾套和多組連續螺旋冷卻盤管的同時冷卻下連續結晶，同時在超聲的作用下促進形核的形成，使晶體粒度均勻分布。刮壁式連續螺旋推進裝置使所有的冷卻表面都達到清壁，超聲進ー步降低結晶體附著在內壁，提高傳熱效率。在I個小時冷卻時間內，天然右旋龍腦晶體被連續螺旋推進裝置緩慢推進至右側出料端，從而推出機外。梅片樹精油從一端進入，並被緩慢向前推進到另一端溢流排出，使精油和大量的冷卻表面充分接觸，迅速冷卻，實現真正的快速連續結晶。結果在此條件下，得到天然右旋龍腦的得率為60. 8%。實施例2 先在冷媒進ロ管中通入冷媒，冷媒進入螺旋冷卻盤管和冷卻夾套後，打開超聲發生器，選定頻率30 kHz，刮壁式連續螺旋推進裝置在30轉/min調速驅動裝置的驅動下緩慢旋轉，然後將85公斤的液體精油從左側進料端加入，在筒體夾套和多組連續螺旋冷卻盤管的同時冷卻下連續結晶，同時在超聲的作用下促進形核的形成，使晶體粒度均勻分布。刮壁式連續螺旋推進裝置使所有的冷卻表面都達到清壁，超聲進ー步降低結晶體附著在內壁，、提高傳熱效率。在2個小時冷卻時間內，天然右旋龍腦晶體被連續螺旋推進裝置緩慢推進至右側出料端，從而推出機外。梅片樹精油從一端進入，並被緩慢向前推進到另一端溢流排出，使精油和大量的冷卻表面充分接觸，迅速冷卻，實現真正的快速連續結晶。結果在此條件下，得到天然右旋龍腦的得率為70. 2%。實施例3 先在冷媒進ロ管中通入冷媒，冷媒進入螺旋冷卻盤管和冷卻夾套後，打開超聲發生器，調節頻率至40 kHz，刮壁式連續螺旋推進裝置在40轉/min調速驅動裝置的驅動下緩慢旋轉，然後將100公斤的液體精油從左側進料端加入，在筒體夾套和多組連續螺旋冷卻盤管的同時冷卻下連續結晶，同時在超聲的作用下促進形核的形成，使晶體粒度均勻分布。刮壁式連續螺旋推進裝置使所有的冷卻表面都達到清壁，超聲進ー步降低結晶體附著在內壁，提高傳熱效率。在4個小時冷卻時間內，天然右旋龍腦晶體被連續螺旋推進裝置緩慢推進至右側出料端，從而推出機外。梅片樹精油從一端進入，並被緩慢向前推進到另一端溢流排出，使精油和大量的冷卻表面充分接觸，迅速冷卻，實現真正的快速連續結晶。結果在此條件下，得到天然右旋龍腦的得率為63. 4%。
權利要求1.一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，包括電機、轉軸、超聲發生器、可調節斜度機架和結晶機機體；電機與轉軸連接，轉軸分別通過左軸封裝置和右軸封裝置密封固定在結晶機機體左右兩端；其特徵在於，結晶機機體置於可調節斜度機架上；所述結晶機機體至少包括一節單節機體，每一單節機體內都設有外壁冷卻夾套、螺旋冷卻盤管和刮壁式連續螺旋推進裝置，外壁冷卻夾套由外壁、內殼及中間冷媒流通層構成，形成空心圓柱形；螺旋冷卻盤管和刮壁式連續螺旋推進裝置設置在內殼中，轉軸穿過內殼中心，刮壁式連續螺旋推進裝置為設置在螺旋冷卻盤管外側，與晶機機體的內殼間隙配合的多片刮刀，螺旋冷卻盤管通過冷卻管道與轉軸連接；每一節單節機體中的螺旋冷卻盤管的冷媒進口和冷媒出口分別設在單節機體左端的底部和右端的頂部；相鄰兩單節機體的外壁冷卻夾套連通，兩節單節機體之間通過密封墊圈封閉；左右兩端的單節機體外壁冷卻夾套的左側頂部開設有夾套冷卻媒介入口，右側底部設有夾套冷卻媒介出口，分別連通中間冷媒流通層，外壁冷卻夾套的底部設有多個淨排口 ；左右兩端的單節機體分別與左端蓋和右端蓋連接；左端蓋和右端蓋上分別開設進料口和出料口 ；進料口連接液體精油輸入管道，出料口連接結晶體輸出管道；多個超聲發生器均勻安裝在外壁冷卻夾套上。
2.根據權利要求I所述的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，其特徵在於所述的可調節斜度機架包括液壓千斤頂、水平臺和承載臺，承載臺與結晶機體連接，水平臺位於承載臺的下方，通過多個液壓千斤頂與承載臺連接。
3.根據權利要求2所述的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，其特徵在於所述承載臺與水平面的夾角為10-60°。
4.根據權利要求I所述的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，其特徵在於所述電機通過減速機和聯軸器與轉軸連接。
5.根據權利要求I所述的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，其特徵在於所述刮刀與晶機機體的內殼內壁的間距為l_3mm。
6.根據權利要求I所述的臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，其特徵在於超聲發生器頻率為20kHz 40kHz。
專利摘要本實用新型公開了一種臥式螺旋推進式超聲冷卻結晶機，包括電機、轉軸、超聲發生器、可調節斜度機架和結晶機機體；電機與轉軸連接，轉軸分別通過左軸封裝置和右軸封裝置密封固定在結晶機機體左右兩端；結晶機機體置於可調節斜度機架上；所述結晶機機體至少包括一節單節機體，相鄰兩單節機體的外壁冷卻夾套連通，兩節單節機體之間通過密封墊圈封閉；多個超聲發生器均勻安裝在外壁冷卻夾套上。結晶機內所有的空間間隔不遠處都有冷卻表面，無冷卻死角，物料的結晶很均勻。本實用新型的優點有效降低形核能量，促使晶體粒度均勻分布，從而能夠調節晶體粒度、改善粒度分布、縮短結晶時間；提高原料利用率，提高產率，從而節約成本。
文檔編號B01J19/10GK202398139SQ20112032420
公開日2012年8月29日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者李冰, 李琳, 沈會平, 石磊, 蘇健裕, 陳建平 申請人:華南理工大學