电热式程序控温结晶器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电热式程序控温结晶器，主要包括容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；程序控温装置为多段程序控温表。本实用新型专利技术的结晶器以液体作为传热介质和冷却介质，以电能为热源，通过程序控温装置与其他装置的协同作用，在精准控制冷却介质或反应液温度的同时对升温和降温速率进行精确控制，实现真正意义的程序控温(包括保温、升温、降温)。与现有技术相比，本实用新型专利技术结晶器模块化强、结构简单、便于组装，而且容易利用已有设备改装升级。总之，本实用新型专利技术具有工作温度、降温速率可控范围广，温度控制精准的特点，填补了国内外市场空白。将之器用于科研可获得精准的实验数据，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
电热式程序控温结晶器
本技术属于冶金分离、化工合成、材料制备
，尤其涉及一种电热式程序控温结晶器。
技术介绍
结晶一般是从溶解在溶液中的物质以晶体形式析出，主要用途为分离提纯物质或祛除溶液中杂质以实现净化溶液的目的，广泛应用于湿法冶金、化工、材料、医药、食品、制盐等工业部门。结晶可采用两种方式，一种是加热蒸发脱除部分溶剂使溶质过饱和度增加，从溶液中析出；另一种方式是通过改变溶液温度而降低溶质在溶液中的溶解度，而使溶质析出；同时采用这两种方式，可以提高结晶效率。用来实现结晶功能的设备称为结晶器，通常具有加热和冷却两种功能，然而目前市场销售的结晶器，不论是实验用结晶器，还是工业用结晶器，都不具备程序精准控温功能。在结晶过程中，温度对产品质量和生产效率影响很大。为了提高溶液过饱和度，加大结晶推动力，促进结晶反应速率，可通过扩大溶液降温幅度予以实现，这要求结晶器具有较大的温度控制范围。同时，为了提高晶体质量、控制结晶形态，通常还需要控制降温速率。例如在氧化铝生产过程中，铝酸钠溶液分解生成氢氧化铝的过程为结晶过程，分解周期一般需要50-80h，杂质元素主要为硅、铁、钠，如何提高氢氧化铝的分解速率和分解质量，对于氧化铝工业具有重要意义。然而，目前生产氢氧化铝过程中只能有效控制铝酸钠溶液初始温度，降温速率和终点温度在分解槽结构、串联槽数固定之后，只能根据经验通过改变溶液在槽内停留时间和搅拌速率进行粗略调整，无法对降温速率和终点温度进行精确控制。当结晶降温速率较大时容易瞬时产生大量晶核，从而导致结晶出大量细小的氢氧化铝颗粒，其只能作为晶种循环使用，不能用于后续生产砂状的氧化铝，从而降低了氧化铝的生产效率。这种方式下氢氧化铝的结晶效率及产品质量受季节变化、设备结垢等因素影响较大。尽管很多结晶器配备了温度显示装置，但只能设定一个目标温度，不能进行多段程序控温，只能借助环境温度进行自然冷却降温或用冷却介质对其进行降温，降温速率无法调整，从而无法精准控制结晶反应过程。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种电热式程序控温结晶器。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：电热式程序控温结晶器，主要包括容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；程序控温装置为多段程序控温表。上述电热式程序控温结晶器，还包括冷却水箱；容器为内层容器和外层容器构成的双层结构，容器上设容器盖，内层容器和外层容器之间形成夹套；冷却水箱通过冷却介质回流管和冷却介质进入管与夹套连通构成循环回路，冷却水箱的出水口与夹套的入水口相连，夹套出水口与冷却水箱的入水口相连。夹套为空心夹层，或者夹套内设螺旋流道，或者夹套内壁上设置金属散热片。内层容器和外层容器为圆筒形、正方形、矩形或其它形状；内层容器采用金属光滑平板、波纹板或棘板制作；外层容器采用金属或陶瓷材料制作；螺旋流道采用金属材料或聚四氟乙烯制作。加热装置由电源、真空开关和电加热体组成，电加热体连接并由继电器控制盒控制，电加热体置于内层容器内；加热体采用电阻式加热、微波加热或电磁加热方式。多段程序控温表连接并控制热电偶和继电器控制盒中的继电器，热电偶置于内层容器内；多段程序控温表为8步、16步、32步、64步型可编程控温表。上述电热式程序控温结晶器，还包括搅拌装置，搅拌装置为机械搅拌器或气体搅拌器；机械搅拌器为桨式搅拌器或推进式搅拌器；桨式搅拌器由搅拌器调速器、搅拌电机和搅拌桨组成，搅拌桨通过固定支架置于内层容器内。上述电热式程序控温结晶器，还包括结晶反应容器，结晶反应容器通过位置可调支架置于内层容器内。冷却水箱为蛇管式、列管式、套管式、板式、半导体制冷式的冷却水箱，冷却水箱主要由箱体及其内设的潜水泵和金属换热器组成。针对现有结晶器存在的问题，专利技术人首次将多段程序控温表用于结晶器，设计并制作了一种电热式程序控温结晶器，主要包括容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；程序控温装置为多段程序控温表。其中，容器、加热装置和程序控温装置为本技术的必要部件，构成简易型结晶器，其成本较低，虽能够精准控制温度和降温速率，但其降温速率控制范围小，只能在不超过自然冷却速率的范围内进行控制；固定装置、搅拌装置、冷却水箱为附属部件，为增强温度可控范围和降温速率范围，可通过添加冷却水箱，并将容器设计为双层结构(内层容器和外层容器)，和在双层结构的夹套内设螺旋流道，成为增强冷却型结晶器。本技术的结晶器以液体作为传热介质和冷却介质，以电能为热源，通过程序控温装置与其他装置的协同作用，在精准控制冷却介质或反应液温度的同时对升温和降温速率进行精确控制，实现真正意义的程序控温(包括保温、升温、降温)，以控制反应液的晶核形成与生长、改善晶体的质量、控制晶粒形态；而且其降温速率可超过自然冷却速率，温度精度控制偏差≤1℃。与现有技术相比，本技术结晶器模块化强、结构简单、便于组装，而且容易利用已有设备改装升级。总之，本技术具有工作温度、降温速率可控范围广，温度控制精准的特点，填补了国内外市场空白。将之器用于科研可获得精准的实验数据，用于生产可提高产品质量和生产效率，在冶金、化工、材料、生物和制药等各领域具有广泛的应用前景。附图说明图1是本技术电热式程序控温结晶器的结构和使用状态示意图。图中：1搅拌器调速器，2继电器控制盒，3多段程序控温表，4连接导线，5固定支架，6结晶反应容器，7容器盖，8热电偶，9内层容器，10位置可调支架，11反应液，12传热介质，13外层容器，14螺旋流道，15电加热体，16冷却介质，17冷却介质回流管，18冷却水箱，19冷却介质进入管，20搅拌桨，21搅拌电机。图2是本技术电热式程序控温结晶器的电路示意图。图中：1真空开关，2继电器，3主电路，4控制电路，5热电偶，6多段程序控温表，7电加热体。具体实施方式一、基本结构和功能(图1和图2)简易型电热式程序控温结晶器，主要包括内层容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；程序控温装置为多段程序控温表。简易型的可控降温速率不能低于无冷却介质冷却时的自然降温速率。增强冷却型电热式程序控温结晶器还包括冷却水箱；容器为内层容器和外层容器构成的双层结构，容器上设容器盖，内层容器和外层容器之间形成夹套；冷却水箱通过冷却介质回流管和冷却介质进入管与夹套连通构成循环回路，冷却水箱的出水口与夹套的入水口相连，夹套出水口与冷却水箱的入水口相连。增强冷却型结晶器的降温幅度和降温速率范围更大，可控降温速率能超过无冷却介质冷却时自然降温速率。其中，加热装置由电源、真空开关和电加热体组成，电加热体连接并由继电器控制盒控制，电加热体置于内层容器内。结晶器的规格可以根据用户要求自由设计，当要求功率较小、处理量较少，如实验室用结晶器，可以采用220V交流电源。当结晶器功率较大、处理量较多时，如用于工业生产，可以采用380V交流电源。加热体通常采用电阻式加热，也可采用微波加热或电磁加热方式等。多段程序控温表连接并控制热电偶和继电器控制盒中的继电器，热电偶置于内层容器内；多段程序控温表为多段程序控制，“多段”起码包括升温段控制和降温段控制，可以采用市场上销售8步、16步、32步、64步型可编程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电热式程序控温结晶器，其特征在于主要包括容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；所述程序控温装置为多段程序控温表。

【技术特征摘要】
1.一种电热式程序控温结晶器，其特征在于主要包括容器、加热装置和程序控温装置，程序控温装置连接并控制加热装置；所述程序控温装置为多段程序控温表。2.根据权利要求1所述的电热式程序控温结晶器，其特征在于还包括冷却水箱；所述容器为内层容器和外层容器构成的双层结构，内层容器和外层容器之间形成夹套；所述冷却水箱通过冷却介质回流管和冷却介质进入管与夹套连通构成循环回路。3.根据权利要求2所述的电热式程序控温结晶器，其特征在于：所述夹套为空心夹层，或者夹套内设螺旋流道，或者夹套内壁上设置金属散热片。4.根据权利要求3所述的电热式程序控温结晶器，其特征在于：所述内层容器和外层容器为圆筒形、正方形、矩形；所述内层容器采用金属光滑平板、波纹板或棘板制作；所述外层容器采用金属或陶瓷材料制作；所述螺旋流道采用金属材料或聚四氟乙烯制作。5.根据权利要求1所述的电热式程序控温结晶器，其特征在于：所述加热装置由电源、真空开关和电加热体组成，电加热体连...

【专利技术属性】
技术研发人员：高锋，韦悦周，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45