Устройство для кристаллизации из раствора

 

СОЮЗ С0ВЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯУ„„.И 2449 {51) В О1 Э 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоеснжм свиДЫтепьСтау

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ. СССР

° ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3728627/23-26 (22у 06.02,84 (46) 23.06.85. Бюл. Н .23 (72) А. В. Салосин, Г, А. Кардашев, М, А. Першина, А. Л. Шаталов и С. Г. Манукян (71) Московскьй ордена Трудового

Красного Знамени. институт химичеако. го машиностроения (53) 66.065,52(088.8) . (56) Матусевич Л. Н. Кристаллизация из растворов в химической промьпплеиности. И., "Химия", 1968, с. 157..

Патент США У 4257796, кл. В Ol 3 9/02, 1981 (прототип) (54) C57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗА

ЦИИ ИЗ РАСТВОРА, имеющее .емкость, установленную на фундаментной плите, подводящие,и.отводящие штуцеры, вьг" грузное приспособление и низкочастот" . ный вибратор со штоком, о т л ич а ю щ е е с я тем-, что, с целью получения кристаллов моновысокодисперсного состава и формы, близкой к сферической,. путем исключения колебаний емкости и создания стоячих поверхностно-капиллярных волн, фун- даментная плита снабжена стойкой и звукопоглощающими прокладками, размещенными.между стойкой и ем1;остью ..Ф выполненной со сливиьм отверстием, в боковой. стенке, при зтом низкочас™ тотный вибратор закреплен на стойке и. снабжен насадком, выполненным в виде обечайки прямоугольного сечения, установленной на расстояпии от стенок емкости, а нижняя кромка обечайки установлена ниже сливного отверстия.

1162449

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для получения кристаллов из неорганических солей растворов в химической, пищевой 5 промышленности, а также других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является получение кристаллов моновысокодисперсного состава и формы, близкой к сфе- 10 рической, путем исключения колебаний емкости и создания стоячих поверхностно-капиллярных волн.

На фиг. 1 представлено устройство

- для кристаллизации из раствора, об- 35 щий вид; на фиг..2 - вариант выполнения устройства с несколькими на" садками, расположенными параллельно, Устройство для кристаллизации из раствора содержит фуидамеитную плиту 20

1, иа которой через звукопоглощающие проклацки 2 установлена е. кость 3 с подводящим штуцерсм 4, рубашкой ох) т е., .т (г ермс статирсв аяя1 (f«Q пс

/ казана, вьп рузиым приспособлением 5.25

Па боковой стенке емкости гаризои-. таи ис pBcIIoëîæeío отверстие 6 (уров . н сливной карман 7 с отвсдяшим гп "., «1ом В, На фундаментной плите закрепля -tc5t стойка 9 с прикрепленным к ней низкочастотный вибратором 10, соединенным через шток 11 с насадком

12, При этом насадок опускается в сосуд не касаясь его стенок на глуби" иу равную длине поверхностно-капилЭ

r$5 ляриой волны.

Устройство работает следующим образом.

Через щтуцер 4 емкость 3 заполняется нагретым раствором до отверстия 40

6, частично притапливая нижнюю часть насадка. Излишки раствора сливаются через отверстие и попадают в сливной карман 7, С помощью рубашки термоста1 тнрования устанавливается температура.45 кристаллизации раствора. Далее включается низкочастотный вибратор 10,— кол бания которого через шток 11 передаются на насадку 12 и поверхностную планку раствсра. Звукслоглощающая 50 прокладка 2 звуксизолирует емкость 3 от возможных колебаний вибратора 10, которые могут быть переданы через ! сто,ky 9 фундаментной плите. 1, Таким образом, колебания от вибратора !0 55 .передаются только поверхностному слов жидкой пленки, создавая на поверхно

eòï. раствора волны. Конструктивная особенность насадка состоит в том, что он выполнен в виде обечайки прямоугольного сечения. Только такое выполнение насадка позволяет получать на поверхности раствора не просто волны, а когерентные поверхностно» капиллярные волны, распространяющиеся во взаимно перпендикулярных направлениях и одновременно с его помощью цир. куляциониые макропотоки раствора.

Когерентные волны, распространяющиеся внутри насадка по поверхности раствора, интерферируют и создают стоячие поверхностно-капиллярные волны с правильно расположенными узлами, пучностями и четко обозначенными ячейками.

Длина поверхностно-капиллярной волны ойределяется иэ соотношения

27id

A(2 где g — pJIHBB поверхностно-капиллярной волны; б — коэффициент поверхностного натяжения жидкости — плотность жидкости, f — частота низкочастотного воз" действия °

Расстояние между двумя узловыми точками равно где h - длина поверхностно-капиллярной волны. Для получения стоячих поверхностно-капиллярных. волн размер сторон основания прямоугольного параллелепипеда должен быть кратен длине поверхностно-капиллярных волн»

5 связи с тем, что на поверхности жидкости существуют одновременно стоячие поверхностно-капиллярные волны и макропотоки, то происходит разделение макропотоков на микропотоки, циркулирующие внутри ячеек этих волн. При этом момент количест".ва движения макрспотоков и образую-.. щихся микропотоков микровихрей одийаков, К особенности данного явления относится тот факт, что микровихри возникают одного размера, в одииако" вых ячейках, с центрами в узле, оди" иаковых скоростей и имеют встречное вращение. Величина скорости враще-.

1ния микровихрей достигает максимума

Ъ з : 1162449 4 при условии равенства глубины погру-"-; . Таким образом, цикл образования жения насадки (h) длине поверхностно. нового кристалла повторяется, а скокапиллярной волны (9). . : пившиеся на дне кристаллы выводятся

В поверхностных слоях раствора из раствора с помощью выгрузиого привследствие низкочастотной вибрации,, способления 5, В связи с тем, что имеиспарения жидкости и наличия гради- ется большое число одинаковых ячеек, ента температур между холодным газом в которых созданы одинаковые гидрои жидкостью возникают зародыши кри- диналшческне условия для вращения сталлиэации. Зародыш кристалла, на- кристаллов, то и кристаллы получаются ходящийся в поверхностных слоях жид- 111 монодисперсного состава. В связи с кости и при наличий на поверхности . тем, что растущий кристалл и раствор жидкости стоячих волн, вынужден пе-, находятся непрерывно во вращательном ремещаться в узел. Любая .частица, . движении и застойные зоны отсутствуют, в том числе и зародыш кристалла, paC" то и кристаллы получаются однородного положенный вблизи колеблкнцейся по- gg . состава с формой, близкой к сферичес-. верхности раствора, находится в не-. .кой. В связи:с гем, что размер ячейки устойчивом состоянии, а следователь- зависит от частоты колебаний, то.ве- . но, будет перемещаться в место с ми- сом каждого кристалла можно управлять, нимальной энергией, т.е. в узел и там а так как вес связан с размером крисбудет удерживаться, чем исключается эп таллов, то можно получать кристаллы. его горизонтальное перемещение. Та- разных размеров вплоть до высокодиским образом, осуществляется иепрерыв»: персного состава. В связи с тем, что ная транспортировка зародыша крис- выросшие кристаллы выводятся из растталлиэации к узлу, т.е. месту роста. . вора, концентрация раствора в верхних кристалла и удержание его от гори- ц слоях понижается. Подачей свежего зонтальных перемещений. раствора через подводящий штуцер 4 н свободным переливом обедненного

Попав в узел, зародыш начинает . поверхностного слоя через отверстие быстро расти, так как находнтся в 5 (уровень 1 восстанавливается концент" вихре, который вращается на поверх- . рационное равновесие. Обедненный раст" .ности жидкости с центром в узле. Пе- : вор попадает в сливной карман 7 и черемещение раствора относительно обра- реэ штуцер 8 удаляется из него ° эующегося кристалла, а также и враще . Для того, чтобы управлять процесние самого кристалла относительно ра .. сом кристаллизации на большей поверМствора, способствует его росту во, насти раствора можно использовать .всех направлениях одинаково за счет .. + вибрирующий элемент с несколькими отвода от его поверхности пленки обед- насадками 12 (фиг. 2), которые распо,ненного, слабонасыщенного раствора ложены параллельно один другому па и притока свежего раствора, имеющего -расстояниях, кратных длине поверхпересыщение. ;ностно-капиллярной волны, жестка

" .40 . .:связанными между собой, например сиРастущий кристалл удерживается до стемой прутков 13 и подсоединенных определенного момента, времени на по- к штоку 11 вибратора, Насадки, не верхности раствора. На кристалл, на- -, касаясь стенок, опущены в емкость ходящийся на поверхности раствора, в .ниже отверстия уровня на глубину

43

t узле действует сила тяжести, сила равную длине поверхностно-капиллярвыталкивающая и сила, обусловленная . ной волны.

1 градиентом давления между слоем враща- : При таком расположении насадок ющейся в вихре жидкости и покоящимся . стоячие поверхностно-капиллярные раствором. Сила тяжести уравновешива- .. волны, образуются не только на поется этими двумя силами, что устраня« .верхностн раствора, ограниченного ет вертикальное перемещение растуще насадками, но и между ними.Это приro кристалла, В тот момент, когда .. водит к увеличению количества элесила тяжести превысит действие этих - . ментарных ячеек иа поверхности радвух сил, кристалл выпадает на дно и створа с микровихрям.i в центре, яв-. .его место занимает новый зародыш, . ляющимися центрами кристаллизации, 1262449

11б2449

Заказ 3985/4 .

Тираж б59 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Эпштейн

Редактор О. Зайцева ТехредИЯароцай Корректор М, Самборская