Аппарат для очистки веществ направленной кристаллизацией

 

Изобретение относится в глубокой очистке веществ и позволяет повысить эксплуатационную надежность ибезо- . пасность производства. Емкость 5 заполняют расплавленным веществом после включения термостата 12. Автоматическая клапанная система циклично впускает воздух в камеру 7. Давление воздуха через мембрану 8 передается в емкость 5. Расплав очищаемого вердества по трубопроводу 6 и направляющей трубке 4 попадает на крышку сосуда-кристаллизатора 1 и пленкой растекается по его стенке. Часть & (Л ю со ю а BffsJyx от HOM/jpecfcpj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (11) (51) 4 В О1 D 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

om

c" é2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3963284/23-26 (22) 10 ° 10. 85 (46) 23. 02. 87. Бюл. Р 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) E.A. Басистов, Т.Б. Демент, А.А. Ефремов, В.И. Ухин, Ю.И. Фетисов и А.П. Черников (53) 66.062.05(088.8) (56) Гельперин Н.И., Носов Г.А.

Основы техники кристаллизации расплавов. 1975, с. 235-236.

Авторское свидетельство СССР

1I - 11006633442299, кл. В 01 D 9/02, 1982. (54) АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЕЩЕСТВ

НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ (57) Изобретение относится в глубокой очистке веществ и позволяет повысить эксплуатационную надежность и.безопасность производства. Емкость 5 эа полняют расплавленным веществом после включения термостата 12. Автоматическая клапанная система циклично впускает воздух в камеру 7. Давление воздуха через мембрану 8 передается в емкость 5. Расплав очищаемого вещества по трубопроводу 6 и направляющей трубке 4 попадает на крышку сосуда-кристаллизатора 1 и пленкой растекается по его стенке. Часть

1291172 жидкости кристаллизуется на стенке сосуда 1, другая часть возвращается

Изобретение относится к получению веществ высокой степени чистоты и может быть использовано для очистки веществ кристаллизацией из расплава.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности аппарата и безопасности производства.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат.

Аппарат содержит сосуд-кристаллизатор 1, в котором осуществляется процесс направленной кристаллизации, с нагревателем 2 и штуцером 3. В аппарате имеется направляющая трубка

4, емкость 5 для расплава с трубопро

15 водом 6 и пульсатор для изменения давления в емкости 5, выполненный в виде камеры 7 с эластичной мембраной

8, клапанами 9 и 10 с релейным блоком

11 для автоматического управления:. клапанами по заданной программе. KM» кость 5 и камера 7 пульсатора помещены в термостат 12.

Гульсатор может быть выполнен также в виде сообщающегося с емкостью

5 сильфона с механизмом, деформирующим сильфон.

Аппарат работает следующим обра зом.

Включают термостат 12, после прогрева емкости 5 заполняют. ее расплавленным веществом и включают автоматическую клапанную систему, которая циклично с определенными временными 35 интервалами впускает воздух от компрессора через клапан 9 в камеру 7 и затем сбрасывает его через клапан

10 в атмосферу. Давление воздуха, впускаемого в камеру 7, передается 40 через мембрану 8 в емкость 5. При этом расплав очищаемого вещества поднимается по трубопроводу 6 и штуцеру 3, проходит инерционно направляющую трубку 4 и, растекаясь по 41 крышке сосуда 1, опускается пленкой по pro стенке. Когда клапан 9 закрывается, а клапан 10 открывается,оров емкость 5. Затем цикл повторяется.

2 з.п. ф-лы, 1 ил. шение сосуда 1 прекращается, и расплав возвращается в емкость 5,проходя через зазор между трубкой 4 и дном сосуда 1. Часть жидкости, циркулирующей в аппарате, кристаллизуется на охлаждаемой стенке сосуда 1,образуя слой 13 твердой фазы, растущей в радиальном направлении. С помощью нагревателя 2 в стекающей по кристаллическому слою пленке расплава поддерживается температурный градиент, необходимый для морфологической устойчивости поверхности раздела фаз.

Термостатирование емкости 5 и камеры

7 обеспечивает поддержание в течение процесса заданного режима (сохранение требуемого по условиям очистки диапазона скоростей кристаллизации) и предотвращает конденсацию продукта в камере 7.

По достижении заданного количественного соотношения фаз клапанную систему выключают и оставшийся расплав, в котором сконцентрировались примеси, сливают через штуцер 14.

Для плавления кристаллическего слоя

13 повышают мощность нагревателя 2.

Циклы кристаллизация — плавление повторяют требуемое число раз.

Диаметр штуцера 3 (й ) определяется из условия равенства статических напоров в потоке жидкости (когда она движется вверх) на выходе из штуцера 3 и на выходе из трубки 4.При этом условии инжекционное действие струи расплава на выходе из штуцера

3 таково, что вся жидкость, выходящая из штуцера 3, и только она ироходит направляющую трубку 4. В зазоре между последней и дном сосуда 1 потока нет.

По теореме Бернулли получена следующая формула для расчета диаметра штуцера 3:

I (1-С„„, Ф

2аН эн ) Э

v2

+ + Сей

1291172 где d и Н соответственно внутренний диаметр и высота направляющей трубки 4; коэффициенты местных гидравлических сопротивле5 ний, которые возникают соответственно при переходе потока расплава из штуцера 3 в направляющую трубку 4 (сечение потока 10 увеличивается) и на выходе из нее; коэффициент трения; скорость потока в трубке 4; 15 ускорение свободного падения. pacu иСвьн

8 от.

Составитель Л. Эпштейн

Техред Л. Сердюкова

Корректор А. Тяско

Редактор И. Горная

Заказ 63/7

Тираж 657

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Величина зазора h между направляющей трубкой 4 и дном сосуда 1 опреде-20 ляется из условия равенства скоростей потока жидкости в этом зазоре и в штуцере 3, когда расплав возвращается в емкость 5. При этом условии гидравлическое сопротивление на пово-.25 роте потока из зазора между трубкой

4 и дном сосуда 1 в штуцере 3 минимально.

Для расчета величины зазора h по- 30 лучена формула:

В предлагаемом аппарате снижена опасность разгерметизации и возможна очистка пожаровзрывоопасных, токсичных и агрессивных веществ. Возможна также очистка термолабильных веществ, так как в аппарате нет движущихся 40 узлов и механизмов, контактирующих с продуктом, и,следовательно, не происходит брызгообразование и попадание расплава на радиационный нагреватель. формула изобретения

1. Аппарат для очистки веществ направленной кристаллизацией, содержащий сосуд-кристаллизатор с направляю-: щей трубкой, с внутренним нагревателем установленным соосно со штуцером, расположенным на дне сосуда по его оси на расстоянии от трубки,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и безопасности производства, он снабжен установленным под сосудой термостатом с размещенным в нем пульсатором и емкостью для расплава с вертикальным трубопроводом, нижний конец которого расположен ниже уровня расплава, а верхний конец соединен со штуцером, при этом направляющая трубка установлена коаксиально внутри нагревателя.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен автоматической клапанной системой и компрессором, при этом пульсатор выполнен в виде камеры, разделенной на две части эластичной мембраной, одна из которых соединена с емкостью, а другая через автоматическую клайанЙую систему — с компрессором,и атмосферой.

3. Аппарат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что пульсатор выполнен в виде сообщающегося с емкостью для расплава сильфона с деформирующим его механизмом.