Аппарат для фракционного плавления
Оп ИСАКИИ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
В 01 0 9/00 с присоединением заявки Э%в Гееударстеекнь и комитет СССР (23) 0 риоритетв Опубликовано 15.04.82. бюллетень РВ 14 (53) УДК 66.065..52 (088.8) ао авяаи изобретений н открьпий Дата опубликования описания 15.04 82 (72) Авторы изобретения Н. И. Гельперин, Г. А. Носов, Г. Н. Саргсян, С. К. и О. Н. Калиничева еу, l. (. (1 ..".,".,",;„; л Московский ордена Трудового Красного Знамени т,тонкой " химической технологии им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ ФРАКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ Изобретение относится к аппаратам для разделения и очистки веществ от примесей методом фракционного плавления. Известен емкостной аппарат для фракционного плавления с внутренними теплообменнымн элементами, выполненными в виде горизонS тальных ребристых труб илн вертикальных пластинчатых .элементов. Процесс разделения в таких аппаратах осуществляется следующим способом. После заливки в этот аппарат исходной сме- 10 си последнюю медленно охлаждают до полней о или частичной кристаллизации. Далее начинают стадию плавления путем медленного повышений температуры. Образовавшиеся в результате наtS грева жидкие фракции, обогащенные ннзкоплавкими примесями,. стекают через слой.оставшихся кристаллов в нижнюю часть аппарата н вы- водятся из него..При этом оставшаяся кристаллическая фаза обогащается высокоплавким компонентом (11. Недостатком известного аппарата является то. что при его использовании кристаллизация расплава происходит при равномерном,охлажденни всего обьема..В результате такой, кристаллизации, оставшаяся маточная жидкость, обогащенная ннзкоплавкими примесями, оказывается заключенной B порах между кристал. б лами, откуда ее удаление затруднено гидравлическим сопротивлением и действием калил. лярных сил. В то же время задержка жйдкой фазы приводит к существенному снижению эффективности разделения. Для более полного отделения образующейся на стадии плавления жидкой фазы процесс нагрева проводят с низкими скоростями, что приводит к существенному понижению у) ельной производительности аппарата. Целью изобретения. является интенсификация процесса за счет повышения степени разделения. и увеличения удельной производительности. Поставленная цель. достигается тем, что аппарат для фракционного плавления, включающий корпус с охлаждающими элементами, штуцера для загрузки исходной смеси и отвода образующихся жидких фракций, снабжен на9!9694 гревающими элементами, расположенными между охлаждающими элементами, На фиг. 1 представлен аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 — 5 — варианты расположения нагревающих элементов. 5 Аппарат для осуществления процесса фракционного плавления с локальными зонами нагрева (фиг. 1) состоит из корпуса 1, охлаждающих 2 и нагревающих 3 теплообмейных элементов, штуцеров для загрузки исходного 1п расплава 4 и штуцера 5 для вывода жидких фракций, образующихся на стадии плавления. Предусмотрены штуцеры для подвода 6 и отвода 7 хладагента, а также для подвода 8 и отвода 9 теплоносителя. Теплообменные элементы выполнены в виде трубок Фильда. Соотношение рабочих поверхностей охлаждающих и нагревающих элементов и их взаимное распо. ложение в рабочем пространстве аппарата определяется концентрацией примесей в исходной смеси, а также физико-химическими и теплофизическими свойствами разделяемой смеси. . Наиболее рациональный вариант взаимного расположения нагревающих и охлаждающих элементов показан на фиг. 2, где используется шахматное расположение элементов в рабочем пространстве аппарата. В варианте (фиг.3) охлаждающие элементы расположены в вершинах правильных шестиугольников, а нагревающие элементы — в центрах шестиугольников. В варианте (фиг. 4) охлаждающие элементы расположены в углах квадратов, а нагревающие — в их центрах. В варианте (фиг. 5) принято коридорное расположение элементов чередующимися рядами. Одни из них состоит толь35 ко из охлаждающих элементов, другие из нагревающих и охлаждающих элементов. В случае, когда исходная смесь содержит значительное количество примесей, предпочтительны варианты расположения элементов, по40 казанные на фиг. 2 — 4. При незначительном содержании примесей в исходной смеси рационально использовать вариант, показанный на фиг. 4. Нагревающие и охлаждающие элементы могут быть изготовлены как из гладких труб, 43 так и снабженных продольными ребрами. Элементы располагают друг от друга на расстоянии, равном 1,5-3 их диаметра. Аппарат для фракционного плавления с локальными зонами нагрева работает следующим SO образом. В предварительно прогретый аппарат через штуцер 4 заливают в расплавленном виде исходную смесь.,Палее проводят ее кристаллиза-цию при медленном охлаждении путем посте- зз пенного понижения температуры хладагента, подаваемого в элементы 2. Прн этом на охлаждающих элементах образуется кристаллическая фаза. Охлаждение проводят до тсмпературы, равной или несколько выше температуры солидуса разделяемой смеси. В течение всей стадии охлаждения в нагревающие элементы 3 подают теплоноситель с температурой на 1 — 3 С выше температуры ликвидуса разделяемой смеси, вследствие чего вокруг этих элементов,остается зона незакристаллизовавшегося маточника, обогащенного низкоплавкими примесями. После окончания стадии кристаллизации открывают нижний спускной штуцер 5 и спускают оставшуюся незакристаллизовавшуюся жидкую фазу. При этом вдоль нагревающих элементов образуются вертикальные каналы, свободные от кристаллической фазы. Далее начинают стадию плавления при постепенном нагреве системы путем подачи теплоносителя в охлаждающие элементы. Образующиеся при этом жидкие фракции по образовавшимся каналам свободно стекают в нижнюю часть аппарата и выводятся из него, В результате отделения низкоплавких примесей происходит обогащение оставшейся-кристаллической фазы низкоплавким целевым компонентом. После достижения заданного разделения при быстрой нагреве производят полное выплавление из аппарата очищенного продукта. Аппарат с локальными зонами нагрева обла-: дает следующими преимуществами. В рабочем объеме аппарата с локалыю ми зонами нагрева на стадии кристаллизации между нагревающими и охлаждающими элементами создаются градиенты температуры. Последние приводят к образованию более правильных, хорошо сформировавшихся кристаллов, что на последующей стадии плавления существенно понижает захват маточной жидкости, обогащенной примесями. При направленном росте кристаллов в аппарате с .локальными зонами нагрева низкоплавкие примеси постепенно оттесняются растущими кристаллами в зону повышенной температуры, расположенную вдоль нагревающих элементов, откуда эти примеси удаляются с оставшимся маточником в конце стадии кристаллизации. За счет образования вдоль нагревающих элементов каналов, свободных от кристаллической фазы, на стадии плавления в значительной мере облегчается отделение жидких фракций от оставшейся кристаллической фазы, что существенно повышает четкость разделения и увеличивает выход очищенного продукта. Вследствие более быстрого отделения жидких фракций появляется возможность сущсственного сокрашения продолжительности процесса разделения и соответственного повышения удельной производительности аппарата. Формула изобрстсния Аппарат для фракционного плавлсния, включающий корпус с охлажданллими элсмсн1ами. 5 9196 штуцера для загрузки исходной смеси и отвода образующихся жидких фракций, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения степени разделения и увеличения удельной производительности, он снабжен нагревающими элементами, 94 6 расположенными между охлаждающими элементами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании К 837295, кл. В 1 G, 1959 (прототип). 919694 Составитель Г. Носов Техред Т. Маточка Корректор В. Синицкая Редактор Т. Веселова Тираж 733 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ll3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская .наб., д. 4/5 Подписное Заказ:>2209/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. 1Уроектная, 4
