УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВКИ ЙОДА ИЗ ЙОДСОДЕРЖАЩЕГО ПРОДУКТА Российский патент 2002 года по МПК C02F1/72 C02F1/04 C01B7/14 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к устройствам для плавки йода из йодсодержащего продукта.

Известно устройство для нагревания различных веществ, преимущественно диэлектриков (например, пластмасс, резины), где нагревание осуществляется индукционными токами (А. Н. Поплавский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия, 1987 г., стр.158-160). Обогреваемый корпус устройства имеет люк для загрузки материала, кроме того, корпус устройства является сердечником соленоида, охватывающего корпус. Соленоид выполняется из медной или алюминиевой проволоки, имеющей малое омическое сопротивление.

Это известное устройство обладает большими преимуществами: непосредственное выделение тепла по всей толщине нагреваемого материала, что обеспечивает его равномерный прогрев, и большая скорость прогревания материала.

Однако в этом известном устройстве для нагревания материалов невозможно эффективно осуществлять плавку материалов, например плавку йода из йодсодержащего продукта из-за его низкой коррозионной стойкости, а также из-за отсутствия контроля за соблюдением точного температурного режима, процессов отвода паров газа, воды и готового продукта.

Известны устройства для плавки йода из йодсодержащего продукта, содержащие корпус с первым штуцером для загрузки исходного йодсодержащего продукта и вторым штуцером для отвода паров йода, нагревательный элемент (SU 47289, кл. С 01 В 7/14, 1936 г., SU 171392, кл. С 01 В 7/14, 1965 г.).

Однако указанные известные устройства не обеспечивают нужный контроль за процессом производства и необходимую безопасность обслуживающего персонала.

Задачей изобретения является создание устройства для плавки йода из йодсодержащего продукта такой конструкции, которая позволяла бы осуществлять плавку йода внутри корпуса устройства и отвод готового продукта из корпуса устройства, отвод паров воды и газа при осуществлении температурного контроля за процессом плавки.

Поставленная задача решается тем, что устройство для плавки йода из йодсодержащего продукта содержит корпус с первым штуцером для загрузки исходного йодсодержащего продукта и вторым штуцером для отвода паров йода и воды, выполненными в боковых стенках корпуса один напротив другого, спираль из электропроводного материала, изолированную снаружи, охватывающую корпус и подключенную к источнику напряжения, и гидравлический затвор, установленный внутри корпуса и выполненный в виде двух труб разного диаметра, установленных одна в другой; труба большего диаметра со стороны верхнего торца выполнена герметично закрытой, а своим нижним торцом установлена на поверхности нижней крышки корпуса, имеющей установочное отверстие, диаметр которого равен наружному диаметру меньшей трубы, которая герметично установлена внутри установочного отверстия, причем устройство имеет проточные отверстия, выполненные в стенках корпуса большего диаметра в непосредственной близости от ее нижнего торца.

Целесообразно, чтобы устройство содержало еще одну спираль, расположенную под нижней крышкой корпуса, и защитную крышку, установленную ниже указанной спирали посредством шпильки, жестко прикрепленной к нижней крышке корпуса.

Допустимо, чтобы в устройстве корпус был выполнен с кольцевым фланцем на наружной поверхности корпуса в непосредственной близости от нижней крышки корпуса, а боковая спираль располагалась на боковой поверхности корпуса между первым штуцером и кольцевым фланцем.

Устройство в верхней крышке корпуса имеет карман для установки датчика температуры.

Устройство для плавки йодсодержащего исходного продукта позволяет осуществить плавку йода, отделять полученный готовый расплав от паров йода и воды и отводить полученный готовый продукт из корпуса устройства.

Устройство, продольный разрез которого представлен на чертеже, содержит корпус 1, например, в виде цилиндра, выполненного из ниобия. В верхней части цилиндра 1 установлена крышка 2, а на его боковой стенке примерно на расстоянии 85 мм от крышки корпуса 1 имеется первый штуцер 3 для загрузки йодсодержащего продукта и второй штуцер 4 меньшего диаметра для отвода паров йода и воды.

Диаметр первого штуцера 3 равен 100 мм. Диаметр второго штуцера 4 равен 50 мм. В данном случае первый и второй штуцеры 3, 4 расположены один напротив другого. Сверху камеры 1 установлена крышка 2, в которой имеется карман 5 для установки датчика температуры и отверстие 6 для визуального контроля уровня плава йода во внутреннем пространстве корпуса 1. Внутри корпуса 1 установлен гидравлический затвор, выполненный в виде двух труб 7, 8, установленных одна в другой, причем труба 8 большего диаметра сверху герметично закрыта крышкой 9, а в нижней части трубы 8, примыкающей к нижней крышке 10 камеры 1, выполнены отверстия 11 для протока плава.

Верхний конец трубы 7 малого диаметра представляет собой сливное отверстие для слива плава, причем высота участка трубы 7 от нижней крышки 10 до верхней кромки, образующей сливное отверстие, примерно в 1,5 раза меньше, чем высота трубы 8. Труба 8 герметично установлена в отверстии 12, выполненном в нижней крышке 10, и предназначена для слива плава, поступающего в ее сливное отверстие через отверстия 11 трубы 8 и зазор между трубами 7 и 8. В предлагаемом варианте устройства высота трубы 8=900 мм, высота трубы 7=600 мм, причем высота трубы 7 регламентирует высоту плава, предписанную технологическим процессом.

Устройство содержит также боковую спираль 13, намотанную снаружи боковых стенок корпуса 1 через слой 14 материала, обеспечивающего электроизоляцию между спиралью 13 и стенками корпуса 1. Боковая спираль 13 снаружи также изолирована посредством тепловой и электрической изоляции 15. Под нижней крышкой 9 также установлена электрическая спираль 16, работающая от напряжения 36 В. Спираль 16 закрыта защитной крышкой 17, устанавливаемой с помощью шпильки 18, приваренной к нижней крышке 10 корпуса 1. Между нижней крышкой 10 корпуса 1 и защитной крышкой 17 имеется воздушная подушка. Слой электрической изоляции 14, боковая спираль 13 и слой тепловой изоляции 15 опираются на кольцевой фланец 19, выполненный из титана и приваренный к стенкам камеры 1 сваркой из ниобия. Нижняя крышка 10 корпуса 1 прикрепляется к фланцу 19 посредством болтового соединения 20.

Устройство для получения плава йода из йодсодержащего продукта работает следующим образом. При закрытой верхней крышке 2 осуществляют разогрев корпуса 1 за счет подключения напряжения к спиралям 13 и 16 и начинают загрузку йодсодержащего продукта, который загружают через штуцер 3 при помощи загрузочного блока (не показан). Скорость подачи йодсодержащего продукта до 1 кг/мин. Йодсодержащий продукт поступает внутрь камеры 1, при этом влага отделяется в виде паров воды. Кроме того, йодсодержащий продукт частично расплавляется и испаряется йод, при этом пары воды и йода отводят через малый штуцер 4. Температура внутри корпуса 1 контролируется с помощью датчика температуры и поддерживается в автоматическом режиме. Плав йода через отверстия 11 и трубку 7 сливается в приемные емкости из фторопласта для дальнейшей переработки или в устройство для кристаллизации йода.

В процессе работы устройства определяющим фактором является работа гидрозатвора, т.е. труб 7 и 8. Технологические требования, предъявляемые к процессу плавки йодсодержащего продукта, накладывают ограничения на высоту плава внутри корпуса 1 и расположенных друг напротив друга штуцеров 3 и 4, причем, как было сказано выше, через штуцер 4 осуществляется отвод паров воды и йода, следовательно, высота плава в корпусе 1 должна быть ниже штуцеров 3 и 4. В устройстве в процессе работы плав проходит из полости корпуса 1 через отверстие 11 внизу трубки 8 гидрозатвора, затем поднимается вверх между внутренней поверхностью стенки трубки 8 и внешней поверхности трубки 7 меньшего диаметра и, по мере повышения уровня плава, последний доходит до открытого отверстия 7. Благодаря герметичной установке трубки 7 в нижней (защитной) крышке 17 корпуса 1 плав попадает только внутрь трубы 7, по которой стекает в приемные емкости (не показано), расположенные ниже защитной крышки 17 устройства. Следует помнить, что в процессе плавки возможно активное протекание плавки, когда на поверхности плава возникают булькающие поверхностные пузыри и возможно появление брызг, что опасно, если уровень плава не поддерживать в безопасных пределах по высоте, в особенности относительно штуцеров 3 и 4. Наличие гидрозатвора позволяет обеспечить надежность эксплуатации устройства в условиях строгих технологических требований при сохранении безопасности условий труда при работе с исходными йодсодержащими продуктами и сопровождающими процесс плавки парами йода, а также другими вредными веществами.

Устройство позволяет производить плавку йода внутри одного корпуса без использования крупногабаритного вспомогательного оборудования при обеспечении контроля за температурой плава и за отводом паров йода и воды.

Кроме того, устройство позволяет исключить ручной труд при загрузке йодпасты и уменьшить контакт человека с парами йода и исходным продуктом.

Устройство отличается малыми габаритами и высокой производительностью.

Устройство может быть использовано для расплава серы, солей NaJ, СеJ и может быть изготовлено на предприятиях технического машиностроения.

Устройство для плавки йода из йодсодержащего продукта содержит корпус с первым штуцером для загрузки исходного йодсодержащего продукта, спираль из электропроводного материала, изолированную снаружи, охватывающую корпус и подключенную к источнику напряжения, второй штуцер для отвода паров йода и воды, выполненный в боковой стенке корпуса, и гидравлический затвор, установленный внутри корпуса и выполненный в виде двух труб разного диаметра, установленных одна в другую. Труба большего диаметра со стороны верхнего торца выполнена герметично закрытой, а своим нижним торцом установлена на поверхности нижней крышки корпуса, имеющей установочное отверстие, диаметр которого равен наружному диаметру меньшей трубы, которая герметично установлена внутри установочного отверстия. Труба большего диаметра имеет проточные отверстия, выполненные в ее стенках в непосредственной близости от ее нижнего торца. Изобретение обеспечивает получение и отвод готового продукта и контроль за выполнением всего процесса плавки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для плавки йода из йодсодержащего продукта, содержащее разогреваемый корпус с первым штуцером для загрузки исходного йодсодержащего продукта и вторым штуцером для отвода паров йода и воды, отличающееся тем, что оно снабжено гидравлическим затвором, установленным внутри корпуса и выполненным в виде двух труб разного диаметра, размещенных одна в другой, причем труба большего диаметра со стороны верхнего торца выполнена герметично закрытой, а своим нижним торцом, в непосредственной близости от которого в стенках трубы выполнены проточные отверстия, установлена на поверхности нижней крышки, труба меньшего диаметра герметично установлена внутри установочного отверстия нижней крышки корпуса, а высота ее участка от нижней крышки до верхней кромки, образующей сливное отверстие, примерно в 1,5 раза меньше, чем высота трубы большего диаметра, регламентируя высоту плава, при этом оба штуцера расположены в боковых стенках корпуса один напротив другого, а разогрев корпуса осуществляется изолированной снаружи спиралью, охватывающей его боковую поверхность. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит еще одну спираль, расположенную под нижней крышкой корпуса и закрытую защитной крышкой, жестко прикрепленной к нижней крышке. 3. Устройство по одному из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус имеет кольцевой фланец на наружной поверхности в непосредственной близости от нижней крышки, при этом спираль расположена на боковой поверхности корпуса между его кольцевым фланцем и первым штуцером. 4. Устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что в верхней крышке корпуса выполнен карман для установки датчика температуры.