Аппарат для очистки веществ направленной кристаллизацией Советский патент 1987 года по МПК B01D9/02 

1291172

жидкости кристаллизуется на стенке в емкость 5. Затем цикл повторяется, сосуда 1, другая часть возвращается 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

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

Цель изобретения - повышение эксп- луатационной надежности аппарата и безопасности производства.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат.

Аппарат содержит сосуд-кристалли- затор 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 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 блоко 11 для автоматического управления : клапанами по заданной программе. Емкость 5 и камера 7 пульсатора помещены в термостат 12.

Пульсатор может быть выполнен также в виде сообщающегося с емкостью 5 сильфона с механ 1змом, 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 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 через мембрану 8 в емкость 5. При этом расплав очищаемого вещества поднимается по трубопроводу 6 и штуцеру 3, проходит инерционно направ - ляющую трубку 4 и, растекаясь по крышке сосуда 1, опускается пленкой по его стенке. Когда клапан 9 закрывается, а клапан 10 открьшается,оро5

0

0

5 0 J

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 кристаллического слоя 13 повышают мощность нагревателя 2. Циклы кристаллизация - плавление повторяют требуемое число раз.

Диаметр штуцера 3 (d) 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 зтом условии инжекционное действие струи расплава на выходе из штуцера 3 таково, что вся жидкость, выходящая из щтуцера 3, и только она иро- ходит направляющую трубку 4. В зазоре между последней и дном сосуда 1 потока нет.

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

- Срчсы,

UT.

d(

1

: -j- CjbDi

f

)

JXICU

3.1

где d и Н - соответственно внутренний диаметр и высота направляющей трубки 4; коэффициенты местных гидравлических сопротивле- НИИ, которые возникают соответственно при переходе потока расплава из штуцера 3 в направляющую трубку 4 (сечение потока увеличивается) и на выходе из нее;

А - коэффициент трения;

V - скорость потока в трубке 4;

g - ускорение свободного падения.

Величина зазора h между направляющей трубкой 4 и дном сосуда 1 6пределяется из условия равенства скоростей потока жидкости в этом зазоре и в штуцере 3, когд4 расплав возвращается в емкость 5. При этом условии гидравлическое сопротивление на повороте потока из зазора между трубкой 4 и дном сосуда 1 в штуцере 3 минимально.

Для расчета величины зазора h по- лучена формула:

d

ыт.

4d .

В предлагаемом аппарате снижена -35 опасность разгерметизации и возможна очистка пожаровзрывропасных, токсичных и агрессивных веществ. Возможна также очистка термолабильных веществ, так как в аппарате нет движущихся 40 узлов и механизмов, контактирующих

Редактор И. Горная Заказ 63/7

Составитель Л. Эпштейн

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Тяско

Тираж 657Подписное

ВНИИПИ Государственного-комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

1724

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 на расстоянии от трубки,о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения 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 поп.1, отличающийся 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 клапан- йую систему - с компрессором,и атмосферой.

3.Аппарат поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что пульсатор выполнен в виде сообщающегося с емкостью для расплава сильфона с деформирующим его механизмом.

Изобретение относится в глубокой очистке веществ и позволяет повысить эксплуатационную надежность ибезо- . пасность производства. Емкость 5 за- 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 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