Устройство для растворения щелочных металлов Советский патент 1992 года по МПК B01F1/00 

Под колпаком имеется камера 8 растворения с кЬническим днищем. В месте сопряжения стенок камеры и днища выполнены сквозные отверстия 9, Над камерой растворения размещена форсунка 10, которая подсоединена.к линии 11 подвода инертного газа 12- .вакуума и 13 растворителя (воды, пара, жидкшс продуктов реакции, раствор химических реагентов) с регулирующими вентилями соответственно , 14, 15, 16, Для непрерывного вакууми- рования устройства установлен патрубок 17 с регулирующими вентилями, соединенный трубопроводами 18, ,19 через ресипер 20 с вакуумным насосом 21, На днище камеры 8 помещена насадка - стальные шарики 22, удерживаемые сеткой 23, Держатель 24 коктрольного образца щелочного металла, установлен «ад поверхностью з&сыпкй шариков и представляет собой полый стержень с помещенной внутрь термопарой. Дренажный патрубок 25 соединен с герметичными сосудами 26 ддя жиДкнх продуктов реакции через вентили 27, Подача растворов из сосудов 26 к форсунке 10 регулируется с помощью вентилей 28, 29, 30, сброс раство- ров - с помощью вентиля 31. С линией вакуума сосуды связаны через вентили 32, 33, 34, с линией подвода инертного газа - через вентили 35, 36, 37 Для подачи индикаторного раствора установлен патрубок 38,

Устройство работает следующим образом,

С помощью вакуумного насоса 21 создают разрежение в ресивере 20, затем открывают вентили, создавая разре.- жение Б выходном канале форсунки 10 и тем самым предотвращая попадание капель раствора на куски щелочного металла при их загрузке в корпус 1 И при дальнейшем вакуумировании При нормальном атмосферном давлении в выходном канале форсунки содержится раствор, который может сорваться в виде капли из-за сотрясения форсук- ки при загрузке,что приведет к возгора- ншо щелочног,о металла- (особенно натрия или калия),

Это же обязательно происходит в момент вакуумированйя устройства за счет вытягивания раствора из форсунки под действием разрежения.

Одновременно разрежение в вькод- ном канапе форсунки позволяет при не

0 5 Q

о 5 Q

j

5

обходимости быстро прекратить подачу раствора для остановки процесса растворения металла,

В безопасных условиях приступают к загрузке щелочного металла. Вращательными движениями насаживают кусок на стержень держателя 24, затем помещают остальные куски металла на насадку из стальньк шариков 22. не вьппе верхнего торца камеры 8, Колпак 3 устанавливают и закрепляют с помощью прижимного устройства через прокладку 4 на кольцевом выступе 2, опускают корпус 1, фиксируют его с помощью байонетного соединения 5 и включают светильник.7,

Так как. растворение щелочного металла происходит без его расплавления, наличие держателя с контрольным куском щелочного металла позволяет контролировать течение процесса растворения по его температуре. Однако вследстви.е инерционности термопары сигнал о достижении температуры плавления поступает лишь после расплавления всей массы растворяемого мет-алла.

Визуально также трудно определить начало плавления металла. Экспериментально установлено, что в условиях растворения достижение температуры плавления поверхностного слоя металла сопровождается энергичным;. разбрызгиванием щелочных прод уктов реакции. Взаимодействие на прозрачной части стенки колпака 3 щелочных продуктов с индикатором приводит к образованию интенсивной окраски, легко определяемой визуально до плавления всей массы загруженного щелочного металла, ,

Подключением форсунки к линии вакуума можно быстро остановить подачу i раствора на поверхность целочного металла и тем самым предотвратить его. расплавление, ...

После описанной выще подготовки устройства к работе под колпаком создают необходимое разрежение, затем закрьшают вентиль 15 и подают с помощью вентилей 14 и 16 с опреде-. ленным расходом раствор через форсунку 10, При этом непрерывно откачива- ют Газообразные продукты реакции, инертный газ и частшсно пары воды через патрубок 17,

За счет расположения входного ot- верстия патрубка в верхней части колпака капельки воды (раствора) распределяются по всему реакционному объему, интенсивное испарение воды из апель приводит к постоянному их охлаждению. Одновременно смани- вание водой шариков 22 и непрерывное ее испарение также приводит к охлаждению воды. Смачивание шариков осуществляется как непосредственно распыленной форсункой водой, прошедшей через пустоты между кусками щелочного металла, так и водой, поступающей Через отверстия 9 со стенок колпака 3, . При температуре исходной водь . 20°С, расходе 0,5-5,0 л/ч и раз-- реженш 90 мм рт.ст, шарики холоходимб и достаточно двух взаимоэа- меняемых сосудов. При работе устройства один сосуд является сборником жидких продуктов реакции, а другой - питателем форсунки 10. По заполнении сборника их роли меняются с помощью вентилей 27, 29, 32, 33, 35, 36.

10 -Формула изобретения

1. Устройство для растворения щелочных металлов, содержащее герметич- . ный корпус, камеру растворения с раз- 15 мещенной на ее днище насадкой, за- щитный KojmaK, линии подвода воды, инертного газа, патрубок отвода газообразных продуктов реакции, дренаж - ный патрубок, отличающ.ееся дильника охлаждаются до , а темпе- 20 тем, что, с целью расширения техно- ратура воды в сосудах 26 сохраняется логических возможностей устройства, процессе растворения натрия в пре- «.. 1Л (-

35

в

делах lO-IS C.

Известно, что с понижением температуры растворителя (воды) безопас- 25 ность проведения процесса повышается. Описываемое устройство позволяет провести растворение щелочньтх металлов в твердом виде без расплавления и воспламенения, процесс протекает . 30 плавно и легко регулируется изменением величины остаточного давления и расхода воды.

Протечка металла в случае его расплавления исключается холодильником из стальных шариков, имеющих температуру 7°С. Благодаря высокой теплопроводности металл быстро охлаждается и затвердевает на поверхности холодильника. . до

Наличие двух герметичпьпс сосудов 26, которые связаны с линиями вакуума, инертного га- г за и подачи раствора к форсунке, обеспечивает возможность использова- 45 НИЛ для растворения щелочных металлов охлажденных до lO-IS C растворов и TiBM самым способствует повыр1ению безопасности процесса. Одновременно это уменьшает объем жидких отходов, Дтш 50 непрерывной работы устройства необповышения безопасности и уменьшения объема жидких отходов, оно снабжено не менее чем двумя герметичными сосудами для жидких продуктов реакции, соединенными с дренажным, патрубком, линией вакуума, форсункой, размещенной над камерой растворения и соединенной с герметичными сосудами, днище камеры растворения выполнено коническим, патрубок отвода газообразных продуктов соединен с линией па- куума, а герметичные сосуды - с линиями вакуума, подвода инертного газа и с форсункой.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что в месте сопряжения стенок камеры растворения с днищем вьтолнеш) сквозные отверстия , ,

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что форсунка дополнительно соединена с линией вакуума.

4, Устройство по п;1, о,т л и - чающееся тем, что оно снабжено патрубком подачи индикаторного раствора, размещенньм под колпаком, а колпак частично или полностью выполнен из прозрачного материала, напрга ер стекла.

ходимб и достаточно двух взаимоэа- меняемых сосудов. При работе устройства один сосуд является сборником жидких продуктов реакции, а другой - питателем форсунки 10. По заполнении сборника их роли меняются с помощью вентилей 27, 29, 32, 33, 35, 36.

-Формула изобретения

1. Устройство для растворения щелочных металлов, содержащее герметич . ный корпус, камеру растворения с раз 15 мещенной на ее днище насадкой, за- щитный KojmaK, линии подвода воды, инертного газа, патрубок отвода газообразных продуктов реакции, дренаж ный патрубок, отличающ.еес 0 тем, что, с целью расширения техно- логических возможностей устройства,

5

5 0

о

повышения безопасности и уменьшения объема жидких отходов, оно снабжено не менее чем двумя герметичными сосудами для жидких продуктов реакции, соединенными с дренажным, патрубком, линией вакуума, форсункой, размещенной над камерой растворения и соединенной с герметичными сосудами, днище камеры растворения выполнено коническим, патрубок отвода газообразных продуктов соединен с линией па- куума, а герметичные сосуды - с линиями вакуума, подвода инертного газа и с форсункой.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что в месте сопряжения стенок камеры растворения с днищем вьтолнеш) сквозные отверстия , ,

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что форсунка дополнительно соединена с линией вакуума.

4, Устройство по п;1, о,т л и - чающееся тем, что оно снабжено патрубком подачи индикаторного раствора, размещенньм под колпаком, а колпак частично или полностью выполнен из прозрачного материала, напрга ер стекла.

ю

, Изобретение относится к растворению щелочных металлов и продуктов их содержащих и может быть использовано в химической промышленности и ядерной энергетике. Оно позволяет проводить безопасное регулируемое 1 Изобретение может быть использовано рдя растворения отходов щелочных металлов в химической промьшшенности и ядерной энергетике. Цель изобретения - расширение тех- нологическ возможностей устройства, повышение безопасности и уменьшение объема жидких отходов. На чертеже схематичнр представлено .устройство для растворения щелочных металлов в общем виде. Устройство содержит герметичный корпус 1, устаиовлеизшй на кольцевом растворение щелочных металлов в твердом виде и уменьшить количество жидких отходов. Устройство состоит из герметичного корпуса 1,камеры 8 растворения с коническим днищем, защитного колпана. Под колпаком над камерой растворения закреплена форсунка 10, дополнительно связанная с линией вакуума. В днище камеры расположен холодильник, выполненный в видз засыпки гранул (например, стальных шариков). Патрубок для отвода газообразных продуктов реакции соединен с линией вакуу ма. В стенках камеры в месте сопряжения с днищем выполнены сквозные отверстия 9. Дренажный патрубок 25 соединен с герметичными сосудами, которые связаны с линиями подвода ин ер- тного газа, вакуума и подачи раствора к форсунке. Внутренний защитный колпак полностью или частично выполнен из прозрачного материала, к внутренней поверхности которого подведен патрубок для подачи индикаторного раствора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. выступе 2, защитный колпак 3, частично или полностью выполненный из прозрачного материала, например стекла. Колпак закреплен на выступе 2 с помощью прокладки 4 и зажимного устройства (не показано). Корпус 1 крепится с помощью байонет- ного соединения 5 и имеет смотровые окна 6, светильник 7. Окна и светильник защищены стальными сетками, а корпус снабжен устройством для подъема вверх с помощью противовеса (не показано). (Л с 4: Ч со 0 сх