Устройство для десублимации твердых веществ

Авторы патента:

Донченко Александр Юрьевич (RU)

Касицин Антон Викторович (RU)

Гоголев Юрий Гордеевич (RU)

Блиничев Валерьян Николаевич (RU)

B01D7/02 - кристаллизация непосредственно из паровой фазы (в монокристаллы C30B 23/00)

Владельцы патента RU 2426576:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU)

Изобретение относится к десублимационной технике и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности для получения смеси мелко- и ультрадисперсных материалов в малых объемах продукта. Устройство для десублимации твердых веществ включает два десублиматора с отверстиями для подачи пара десублимируемого продукта и холодного газа-носителя, снабженных парогазораспределительными камерами с решетками и сублиматорами, горизонтальную камеру смешения и узлы отделения готового продукта. Камера смешения разделена на секции вертикальными перегородками, не превышающими половины высоты камеры. Нечетные перегородки установлены снизу камеры, а четные - сверху. Все стенки камеры и перегородки перфорированы. Перфорация днища камеры выполнена в виде следующих друг за другом зон, и секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной снизу, имеет четное количество зон, а секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной сверху, имеет нечетное количество зон. Нечетные зоны имеют живое сечение (0,25÷10)%, а четные - в полтора-два раза большее. Технический результат: уменьшение налипания десублимированного продукта на стенках аппарата, увеличение выхода готового продукта. 3 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство для фракционной десублимации твердых веществ из смеси газа с парами [заявка ФРГ 3730747, В01D 10011, опубл. в БИ № 20 от 30.03.1989]. Устройство представляет собой цилиндроконический аппарат, в нижней части которого размещены сопла подачи пара сублимируемого продукта. Эти сопла расположены параллельно оси аппарата. Имеется еще один ряд сопел для подачи холодного газа, установленных на боковой стенке аппарата. Сопла, размещенные на боковой стенке аппарата, наклонены к оси аппарата под углом (0,17-0,75)π радиан. Устройство снабжено дополнительным аппаратом или узлом для разделения твердых десублимированных частиц и газового потока.

Недостатком устройства является невозможность получения смеси мелко- и ультрадисперсных материалов в малых объемах продукта.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, является устройство для десублимации твердых веществ [патент РФ № 2368414, опубл. в БИ № 27 от 27.09.2009], включающее два десублиматора с отверстиями для подачи пара десублимированного продукта и холодного газа-носителя, снабженных парогазораспределительными камерами с решетками и сублиматорами, узлы отделения готового продукта и горизонтальную камеру смешения, при этом нижняя часть камеры представляет собой усеченную часть цилиндра или конуса, а верхняя выполнена в виде короба переменного сечения, причем отношение площадей максимального и минимального сечений составляет 1,25-2.

Недостатком прототипа является возможность налипания десублимированного продукта на стенках аппарата, что приводит к снижению выхода готового продукта до 85%.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретательская задача состояла в создании устройства для десублимации твердых веществ, которое позволило бы уменьшить налипание десублимированного продукта на стенках аппарата и тем самым увеличить выход готового продукта до 95%.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для десублимации твердых веществ, включающем два десублиматора с отверстиями для подачи пара десублимируемого продукта и холодного газа-носителя, снабженных парогазораспределительными камерами с решетками и сублиматорами, включающем горизонтальную камеру смешения и узлы отделения готового продукта, камера смешения разделена на секции вертикальными перегородками, не превышающими половины высоты камеры, при этом нечетные перегородки установлены снизу камеры, а четные - сверху и стенки камеры и перегородки перфорированы, при этом перфорация днища камеры выполнена в виде следующих друг за другом зон, и секция заканчивающаяся перегородкой, расположенной снизу, имеет четное количество зон, а секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной сверху, имеет нечетное количество зон, причем нечетные зоны имеют живое сечение (0,25÷10)%, а четные - в полтора-два раза большее.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 представлен фронтальный вид устройства для десублимации твердых веществ.

На фиг.2 представлен вид устройства сбоку и устройство отделения готового продукта, включающее фильтр и сборник готового продукта.

На фиг.3 представлен горизонтальный разрез камеры смешения Б-Б и вертикальный разрез камеры смешения В-В.

Устройство для десублимации твердых веществ содержит два сублиматора 1, 2, две парогазораспределительные камеры с решетками 3, 4 и два десублиматора 5, 6, соединенные тангенциально своими верхними частями с нижней частью камеры смешения 7, расположенной горизонтально, а также устройство отделения готового продукта, включающее фильтр 12 и сборник готового продукта 13. Камера смешения разделена на секции вертикальными перегородками 8, 9, не превышающими половины высоты секции, стенки камеры смешения и перегородки перфорированы, и перфорация днища камеры выполнена в виде следующих друг за другом зон, и секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной снизу, имеет четное количество зон, а секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной сверху, имеет нечетное количество зон, причем нечетные зоны 10 имеют живое сечение (0,25÷10)%, а четные 11 - в полтора-два раза большее.

Устройство работает следующим образом.

В сублиматоры 1, 2 загружают, например, фталевый ангидрид и бензойную кислоту соответственно. Полученный пар фталевого ангидрида и бензойной кислоты поступает в парогазораспределительные камеры 3 и 4. Далее пар соответствующих веществ поступает в десублиматоры 5, 6. Пар фталевого ангидрида и бензойной кислоты смешивается с охлаждающим агентом (воздухом). В результате на выходе из десублиматора 5 получают фталевый ангидрид, а на выходе из десублиматора 6 - бензойную кислоту.

Расход холодного воздуха 3,2 м³/ч. Размер частиц фталевого ангидрида и бензойной кислоты на выходе из соответствующих десублиматоров составил (5-12) мкм и (10-27) мкм соответственно. Температура потоков газ-твердые частицы на выходе из десублиматоров 5, 6 составляет порядка 31°С. Далее потоки газ-твердые частицы вводят тангенциально в нижнюю часть камеры смешения 7. Происходит предварительное смешение десублимируемых продуктов. Окончательное смешение производится при движении потока газ-твердые частицы в горизонтальном участке камеры смешения за счет турбулизации потока, получаемой при движении вдоль поверхностей, имеющих последовательно чередующиеся зоны 10, 11, с различной перфорацией. Поток газ-твердые частицы огибает перегородки 8, 9. Полученная смесь выводится из камеры смешения и поступает в фильтр 12 и сборник готового продукта 13.

Выход готового продукта определялся следующим образом.

Извлекался продукт из сборника готового продукта и взвешивался, собирался материал со стенок камеры смешения и также взвешивался. Доля материала, остававшегося в камере смешения, составляла (4-5)% от общей массы полученного продукта. Таким образом, выход готового продукта был не ниже 95%.

Устройство для десублимации твердых веществ, включающее два десублиматора с отверстиями для подачи пара десублимируемого продукта и холодного газа-носителя, снабженных парогазораспределительными камерами с решетками и сублиматорами, горизонтальную камеру смешения и узлы отделения готового продукта, отличающееся тем, что камера смешения разделена на секции вертикальными перегородками, не превышающими половины высоты камеры, при этом нечетные перегородки установлены снизу камеры, а четные - сверху, все стенки камеры и перегородки перфорированы, перфорация днища камеры выполнена в виде следующих друг за другом зон, причем секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной снизу, имеет четное количество зон, а секция, заканчивающаяся перегородкой, расположенной сверху, имеет нечетное количество зон, нечетные зоны имеют живое сечение 0,25÷10%, а четные - в полтора-два раза большее.

Изобретение относится к десублимационной технике и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности для получения смеси мелко и ультрадисперсных материалов в малых объемах продукта.

Установка для очистки газов от паров растворителей // 2298424

Изобретение относится к технике очистки газов от паров растворителей с переводом этих паров в конденсат, пригодный для дальнейшего применения по прямому назначению, и может быть использовано в машиностроении, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Десублиматор // 2271849

Изобретение относится к устройствам для выделения из газовой фазы кристаллических веществ и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Устройство осушки газов вымораживанием // 2248839

Изобретение относится к устройствам для осушки газа. .

Сублимационный аппарат // 2244582

Изобретение относится к оборудованию для переработки сублимирующихся материалов, в частности для проведения процесса десублимации гексафторида урана, обогащенного изотопом уран-235.

Способ получения композиционных материалов // 2241516

Изобретение относится к десублимационной технике и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности для получения композиционных материалов, в том числе мелко- и ультрадисперсных.

Способ улавливания паров металлов и их соединений из отходящих газов металлургических агрегатов // 2196182

Сублимационный аппарат // 2159659

Изобретение относится к оборудованию для переработки сублимирующихся материалов и предназначено для проведения процесса сублимации-десублимации гексафторида урана, обогащенного ураном-235.

Десублимационная установка // 2159658

Изобретение относится к оборудованию для последовательного проведения десублимации и очистки гексафторида урана от легколетучих примесей вакуумной отгонкой и может использоваться в химической отрасли промышленности и цветной металлургии.

Способ извлечения рения и других металлов // 2159296

Изобретение относится к способам извлечения редких металлов и может быть использовано для выделения рения и других редких и благородных металлов из газовых выбросов действующих вулканов, фумарольных газов, газовых эманаций лавовых потоков, лавовых озер.

Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы и установка для его осуществления // 2511839

Группа изобретений относится к пищевой, химической, фармацевтической промышленности и может быть использовано, в частности, для разделения газопаровых смесей в сублимационных сушильных установках. Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы включает подачу газопаровой смеси и хладагента для охлаждения поверхности десублимации с последующим удалением десублимата. Для охлаждения поверхности десублимации используют буферную жидкость, представляющую собой жидкость с низкой температурой замерзания, передающую теплоту от газопаровой смеси к хладагенту, в качестве которой используют, например, водный раствор этиленгликоля, причем концентрацию буферной жидкости в растворе подбирают таким образом, чтобы проходя через каскад десублиматоров температура ее замерзания в каждом десублиматоре была ниже, чем в предыдущем по ходу движения газопаровой смеси. Технический результат - разделение многокомпонентной системы на отдельные фракции в каскаде десублиматоров и упрощение процесса регулирования температуры в отдельных десублиматорах при вымораживании компонентов с использованием низкокипящего хладагента. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Конденсационный способ получения газовых гидратов // 2568731

Изобретение относится к получению газовых гидратов для хранения и транспортировки газа в энергетике и газовой промышленности. Газовые гидраты, например гидрат метана, получают низкотемпературной конденсацией молекулярных пучков разреженного пара и газа. Молекулярные пучки поступают в вакуумную камеру в зону распыления по раздельным паропроводам через сопла Лаваля, размещенные на выходе из паропроводов, и имеют на выходе из сопел температуру ниже 100 К. Технический результат - повышение скорости и экономичности получения газовых гидратов. 1 ил.

Способ получения полигидроксикарбоновой кислоты // 2575709

Изобретение относится к способу получения полимолочной кислоты. Способ получения полимолочной кислоты включает стадии: (i) осуществления полимеризации с раскрытием цикла, с использованием катализатора, и либо соединения деактиватора катализатора, либо добавки, блокирующей концевые группы, для получения неочищенной полимолочной кислоты с молекулярной массой более 10000 г/моль, (ii) очистки неочищенной полимолочной кислоты путем удаления и отделения низкокипящих соединений, включающих лактид и примеси, из неочищенной полимолочной кислоты посредством удаления летучих низкокипящих соединений в виде газофазного потока, (iii) очистки лактида из стадии удаления летучих компонентов и удаления примесей из газофазного потока испаренных низкокипящих соединений с помощью кристаллизации десублимацией из газовой фазы, в котором лактид очищают, и удаленные примеси включают остаток катализатора и соединение, содержащее по меньшей мере одну гидроксильную группу, при этом очищенный таким образом лактид затем полимеризуют, подавая его обратно в полимеризацию с раскрытием цикла. Заявлено также устройство для осуществления способа. Технический результат - упрощение технологии. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ десублимации твердых веществ и устройство для его осуществления // 2648320

Изобретение относится к десублимационной технике и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности. Способ десублимации твердых веществ включает загрузку не менее двух видов десублимируемых веществ в сублиматоры, их расплавление и возгонку с образованием разнородных сублимированных паров, взаимодействие сублимированных паров с холодным газом-носителем над верхней секцией парогазораспределительной камеры сублиматора, расположенного соосно парогазораспределительной камере, до состояния пересыщения парогазовых смесей, десублимацию готовой смеси паров с образованием частиц требуемых размеров и отделение готового продукта, при этом перед десублимацией на выходе из каналов верхней секции парогазораспределительной камеры осуществляют начальное смешение паров веществ еще в сублимированной фазе путем направления их потоков под углом навстречу друг к другу, с последующей десублимацией одновременно с окончательным их смешением в одной зоне - зоне смешения-десублимации при взаимодействии с холодным газом-носителем по мере движения в смесителе-десублиматоре. Устройство для осуществления данного способа содержит сублиматоры 1, 2, парогазораспределительную камеру 3 с решеткой 13 и каналами для подачи паров десублимируемых продуктов 7, 8 и холодного газа–носителя 25, десублиматор 9 и узлы отделения готового продукта 26, 28, при этом десублиматор совмещен со смесителем и является смесителем-десублиматором 9, под ним расположена парогазораспределительная камера 3, состоящая из двух секций - нижней 5 и верхней 6, нижняя секция 5 находится на одном из сублиматоров 1, расположенном соосно парогазораспределительной камере 3, смеситель–десублиматор 9, парогазораспределительная камера 3 и сублиматор 1, расположенный соосно парогазораспределительной камере 3, расположены в одном корпусе, второй сублиматор 2 расположен снаружи от корпуса и связан с нижней секцией 5 парогазораспределительной камеры 3 обогреваемым паропроводом 4, причем каналы 7, 8 парогазораспределительной камеры 3 с решеткой 13 выполнены кольцевыми, а центральный ее канал - в виде цилиндрической трубы, в отверстия каналов для подачи паров десублимируемых продуктов установлены насадки 16, 17, 18, причем насадка центрального канала 16 установлена по оси парагазораспределительной камеры 3 и выполнена конической формы, остальные насадки 17 на отверстия каналов II выполнены кольцевыми с поперечным сечением в виде равнобедренного треугольника, а стенки кольцевых насадок наклонены к продольной оси парогазараспределительной камеры 3 с образованием двухсторонних щелей для выхода паров сублимата в направлении к центру смесителя-десублиматора 9 и к его боковой стенке, а во внешнем кольцевом канале I выполнена односторонняя щель между внутренней стенкой кольцевой насадки 18 и отверстием внешнего кольцевого канала I для выхода паров сублимата в направлении к центру смесителя-десублиматора 9, при этом входные отверстия 14 в каналах нижней секции 5 парагазораспределительной камеры 3 выполнены над сублиматором 1, расположенным соосно парогазораспределительной камере 3, входные отверстия 11 каналов верхней секции 6 расположены над нижней секцией 5 парогазораспределительной камеры 3, а решетка 13, установленная в верхней части верхней секции 6 парогазораспределительной камеры 3, выполнена из отдельных колец, и все кольцевые каналы 7 в нижней секции 5 парогазораспределительной камеры 3 имеют радиальные перетоки 10 для распределения пара сублимата из второго сублиматора 2, расположенного снаружи от корпуса, по всей нижней секции, а в верхней секции 6 парогазораспределительной камеры 3 все кольцевые каналы 8 имеют радиальные перетоки 12 для распределения холодного газа-носителя по всей верхней секции 6. Техническим результатом изобретения является возможность получения смеси мелко- и ультрадисперсных материалов в объемах продукта массой не более 3 мг. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.