АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
APPARATUS TO PRODUCE CRYSTALLINE SUBSTANCES

Изобретение относится к технике получения дисперсных кристаллических веществ и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Наиболее целесообразным является его использование в тех отраслях промышленности, где к чистоте получаемого кристаллического продукта предъявляются повышенные требования. Для достижения этого необходимо исключить возможность попадания примесей, обеспечив проведение максимального количества технологических процессов в едином реакционном объеме без его разгерметизации. В первую очередь это относится к производству реактивов, особо чистых химических веществ, субстанций синтетических лекарственных средств, а также к процессам производства ядовитых, сильнодействующих отравляющих и агрессивных веществ.
Известно устройство для получения кристаллических веществ, содержащее вибратор и рабочую камеру в виде усеченного цилиндра корытообразной формы, снабженную рубашкой, технологическими патрубками и фильтрующей перегородкой /см. патент РФ N 2042373, B01D 9/00/.
Недостатком известного устройства является то, что при такой конструкции аппарата необходимое для осуществления ряда технологических процессов избыточное давление в вибрирующей рабочей камере может быть создано только путем подачи внутрь рабочей камеры газа под избыточным давлением. Это снижает эффективность применения аппарата, его экономичность и качество получаемого продукта. Для осуществления этой операции вибропривод аппарата должен быть выключен и технологический процесс остановлен, рабочую камеру через технологические патрубки и гибкие шланги необходимо соединить с газовой магистралью или газовым баллоном, включить вибропривод и создать избыточное давление подачей газа. При этом находящийся в гибких шлангах воздух неизбежно попадает в рабочую камеру аппарата, что ведет к ее разгерметизации и появлению потенциальных источников примесей в рабочем объеме и получаемом продукте. Кроме того, подаваемый в рабочую камеру газ необходимо сушить и очищать, что отрицательно сказывается на экономических показателях производства.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является аппарат для получения кристаллических веществ, содержащий рабочую камеру в виде прямого кругового цилиндра с рубашкой и технологическими патрубками и вибратор /см. патент РФ №2 287 354, В01D 9/02/, принято за прототип.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что его конструкция не позволяет повышать давление в рабочей камере аппарата без использования газового агента, подаваемого извне. Это отрицательно сказывается как на качественных показателях технологического процесса, так и на конечной продукции. Для создания избыточного давления в рабочей камере вибропривод аппарата должен быть выключен, технологический процесс остановлен, рабочую камеру через технологические патрубки и гибкие шланги необходимо соединить с газовой магистралью или газовым баллоном, включить вибропривод и создать избыточное давление подачей газа. При этом находящийся в гибких шлангах воздух неизбежно попадает в рабочую камеру аппарата, что ведет к ее разгерметизации и появлению потенциальных источников примесей в рабочем объеме и получаемом продукте. Кроме того, подаваемый в рабочую камеру газ необходимо сушить и очищать, что отрицательно сказывается на экономических показателях производства. Максимальное давление, которое может быть создано в рабочей камере аппарата, лимитируется давлением в баллоне или техническими характеристиками нагнетательного насоса газовой магистрали. При такой конструкции аппарата осуществить разделение суспензий, содержащих продукты, воспламеняющиеся при контакте с атмосферным воздухом, например щелочные металлы, возможно только при использования инертного газа, подаваемого в рабочую камеру под давлением извне. Осуществление процесса фильтрования путем создания разряжения под фильтрующей перегородкой невозможно, поскольку возникает необходимость в открывании воздушника, что ведет к взаимодействию атмосферного воздуха с чувствительными к нему продуктами и их возгоранию.
Задачей настоящего изобретения является повышение функциональных возможностей и экономичности работы аппарата, улучшение условий труда и качества получаемого продукта.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении качества получаемого продукта за счет исключения подаваемого в рабочую камеру извне газового агента под избыточным давлением для осуществлении ряда технологических процессов, в исключении разгерметизации рабочего объема аппарата во время проведения технологического процесса, контакта обслуживающего персонала с перерабатываемыми продуктами, оптимизации временных характеристик каждой стадии технологического процесса и снижении энергопотребления.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в заявляемом аппарате для получения кристаллических веществ, содержащем рабочую камеру в виде прямого кругового цилиндра, снабженную фильтрующей перегородкой, технологическими патрубками и рубашкой, и вибратор, торцевые стенки рабочей камеры снабжены кольцевыми уплотнениями и установлены с возможностью возвратно-поступательго движения относительно цилиндрической части рабочей камеры.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков, перечисленных в формуле изобретения, и вышеизложенным техническим результатом заключается в следующем: конструкция аппарата, в которой торцевые стенки рабочей камеры снабжены кольцевыми уплотнениями и установлены с возможностью возвратно поступательного движения относительно цилиндрической части рабочей камеры, позволяет в процессе работы изменять, в частности увеличивать давление в рабочей камере аппарата без использования газового агента, подаваемого извне под избыточным давлением. В заявляемом устройстве увеличение давления в рабочей камере аппарата обеспечивается путем поступательного движения одной или двух торцевых стенок цилиндрической рабочей камеры навстречу друг другу и может регулироваться для каждого из реализуемых в аппарате технологических процессов. Движение торцевых стенок рабочей камеры в заданном направлении осуществляется путем простейшего механического или гидравлического воздействия на них. Технологический процесс при этом не останавливается, рабочая камера не разгерметизируется, газ в рабочую камеру извне под избыточным давлением не подается. Величина создаваемого избыточного давления в вибрирующей рабочей камере аппарата определяется только расстоянием, на которое перемещаются торцевые стенки, и не лимитируется давлением в газовых баллонах или техническими возможностями нагнетательного насоса. Это обеспечивает достижение технического результата, в частности при использовании заявляемого изобретения в технологических процессах растворения, экстракции, сушки с применением жидкого диоксида углерода при давлении более 73 атм и температуре свыше 31°С. Указанные температура и давление в вибрирующей рабочей камере аппарата обеспечиваются соответственно подачей теплоносителя в рубашку и перемещением торцевых стенок рабочей камеры навстречу друг другу. Подвергаемые экстрагированию или растворению продукты интенсивно перемешиваются при вибрационном воздействии в диоксиде углерода, находящемся под давлением свыше 73 атм и температуре свыше 31°С, что позволяет интенсифицировать данные технологические процессы, минимизировать количество растворителя тем объемом, который был залит в рабочую камеру, сократить энергопотребление.
Одним из частных случаев получения технического результата является использование заявляемого изобретения для разделения суспензий, содержащих продукты, которые воспламеняются при контакте с атмосферным воздухом, например щелочные металлы. Без использования инертного газа, подаваемого в рабочую камеру под давлением извне, осуществление процесса фильтрования в известном устройстве, принятом за прототип, невозможно, поскольку открывание воздушника, необходимое для проведения процесса, ведет к взаимодействию атмосферного воздуха с чувствительными к нему продуктами и возгоранию. В заявляемом устройстве процесс фильтрования указанных суспензий осуществляется путем создания в рабочей камере повышенного давления за счет движения навстречу друг другу торцевых стенок рабочей камеры, снабженных кольцевыми уплотнениями. Кроме того, установка торцевых стенок с возможностью возвратно-поступательного движения относительно цилиндрической части рабочей камеры позволяет в процессе фильтрования в пульсирующем режиме изменять давление, что в совокупности с вибрационным воздействием способствует разрушению слоя осадка и тем самым интенсифицирует процесс фильтрования.
Это обеспечивает достижение требуемого технического результата - повышения качества получаемых продуктов, уменьшения количества примесей, повышения надежности и экономичности работы аппарата, улучшения условий труда.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
На чертеже показан аппарат для получения кристаллических веществ.
Аппарат включает в себя вибратор 1, рабочую камеру 2 с рубашкой 3, фильтрующей перегородкой 4, технологическими патрубками 5 и 6. Торцевые стенки 7 рабочей камеры 2 камеры снабжены кольцевыми уплотнениями 8 и установлены с возможностью возвратно-поступательго движения относительно цилиндрической части рабочей камеры.
Аппарат работает следующим образом. В рабочую камеру 3 через технологические патрубки 5 загружаются исходные компоненты. Подачей теплоносителя в рубашку 3 задается требуемый тепловой режим в рабочей камере 2. Включается вибратор 1 и в таком положении рабочей камеры как показано на чертеже проводятся технологические процессы растворения, экстракции, синтеза, кристаллизации, сушки. При необходимости проведения технологических процессов под избыточным давлением, в частности экстрагирования или растворения с использованием в качестве растворителя, например, жидкого диоксида углерода, перерабатываемый продукт и растворитель загружаются в рабочую камеру, торцевые стенки 7 вибрирующей рабочей камеры 2 перемещаются навстречу друг другу, благодаря чему в рабочей камере создается давление более 73 атм, а температура в рабочей камере свыше 31°С обеспечивается подачей в рубашку теплоносителя. Кольцевые уплотнения 8 способствуют поддержанию давления в рабочей камере на заданном уровне. Перемещение торцевых стенок 7 обеспечивается механическим воздействием, например резьбовой парой, как показано на чертеже, гидравлическим и т.п воздействием. Подвергаемые экстрагированию или растворению продукты интенсивно перемешиваются при вибрационном воздействии в диоксиде углерода, находящемся под давлением свыше 73 атм и температуре свыше 31°С, что позволяет интенсифицировать данные технологические процессы, минимизировать количество растворителя, сократить энергопотребление. По окончании процесса диоксид углерода с растворенным или экстрагированным продуктом стравливается из рабочей камеры через фильтрующую перегородку 4 и технологический патрубок 6 в приемную емкость, где происходит осаждение целевого растворенного или экстрагированного продукта, а затем в атмосферу. Фильтрующая перегородка 4 препятствует уносу из рабочей камеры нерастворимых и непрореагировавших продуктов.
Для осуществления процесса фильтрования суспензий, содержащих продукты, которые воспламеняются при контакте с атмосферным воздухом, например щелочные металлы, рабочая камера переворачивается на 180°, и в ней создается повышенное давление за счет движения навстречу друг другу торцевых стенок 7 рабочей камеры, снабженных кольцевыми уплотнениями 8, при этом жидкая фаза суспензии через фильтрующую перегородку 4 и технологический патрубок 6 удаляется в приемную емкость. Установка торцевых стенок 7 с возможностью возвратно-поступательного движения относительно цилиндрической части рабочей камеры 2 позволяет в процессе фильтрования в пульсирующем режиме изменять давление, что в совокупности с вибрационным воздействием способствует разрушению слоя осадка и тем самым интенсифицирует процесс фильтрования.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, именно в химической, фармацевтической и пищевой отрасли;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в нижеизложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, обеспечивает возможность увеличения давления в рабочей камере аппарата путем поступательного движения одной или двух торцевых стенок цилиндрической рабочей камеры навстречу друг другу и может регулироваться для каждого из реализуемых в аппарате технологических процессов, что позволяет оптимизировать временные характеристики проведения каждой стадии и всего технологического процесса. В свою очередь это ведет к снижению энергопотребления и повышению качества конечного продукта.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».