Устройство для растворения щелочных металлов

.80147 СВОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 5 В 01 Р 1 ВЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЙМСССР ГОСудАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ А в и ь использоваов щелочныхомыпленности сширение техй устройства,уменьшение ие безопасности повышен объемаНа ч ,устрой с металлоУстр корпус тходов.хематичнррастворевиде. дставленелочных во дляв общемйство соустано ерметичныйнз кольцевом ержит глен.ьй пок ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ РСКОМУ СВИЩ":ТЕЛЬС(56) Перельман Р,Г, Проектирование и эксплуатация жидкометаллических систем. М., - Атомиздат, 1986, с. 229.Авторское свидетельство СССР 8 ф 672738, кл. В 01 Г 1/00, 1976.Авторское свидетельство СССР В 1003426, кл. В 01 Р 1/00, 1981.Авторское свидетельство СССР Кф 593342, кл. В 01 Р 1/00, 1976;Автор кое свидетельство СССР У 687649, кл. В 01 Г 1/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСТВОРЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ(57), Изобретение относится к растворению щелочных металло продуктов их содержащих и может быть использовано в химической промышленности и ядерной энергетике, Оно позволя.ет проводить безопасное регулируемое Изобретение может бы но для растворения отхо металлов в химической пр и ядерной энергетике,Цель изобретения - р нологических возможностЬ растворение щелочных металлов в твердом виде и уменьшить количество жидких отходов. Устройство состоит иэ герметичного корпуса 1,камеры 8 растворения с коническим днищем, защитного колпака. Под колпаком над камерой растворения закреплена форсунка 10, дополнительно связанная с линией вакуума. В днище камеры расположен холодильник, выполненный в виде засьп 1 ки 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, ко- ф торые связаны с линиями подвода инертного газа, вакуума и подачи раствора к форсунке. Внутренний защитный С колпак полностью или частично выполнен из прозрачного материала, квнутренней поверхности котороговеден патрубок для подачи индикного раствора. 3 э.п. ф-лы, 1 ил 2 М выступе 2, защитный колпак 3, час- фф тично или полностью выполненный из . ОЪ прозрачного материала, например стек- ЯО ла. Колпак з закреплен на выступе 2 с помощью прокладки 4 и зажимного устройства (не показано).Корпус 1 крепится с помощью байонет- фф ного соединения 5 и имеет смотровые4на 6, светильник 7. Окна и светильик защищены стальными сетками, акорпус снабжен устройством для подьема вверх с помощью противовеса (неазано).Под колпаком имеется камера 8 растворения с кдническим днищем, В месте сопряжения стенок камеры и дни" ща 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, жидких продуктов реакции, 10 раствор химических реагентов) с регу" лирующими вентилями соответственно 14, 15, 16, Для непрерывного вакуумиронания устройства установлен патрубок 17 с регулирующими вентилями, 15 соединенный трубопроводами 18, 19 через ресинер 20 с вакуумным насосом 21. На днище камеры 8 помещена на" садка - стальные шарики 22, удерживаемые сеткой 23. Держатель 24 кон трольиого образца щелочного металла установлен над поверхностью засыпки шариков и представляет собой полый стержень с помещенной внутрь термопарой. Дренажный патрубок 25 соединен 25 с герметичными сосудами 26 для жидких продуктов реакции через вентили 27, Подача растворон из сосудов 26 к форсунке 10 регулируется с помощью вентилей 28, 29, 30, сброс раство" р) рон - с помощью вентиля 31. С линией вакуума сосуды связаны через .вентили 32, 33, 34, с линией подвода инерт" ного газа - через вентили 35 36, 37. Для подачи индикаторного раствора установлен патрубок 38.Устройство работает следующим образом.С помощью вакуумного насоса 21 . создают разрежение н ресивере 20, за тем открывают вентили, создавая разрежение в выходном канале Форсунки 10 и:тем самым предотвращая попадание капель раствора на куски. щелочного ме" талла при их загрузке в корпус 1 ипри дальнейшем вакуумиронании, Принормальном атмосФерном давлении ввыходном канале форсунки содержитсяраствор, который может сорваться ввиде капли из-за сотрясения Форсуи ки при загрузке,что приведет к возгоранию щелочного металла (особенно натрия или калия).Это же обязательно происходит в момент вакуумирования устройства за счет вытягивания раствора из Форсун" ки под действием разрежения.Одновременно разрежение в выход" ном канале форсуики позволяет при необходимости быстро прекратить подачу раствора для остановки процесса растворения металла.В безопасных условиях приступают к загрузке щелочного металла. Враща" тельными движениями насаживают кусок на стержень держателя 24, затем помещают остальные куски металла на насадку иэ стальных шариков 22, невыше нерхнего 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 расплав" ления, наличие держателя сконтроль" ным куском щелочного металла позволяет контролировать течение процесса растворения по его температуре. Однако вследствие инерционности термопары сигнал о достижении температуры плавления поступает лишь после расплавления нсей массы растноряемого металла.Визуально также трудно определить начало плавления металла. Экспериментально установлено, что в условиях растворения достижение температуры плавления поверхностного слоя металла сопровождается энергичным, разбрызгиванием щелочных продуктов 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 раствора на поверхность щелочного металла и тем самым предотвратить его. расплавление.После описанной выше подготовки устройства к работе под колпаком создают необходимое разрежение, затем закрывают вентиль 15 и подают с помощью вентилей 14 и 16 с опреде-. ленным расходом раствор через Форсунку 10, При этом непрерывно откачивают газообразные продукты реакции, инертный гаэ и частично пары воды через патрубок 17.1473168 5За счет расположения входного отверстия патрубка в верхней частй колпака капельки воды раствора) распределяются по всему реакционному объему, интенсивное испарение водыиз,капель приводит к постоянному их охлаждению. Одновременно смаяивание 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 колпака3, . При температуре исходной водь20 С, расходе0,5-5,0 л/ч и разрежении 90 мм рт.ст, шарики холоо дильника Охлаждаются до 7 С, а температура воды в сосудах 26 сохраняется в процессе растворения натрия в пределах 10-15 С.Известно, что с понижением температуры растворителя (эоды) безопасность проведения процесса повышается. Описываемое устройство позволяет пронести растворение щелочных металлов в твердом виде без расплавления и воспламенения, процесс протекает 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 ох-, лаждается и эатвердевает на поверхности холодильника.Наличие двух герметичных сосудов 26, которые связаны с линиями вакуума, инертного га за и подачи раствора к форсунке, обеспечивает возможность использования для растворения щелочных металлов охлажденных до 10-15 С растворов и тем самым способствует повышению безопасности процесса. Одновременно это уменьшает объем жидких отходов. Для . непрерывной работы устройства необ" ходимб и достаточно двух вэаимоэз" меняемых сосудов. При работе устрой" ства один сосуд является сборником жидких продуктов реакции, а другойпитателем форсунки 10. По заполнении сборника их роли меняются с помощью вентилей 27, 29, 32, 33, 35, 36. 10 .Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Устройство для растворения щелочных металлов, содержащее герметичный корпус, камеру растворения с раз" мещенной на ее днище насадкой, эащитный колпак линии подвода воды, инертного газа, патрубок отвода газообразных продуктов реакции, дренаж ный патрубок, о т и и ч а ю щ,е е с я 20 тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства, повышения безопасности и уменьшения объема зшдких отходов, оно снабжено не менее чем двумя герметичными со судами для жидких продуктов реакции,соединенными с дренажным. патрубком, линией вакуума, форсункой, размещенной над камерой растворения и соединенной с герметичными сосудами, дни ще камеры растворения выполнено коническим, патрубок отвода газообразных продуктов соединен с линней вакуума, а герметичные сосуды - с ли" виями вакуума, подвода инертного га эа и с форсункой.2, Устройство ло п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в месте сопряжения стенок камеры растворения с днищем выполнены сквозные Отверс тия.3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что форсунка дополнительно соединена с линией вакуума.45 че Устроиство по пв 1 у О т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено патрубком подачи индикаторного раствора, размещенным под колпаком, а колпак частично или полностью вы- БО полнен из прозрачного материала,например стекла.Тираа " . Подписноеро комитата ио изобретениям и открытиям при ГЯТ СССР 5 Москва3-35, Рауюская наб д. 4/5