Zone distillation: justification
The features of zone distillation (with zone melting of refined material and with pulling of condensate) as a new purification method are shown. The method is based on similarity of equations of distillation and crystallization refining. The analogy between some distillation and condensation methods...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79912 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Zone distillation: justification / A.I. Kravchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 1. — С. 64-65. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79912 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Kravchenko, A.I. 2015-04-08T19:28:01Z 2015-04-08T19:28:01Z 2014 Zone distillation: justification / A.I. Kravchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 1. — С. 64-65. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79912 66.048 The features of zone distillation (with zone melting of refined material and with pulling of condensate) as a new purification method are shown. The method is based on similarity of equations of distillation and crystallization refining. The analogy between some distillation and condensation methods (particularly between zone distillation and zone re-crystallization) is should up. Рассмотрены особенности зонной дистилляции (c зонной плавкой рафинируемого вещества и вытягиванием конденсата) как нового метода рафинирования. Метод основан на подобии уравнений дистилляционного и кристаллизационного рафинирования. Выявлена аналогия между отдельными дистилляционными и кристаллизационными методами рафинирования, в частности, между зонной дистилляцией и зонной перекристаллизацией. Розглянуто особливості зонної дистиляції (з зонною плавкою речовини, яка рафінується, і витягуванням конденсату) як нового методу рафінування. Метод базується на подібності рівнянь дистиляційного і кристалізаційного рафінування. Виявлена аналогія між окремими дистиляційними і кристалізаційними методами рафінування, зокрема, між зонною дистиляцією і зонною перекристалізацією. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Чистые материалы и вакуумные технологии Zone distillation: justification Зонная дистилляция: обоснование Зонна дистиляція: обґрунтування Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Zone distillation: justification |
| spellingShingle |
Zone distillation: justification Kravchenko, A.I. Чистые материалы и вакуумные технологии |
| title_short |
Zone distillation: justification |
| title_full |
Zone distillation: justification |
| title_fullStr |
Zone distillation: justification |
| title_full_unstemmed |
Zone distillation: justification |
| title_sort |
zone distillation: justification |
| author |
Kravchenko, A.I. |
| author_facet |
Kravchenko, A.I. |
| topic |
Чистые материалы и вакуумные технологии |
| topic_facet |
Чистые материалы и вакуумные технологии |
| publishDate |
2014 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Зонная дистилляция: обоснование Зонна дистиляція: обґрунтування |
| description |
The features of zone distillation (with zone melting of refined material and with pulling of condensate) as a new purification method are shown. The method is based on similarity of equations of distillation and crystallization refining. The analogy between some distillation and condensation methods (particularly between zone distillation and zone re-crystallization) is should up.
Рассмотрены особенности зонной дистилляции (c зонной плавкой рафинируемого вещества и вытягиванием конденсата) как нового метода рафинирования. Метод основан на подобии уравнений дистилляционного и кристаллизационного рафинирования. Выявлена аналогия между отдельными дистилляционными и кристаллизационными методами рафинирования, в частности, между зонной дистилляцией и зонной перекристаллизацией.
Розглянуто особливості зонної дистиляції (з зонною плавкою речовини, яка рафінується, і витягуванням конденсату) як нового методу рафінування. Метод базується на подібності рівнянь дистиляційного і кристалізаційного рафінування. Виявлена аналогія між окремими дистиляційними і кристалізаційними методами рафінування, зокрема, між зонною дистиляцією і зонною перекристалізацією.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79912 |
| citation_txt |
Zone distillation: justification / A.I. Kravchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 1. — С. 64-65. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT kravchenkoai zonedistillationjustification AT kravchenkoai zonnaâdistillâciâobosnovanie AT kravchenkoai zonnadistilâcíâobgruntuvannâ |
| first_indexed |
2025-11-27T00:22:39Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:22:39Z |
| _version_ |
1850788139008786432 |
| fulltext |
64 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №1(89)
UDC 66.048
ZONE DISTILLATION: JUSTIFICATION
A.I. Kravchenko
National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”,
Kharkov, Ukraine
E-mail: alex@krawa.net
The features of zone distillation (with zone melting of refined material and with pulling of condensate) as a new
purification method are shown. The method is based on similarity of equations of distillation and crystallization re-
fining. The analogy between some distillation and condensation methods (particularly between zone distillation and
zone re-crystallization) is should up.
As it is known distillation and crystallization in vari-
ant modifications are basic purification methods. The
efficiency of using of either the first or the second
method for refining of specific system depends on val-
ues of interphase distribution coefficients (on distribu-
tion efficient k at crystallisation or separation factor α at
distillation) and on depending on product yield [1-4].
Crystallisation methods (normal direct crystallisa-
tion and zone re-crystallisation) are based on that irregu-
lar distribution of impurities along the crystal appears in
grown extended crystal. Then the most pure part of
crystal may be extracted as product. For these methods
the equations of impurity distribution in crystal for dif-
ferent growth conditions are deduced [1, 2, 5-7]. Zone
re-crystallisation supports more efficiency of purifica-
tion at multiple iteration of process.
Recently it was determined that distillation (with
condensation in solid phase and pull of condensate) may
be used as well for obtaining of material with long form
and with irregular impurity distribution [8]. The equa-
tions of impurity distribution in pulled condensate is
deduced and it is ascertained that distillation and crys-
tallization refining are described by similar equations –
at corresponding substitution of k for crystallization or
β=1/α (as relation of concentration of impurity in vapor
to concentration of impurity in liquid) for distillation
[4, 9].
In development of distillation method it was pro-
posed to carry out of distillation in regime of zone distil-
lation: with partial melting of refined matter [10]. The
aim of this article is consideration of features of zone
distillation.
Zone distillation is a distillation process in long con-
tainer with partial melting of refined matter in moving
liquid zone and condensation of vapor in the solid phase
at condensate pulling in cold area (Figure). When zone
heater is moving from the top to the bottom of the con-
tainer then solid condensate with irregular impurity dis-
tribution is forming. Then most pure part of the conden-
sate may be extracted as product. The process may be
iterated many times by moving (without turnover) the
received condensate to the bottom part of the container
on the place of refined matter. The irregular impurity
distribution in the condensate (that is efficiency of puri-
fication) increases with number of repetitions of the
process.
a
b
c
The scheme of distillation in a start of process (а),
in process (b) and in finish of process (с) scheme of
temperature distribution on container height:
1 – container; 2 – zone heater; 3 – refined matter;
4 – liquid zone in purified matter; 5 – condensate.
(Pointer shows the direction of moving of heater con-
tainer relative container; Тm – melting temperature,
Те – evaporation temperature)
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №1(89) 65
Zone distillation is a distillation analog of zone re-
crystallization (Tabl. 1). Impurity distribution in the
condensate is described by known equations of zone
recrystallization with various numbers of iteration of
process – with replacement distribution efficient k of
crystallization on separation factor β of distillation. For
example the equation of zone distillation for one zone
passage is:
),exp()1(1
0 λ
ββ x
C
C
−−−=
where С is the concentration of impurity at distance х
from start of condensate, С0 is initial concentration of
impurity, λ is a length of liquid zone.
Table 1
Analogs of distillation and crystallization
efining methods
Distillation Crystallization
Simple distillation (with
condensation in liquid) –
Distillation with direct
solidification of conden-
sate [8]
Normal direct crystallisa-
tion
Zone distillation [10] Zone recrystallization
Rectification Countercurrent crystalliza-
tion [1]
In stabilized regime the velocity v of liquid zone
moving is linked with vaporization velocity w and den-
sity ρ of basic component by correlation: v=w/ρ
(Tabl. 2).
Table 2
Calculation values of velocity v of liquid zone moving
for some refined matters at melting temperature
Matter v, mm/h
Mg 54.8
Zn 1.4
Cd 1.0
For realization of multiple zone distillation without
reboot between steps the device with circular turning
container is designed [11].
Thus zone distillation must examine as a perspective
method of refining of line of matters.
The author thanks prof. I.I. Papirov for support in
work.
REFERENCES
1. G.G. Devyatykh and Yu.E. Elliev. Vvedenie v te-
oriyu glubokoi ochistki veshchestv (Introduction to the
Theory of Fine Purification of Substances). Moscow:
“Nauka”, 1981 (in Russian).
2. A.I. Belyayev. Fiziko-khimicheskie osnovy met-
allov i poluprovodnikovych materialov (Physical and
chemical foundation of purification of metals and semi-
conductors). Moscow: “Metallurgiya”, 1973 (in Rus-
sian).
3. L.A. Nisel’son, A.G. Yaroshevskii. Mezhfazovye
koeffitsyenty raspredeleniya (Interphase Distribution
Coefficients). Moscow: “Nauka”, 1992 (in Russian).
4. A.I. Kravchenko. Purafication efficiency of dis-
tillation and crystallization processes // Inorganic Mate-
rials. 2010, v. 46, №1, р. 93-95.
5. W.G. Pfan. Zone melting (J. Willey and Sons,
inc.; New York, London, Sydney, 1966).
6. R.A. Laudise. The growth of single crystals.
(Prentice-hall, inc. Englewood Cliffs, New Jersy, 1970).
7. A.Ya. Nashel'skii, V.I. Mevius. Calculation of
impurity distribution along crystals grown by the meth-
ods of directed crystallization // Vysocochistyye ve-
shchestva. 1994, №1, р. 5-21 (in Russian).
8. A.I. Kravchenko. Distillation with pulling of dis-
tillate: a new method of purification of matters // Prob-
lems of Atomic Science and Technology. Series “Vac-
uum, pure materials, superconductors” (17). 2008, №1,
р. 18-19.
9. A.I. Kravchenko. Equation of impurity distribu-
tion in a solidified distillates // Inorganic Materials.
2007, v. 43, №8, р. 916-917.
10. Pat. of Ukraine N. 47601 (С22В9/00). The meth-
od of distillation refining / A.I. Kravchenko. Bull. №3,
2010.
11. Pat. of Ukraine N. 48267 (С22В9/00). The de-
vice for zone distillation / A.I. Kravchenko. Bull. №5,
2013.
Статья поступила в редакцию 31.10.2013 г.
ЗОННАЯ ДИСТИЛЛЯЦИЯ: ОБОСНОВАНИЕ
А.И. Кравченко
Рассмотрены особенности зонной дистилляции (c зонной плавкой рафинируемого вещества и вытягива-
нием конденсата) как нового метода рафинирования. Метод основан на подобии уравнений дистилляцион-
ного и кристаллизационного рафинирования. Выявлена аналогия между отдельными дистилляционными и
кристаллизационными методами рафинирования, в частности, между зонной дистилляцией и зонной пере-
кристаллизацией.
ЗОННА ДИСТИЛЯЦІЯ: ОБҐРУНТУВАННЯ
O.I. Кравченко
Розглянуто особливості зонної дистиляції (з зонною плавкою речовини, яка рафінується, і витягуванням
конденсату) як нового методу рафінування. Метод базується на подібності рівнянь дистиляційного і криста-
лізаційного рафінування. Виявлена аналогія між окремими дистиляційними і кристалізаційними методами
рафінування, зокрема, між зонною дистиляцією і зонною перекристалізацією.
|