Аппарат для гидролиза гексафторида урана



Аппарат для гидролиза гексафторида урана
Аппарат для гидролиза гексафторида урана

 


Владельцы патента RU 2465208:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)

Изобретение относится к устройствам для проведения низкотемпературного порционного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода и может быть использовано при переработке обедненного (отвального) гексафторида урана до порошкообразного диоксодифторида урана и безводного фтороводорода. Аппарат содержит корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку. Якорная мешалка снабжена направленными вверх дополнительными лопастями, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством. Запорно-разгрузочное устройство содержит корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки. Изобретение обеспечивает эффективное перемешивание реакционной массы, легкую выгрузку продукта и позволяет получить порошок диоксодифторида урана с очень высокой удельной поверхностью. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для проведения низкотемпературного порционного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода и может быть использовано при переработке обедненного (отвального) гексафторида урана до порошкообразного диоксодифторида урана и безводного фтороводорода.

Для осуществления низкотемпературного гидролиза UF6 применяют сосуд с перемешивающим устройством (патент Великобритании №1075233, МПК C01G 43/06, опубл. 12.07.1967 «Усовершенствование, относящееся к производству урана и фторида»).

В приведенном патенте используют газообразный UF6, на испарение которого затрачивается тепловая энергия, а отделение раствора HF от соли и сушку UO2F2 осуществляют в нескольких реакторах, что связано с перемещением химически агрессивной реакционной массы из аппарата в другие реакторы и разделением пульпы известными способами на осадок и раствор.

Известен реактор вращающегося типа для осуществления низкотемпературного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода с получением порошка UO2F2 и практически безводного фтороводорода (патент РФ №2311346, опубл. 27.11.2007). Перемешивание реакционной массы обеспечивается металлическими стержнями. Затем в этом же реакторе проводится испарение жидкого фтороводорода и сушка полученной соли UO2F2·nH2O.

Использование реактора вращающегося типа, в котором был исследован химизм стадий гидролиза твердого UF6, технически трудно осуществимо в многотоннажной технологии из-за необходимости неоднократного перемещения реактора, имеющего большую массу, из вертикального в горизонтальное положение и его вращения на подвижных валках.

Наиболее близким по технической сущности для реализации гидролиза UF6 может быть выбран массообменный аппарат с перемешивающим устройством, содержащий корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку (Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетика, подобие, моделирование, проектирование: В 5 т. Т.2. Механические и гидромеханические процессы / Д.А.Баранов, А.Н.Блиничев, А.В.Вязьмин и др. Под ред. A.M.Кутепова. - М.: Логос, 2002, 458-467 с., - прототип).

Использование известного аппарата для проведения гидролиза UF6 осложнено недостаточной эффективностью перемешивания и трудностью выгрузки полученного диоксодифторида урана.

Технической задачей, решаемой изобретением, является устранение вышеуказанных недостатков.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в аппарате для гидролиза гексафторида урана, содержащем корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку, якорная мешалка снабжена, по крайней мере, одной парой направленных вверх дополнительных лопастей, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством, содержащим корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки.

Аппарат дополнительно снабжен рыхлителем, выполненным в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе вала мешалки ответно просветам между направленными вверх лопастями якорной мешалки. Скребок выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали относительно друг друга.

Кроме того, патрубок для подачи гексафторида урана снабжен сифоном с коаксиально расположенным расширителем.

На фиг.1 схематично изображен продольный разрез аппарата. На фиг.2 - поперечное сечение А-А запорно-разгрузочного устройства на фиг.1.

Аппарат для гидролиза гексафторида урана содержит корпус 1 с коническим днищем 2 и патрубком выгрузки 3 и рубашку 4. На крышке 5 аппарата предусмотрены патрубок 6 для подачи жидкого HF и патрубок 7 для подачи твердого UF6. Патрубок 7 для подачи твердого UF6 снабжен сифоном 8 с коаксиально расположенным расширителем 9. На крышке 5 аппарата также предусмотрен патрубок 10 для отвода газообразного HF. В корпусе 1 аппарата установлена якорная мешалка 11, имеющая две пары дополнительных лопастей 12 и вал 15. Рыхлитель 13 выполнен в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе 14 вала 15 ответно просветам между лопастями якорной мешалки. Торец вала 15 снабжен скребком 16, размещенным в патрубке выгрузки 3. Скребок 16 выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали относительно друг друга. На патрубке выгрузки 3 установлено запорно-разгрузочное устройство 17. Запорно-разгрузочное устройство 17 содержит корпус 18 с рубашкой охлаждения 19 и плунжер 20 с отверстием, которое выполнено соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки 3. Плунжер 20 запорно-разгрузочного устройства 17 перемещается при помощи двухпозиционного толкателя 21. Герметизацию зазоров между плунжером 20 и цилиндрической частью корпуса 18 запорно-разгрузочного устройства 17 в положении "закрыто" осуществляют за счет тонкого смазывающего слоя фторированной жидкости, например УПИ, наносимой на плунжер, которая при пропускании хладагента через рубашку охлаждения 19 запорно-разгрузочного устройства густеет при температуре минус 6÷8°C до практически твердого состояния, обеспечивая полную герметизацию.

Аппарат работает следующим образом.

Перед началом работы аппарата осуществляют герметизацию патрубка выгрузки, для чего плунжер 20 запорно-разгрузочного устройства 17 смазывают тонким слоем фторированной жидкости УПИ и перемещают толкателем 21 в положение "закрыто", при котором цилиндрическая поверхность плунжера перекрывает отверстие патрубка выгрузки 3, затем через полость рубашки охлаждения 19 запорно-разгрузочного устройства 17 пропускают пары жидкого азота, обеспечивая поддержание смазки в твердом состоянии.

После этого в реактор заливают рабочий раствор фтороводорода. Через патрубок 7 при включенной мешалке 11 в аппарат подают расчетное количество твердого UF6. Предотвращение налипания UF6 и обеспечивают с помощью сифона 8 с расширителем 9, частично погруженным в раствор фтороводорода для исключения уноса паров UF6 при его загрузке.

Эффективное перемешивание интенсифицирует процесс гидролиза твердого UF6, который протекает при комнатной температуре без затраты тепловой энергии при одновременном испарении практически безводного HF, который удаляют через патрубок 10 на конденсацию.

Давление в аппарате поддерживают на 5,0÷15,0 мм вод.ст. ниже атмосферного. Контроль давления осуществляют дифманометром (не показан).

Благодаря очень низкой растворимости UO2F2 в растворе безводного фтороводорода и испарению жидкой фазы практически весь уран остается в аппарате в виде осадка, который подвергают сушке, для этого через полость рубашки охлаждения 4 прокачивают насосом (не показан) теплоноситель, например вакуумное масло ВМ-4, плавно повышая его температуру до 150°C. Плавное увеличение температуры в рубашке 4 и непрерывное перемешивание предотвращают образование агломератов, при этом находящийся в патрубке выгрузки 3 продукт благодаря скребку 16 не только рыхлится, но и обменивается с основной массой находящегося в аппарате продукта.

Выгрузку сухого продукта из аппарата осуществляют с помощью запорно-разгрузочного устройства 17. Для этого прекращают подачу хладагента в рубашку охлаждения 19, обеспечивая фазовый переход смазки в жидкое состояние, затем и перемещают толкателем 21 плунжер 20 в положение "открыто". Далее при работающей мешалке выдают сухой порошок UO2F2 в приемную емкость (не показана).

Анализ полученного порошка UO2F2 показал содержание U - 77,5%, содержание F - 12%.

По результатам анализа сконденсированный HF содержал - 100±1,0% HF при содержании в нем U - 6 мг/дм3.

Использование предложенного аппарата позволяет получить порошок диоксодифторида урана с очень высокой удельной поверхностью, равной 8,6 м2/г, что имеет существенное значение при дальнейшей его переработке.

1. Аппарат для гидролиза гексафторида урана, содержащий корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку, отличающийся тем, что якорная мешалка снабжена, по крайней мере, одной парой направленных вверх дополнительных лопастей, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством, содержащим корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рыхлителем, выполненным в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе вала мешалки ответно просветам между направленными вверх лопастями якорной мешалки.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что скребок выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали друг относительно друга.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубок для подачи гексафторида урана снабжен сифоном с коаксиально расположенным расширителем.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения тетрафторида урана. .

Изобретение относится к технологии фторирования порошкообразного сырья, а именно к способу и реактору для получения гексафторида урана. .

Изобретение относится к области экологии и направлено на предупреждение загрязнения окружающей среды и отравления радиоактивными веществами. .
Изобретение относится к технологии урановых производств и, в частности, может быть использовано при переработке отходов, содержащих фториды урана. .
Изобретение относится к технологии получения сорбентов для очистки гексафторида урана, получаемого из облученного ядерного топлива (ОЯТ), от гексафторида плутония.
Изобретение относится к химической технологии, конкретно - к технологии получения гексафторида урана (далее ГФУ) путем обработки соединений урана (окислы, тетрафторид урана и др.) элементным фтором.

Изобретение относится к получению тетрафторида урана (UF4), используемого в качестве материала для производства ядерного топлива, и касается способов его получения из металлического урана.
Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение в технологических процессах получения тетрафторида урана и по изготовлению металлического урана.

Изобретение относится к технологии очистки гексафторида урана от легколетучих примесей и может быть использовано для улучшения качества и снижения себестоимости продукции газоразделительных производств

Изобретение относится к ядерному топливному циклу, а именно к технологии получения разбавителя для переработки гексафторида оружейного высокообогащенного урана (ВОУ) в гексафторид низкообогащенного урана (НОУ)
Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов, а именно к способам очистки гексафторида урана от фторидов рутения, и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов

Изобретение относится к способам получения тетрафторида урана, а именно к способам получения тетрафторида урана на переделе гидрофторирования диоксида урана, и может быть использовано в производстве гексафторида урана или металлического урана
Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано при переработке обедненного гексафторида урана

Изобретение относится к способам переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана. Способ включает растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из фторсодержащего азотнокислого раствора путем восстановления его гидразином на платиновом катализаторе, при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана, отделение катализатора от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана, обеспечение эквимолярного отношения фторид-ионов к урану (IV) в полученном растворе и разделение осадка тетрафторида урана и азотнокислотного раствора, при этом азотнокислотный раствор повторно используют для растворения огарков фторирования, предварительно доукрепив по азотной кислоте. Изобретение обеспечивает высокую степень восстановления урана и уменьшение количества нитрат-фторсодержащих отходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технологии получения соединений урана и, в частности к очистке тетрафторида урана от соединений углерода, фосфора, азота и других примесей. Способ очистки тетрафторида урана от примесей летучих фторидов заключается в термообработке тетрафторида урана при температуре от 350 до 520°С газообразным фторидом водорода, который получают терморазложением бифторида щелочного металла, в смеси с осушенным воздухом, взятых в соотношении от 1:7 до 1:2, после чего газовую смесь направляют в аппарат, в котором осуществляют термическое разложение бифторида щелочного металла. Изобретение обеспечивает повышение качества тетрафторида урана, снижение расхода фторида водорода. 1 з.п. ф-лы, 4 пр., 2 табл.

Изобретение может быть использовано при получении чистых солей и окислов из гексафторида урана (ГФУ). Аппарат для гидролиза гексафторида урана содержит корпус, в верхней части которого установлены средства для подачи гексафторида урана и орошающего раствора. В корпусе расположено устройство для перемешивания гексафторида урана и орошающего раствора. В нижней части корпуса имеется отверстие 4 для слива полученного раствора. Средства для подачи гексафторида урана и орошающего раствора включают расширительную воронку 5, установленную в верхней части корпуса с возможностью подачи газообразного гексафторида урана через ее внутреннюю часть, а орошающего раствора - по ее внешней поверхности. Корпус выполнен в виде колонны 1. Устройство для перемешивания гексафторида урана и орошающего раствора представляет собой неподвижное завихрительное устройство 8, выполненное в виде лопастей, размещенных ярусами в периферийной зоне колонны. Лопасти изогнуты таким образом, что верхняя вогнутая поверхность каждой лопасти обращена к нижней выпуклой поверхности соседней лопасти. Длина лопастей в радиальном направлении увеличивается от яруса к ярусу в направлении сверху вниз. В аппарате процесс гидролиза газообразного гексафторида урана осуществляют с использованием раствора азотнокислого алюминия. Изобретение позволяет упростить конструкцию аппарата путем исключения вращающихся элементов, повысить надежность аппарата за счет исключения возможности локального перефторирования орошающего раствора и забивания аппарата и вентиляционного патрубка продуктами гидролиза ГФУ. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области экологии и направлено на предупреждение возможности загрязнения окружающей среды и отравления населения радиоактивными веществами. Способ конверсии отвального гексафторида урана в металлический уран включает взаимодействие гексафторида урана с металлическим натрием, при этом исходные компоненты подают в реактор в стехиометрическом соотношении в виде газообразного гексафторида урана и жидкого металлического натрия, распыленного через форсунки, температуру поддерживают от 1133°С до 1705°С. Изобретение обеспечивает эффективную конверсию гексафторида урана. 1 пр.

Группа изобретений относится к области металлургии, а именно к способу получению порошка диоксида урана методом пирогидролиза и к установке для его осуществления. Способ включает подачу в предварительно разогретую первую реакционную зону реакционной камеры гексафторида урана и водяного пара, которые вступают в реакцию с образованием уранилфторида, подачу во вторую реакционную зону реакционной камеры смеси водяного пара и водорода для восстановления в ней полученного в первой реакционной зоне уранилфторида до диоксида урана. При этом подачу смеси водяного пара и водорода во вторую реакционную зону осуществляют через сопла, расположенные в ее конической части, в вертикальные трубы, расположенные соосно соплам, для создания в трубах восходящих прямоточных двухфазных потоков, которые преобразуются в криволинейные потоки дефлекторами в сепарационной зоне, для предварительного разделения твердой и газообразной фаз. После чего во вторую реакционную зону оседают отделенные в сепарационной зоне частицы, образуя циркулирующий слой смеси порошков уранилфторида и диоксида урана. После постепенного накопления объема смеси порошков диоксида урана и уранилфторида процесс подачи водяного пара и гексафторида урана прекращают, а вместо этого начинают подавать водород. Далее происходит процесс довосстановления уранилфторида в диоксид урана и затем выгрузка товарного порошка диоксида урана. Изобретение обеспечивает получение порошка диоксида урана с улучшенным качеством и повышение производительности. 2 н. и 2 з. п. ф - лы, 2 ил.
Наверх