Способ разделения изотопов азота

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВАЗОТА противоточным химическим иЗотопным обменом между жидкой фазой, содержащей концентрированную азотную кислоту, и газообразной:. .! окисью азота с обращением потока под действием двуокиси серы, отличающийся тем, что, с цепью повышения коэффициента однократного разделения, в качестве жидкой фазы irc- пользуют раствор окиси азота в концентрированной азотной кислоте и обмен проводят при температуре от -50 до О^С.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

151)5 В 01 0 59/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ill

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1985643/26 . (22) 14.01.74 (46) 30.04.92. Бюл. Р 16 (71) Г1осковскйй ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.И.В.Ломоносова (72) М.С.Сафонов, В.И.Горшков, . Е.В.Судьин, Т.В.Гоголева и А.В.Чекавцев (53) 621.039.32:546.17(088.8) (54)(57)СПОСОБ PA3$EJEHHS ИЗОТОПОВ

Изобретение относится к способам разделения изотопов азота. Соединения, меченые редким изотопом азота

N, находят применение в биологии, агрохимии, медицине и других областях науки и техники.

Известен способ разделения изотопов азота химическим обменом между трехокисью и четырехокисью азота в жидкой фазе и газообразной окисью азота с обращением потока под действием двуокиси серы. Недостатком способа является относительно низкая величина коэффициента однократного разделения . Кроме того, известен способ разделения изотопов азота химическим обменом между концентрированной азотной кислотой и окисью азота при комнатной температуре с обращением потока под действием двуокиси серы. Как побочный про,дукт при реакции обращения получают разбавленную серную кислоту„ Выходя щую из обменной KDJIoHHbI окись азота

„„SU„„484716 А 1

АЗОТА противоточным химическим изотопным обменом между жидкой фазой

1 содержащей концентрированную азотную кислоту, и газообразной. . окисью азота с обращением потока под действием двуокиси серы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента однократного разделения, в качестве жидкой фазы используют раствор окиси азота в концентрированной азотной кислоте и обмен проводят при температуре от -50 до 0 С. снова превращают в азотную кислоту путем окисления кислородом воздуха с последующей абсорбцией водой. Оптимальной концентрацией азотной кислоты является 10 N; для этой концентрации коэффициент однократного pasделения имеет величину 1,045-1,058.

Этот способ применяют для промышленного производства изотопа N. Спо 5 соб связан со значительным потреблением двуокиси серы и большими отходами разбавленной серной кислоты.

С целью повышения коэффициента однократного разделения и в результате этого сокращения потребления двуокиси серы и уменьшения отходов разбавленной серной кислоты в предложенном способе в качестве жидкой фазы используют раствор окиси азота в концентрированной азотной кислоте и обмен проводят при температуре от

-50 до 0 С.

Насыщение азотной кислоты окисью азота при пониженной температуре мож484716

Техред М,Морг ентал

Корректор С.Пекмар

Редактор О,Юркова

Заказ 2313 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэяодственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 но проводить различными известными в практике хемосорбции методами, I либо в отдельном контактном аппарате, либо в верхней части противоточI ной химобменной(колонны. В послед нем случае для уменьшения размеров зоны растворения окиси азота температуру зоны растворения поддерживают на несколько градусов более низкой, чем температуру обменной зоны, и, кроме того, увеличивают поток окиси азота через зону растворения путем рециркуляции в этой зоне определенной части потока окиси азота.

Верхняя граница указанного интервала температуры обусловлена тем, что интенсивное взаимодействие окйси

1 азота с концентрированной азотной кислотой начинается при опускании температуры ниже 0 С, а нижний предел связан с замерзанием растворов азотной кислоты. Концентрацию исходной азотной кислоты берут вьппе 6 И. В результате растворения окиси азота в жидкой фазе образуется сложное соединение азота промежуточной валентности от +3 до +4,5 .

Коэффициент однократного разделения при обмене между окисью азота и жидкой фазой составляет в зависимости от температуры и концентрации азотной кислоты 1,07-1 14. Высота, эквивалентная теоретической ступени, в предложенном способе зависит от. температуры и концентрации азотной кислоты и достигает величин, характерных для известного способа (3-4 см)

Сокращение потребления двуокиси серы и отходов разбавленной серной кислоты на единицу продукта достигают за счет увеличения отбора продукта в результате повышения коэффициента однократного разделения, а также за счет того, что при одинаковой плотности потока изотопной смеси на восстановление жидкой фазы до окиси азота требуется меньшее количество двуокиси серы.

Пример . Разделение изотопов

16 азота проводят в противоточной насадочной стеклянной колонне внутренним диаметром 10,4 мм и высотой 1,6м.

В качестве насадки используют отрезки треугольной проволочной спирали размером 2х2 мм, у которсй соседние витки смещены на 10-20 . Азотную кислоту концентрации 12,3 М подают в верхнюю часть колонны. В колонне поддерживают температуру -20 С путем

Я пропускания через рубашку этилового спирта, охлажденного смесью сухого льда с этиловым спиртом. Верхняя секция колонны высотой 80 см служит для охлаждения азотной кислоты и на« д сьпцения ее окисью азота. Обменная эона колонны имеет длину 80 см, На концах обменной зоны отбирают пробы для изотопного анализа. Обращение потока производят с помощью двуокиси серы в охлаждаемой водой насадочной стеклянной колонне, диаметром 26 мм и высотой 75 см. При плотности пото» ка питания азотной кислоты

11 ммоль/мин см2 суммарная плотность потока по азоту составляет

3$ 18,6 ммоль/мин см, величина ВЭТС равна 3,2 см, коэффициент однократного разделения 1,075 ) общий коэффнциент обогащения в обменной зоне равен 5,6. Дополнительное обогащение происходит в секции насьпцения кислоты окисью азота и коэффициент обогащения для всей колонны составляет 14,2.