Устройство для очистки щелочных металлов от примесей

 

О П И C- А- Н:.И.E

H3OBP E TEij H H 709130

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлемо291277 (21) 2565948/23-26 (51)М. Кл.

В 01 43/00

B 01 т1 9/00 с присоединением эаявки Нов (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 66.067.3 (088.8) Опублмковано15.0180 Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15,0180 (72) Авторы изобретения

В.С.Егоров, В.А.Матюхин, Ф.A.Êoçëoâ, Ю.И.Загорулько и В.В.Алексеев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЩЕЛОЧНЫХ

МЕТАЛЛОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к области химической технологии и ядерной энергетики и может быть использовано для очистки щелочных металлов от примесей как в условиях их промышленного произ-водства, так и при эксплуатации ядерных энергетических установок, в которых указанные щелочные металлы используются в качестве теплоносителей. В частности, устройство может быть испльэовано для глубокой очистки натриевого теплоносителя от углеродсодержащих примесей.

Известно устройство для очистки щелочных металлов, включающее изотермическую камеру, снабженную пат" рубком для ввода жидкого металла и заголненную поглотительной насадкой, и нагреватель, в котором за счет химического взаимодействия происходит поглощение примесей, например кислорода, углерода, азота из натрия при 650-7 00 C . .Например, в качестве геттеров могут быть использованы титан, цирконий или стали, легированные элементами, имеющими высокое сродство к азоту, углероду или кислороду (1) .

Недостатки этого устройства следующие:

30 недостаточная глубина очистки вследствие того, что жидкометаллический теплоноситель загрязнен мелкими, т.е. трудно удаляемыми, взвешенными примесями (например натрий углеродом), которые могут образовываться в результате кристаллизации непоглощенной в горячей ловушке части примесей из теплоносителя при возврате его в очищаемый контур, температура которого во многих случаях ниже, чем в горячей ловушке; возможное охрупчивание геттера и загрязнение им жидкометаллического контура при длительной работе ловушки; недостаточная надежность устройства вследствие того, что в горячей зоне размещены два опорно-распределительных устройства, выполненные в виде решетки с сеткой и подверженные быстрому коррозионному иэносу.

Целью изобретения является повышение глубины очистки щелочного металла.

Цель достигается тем, что устройство, включающее иэотермическую камеру, снабженную патрубком для ввода жидкого металла и заполненную погло° 709130 тительной насадкой, и нагреватель, оборудовано рекуперативной камерой, расположенной над изотермической камерой и выполненной в виде трубчатого теплообменника, трубное пространсгво которого заполнено насадкой.

Кроме того слои насадки, расположенные на входе иэотермической каме-. ры и на выходе рекуперативной камеры, выполнены из частиц, размер которых превышает размер частиц остальных слоев насадки не более, чем,в пять раз.

На чертеже изображено пре агаемое устройство.

Устройство содержит последовательно соединенные иэотермическую камеру 1 и рекуперативную камеру 2, размещенные в корпусе 3.

Изотермическая камера 1 выполнена в виде емкости, заполненной насадкойпоглотителем 4, имеющей большую по- 20 верхность и изготовленной, например, из порошка ПРО8Х18Н10, причем слой

5 с более крупными частицами, но не более, чем в пять раз крупнее основной массы, расположен непосредствен- 25 но на опорно-распределительном устройстве б, выполненном в виде решетки с сеткой.

Рекуперативная камера 2 является продолжением изотермической камеры

1 и включает в себя рабочую зону в виде трубчатого теплообменника 7, заполненного фильтрующей насадкойкристаллизатором 8, межтрубное пространство 9, температурный конденсатор 10, например, в виде сильфона.

На выходе из теплообменника 7 размещен фильтр 11 в виде решетки с сеткой, исключающий унос насадки. Слой

1.2 фильтрующей насадки-кристаллизатора выполнен из более крупных

40 частиц. На входе в изотермическую камеру 1 установлен нагреватель 13 °

Устройство смонтировано в вертикальном положении, рекуперативная камера 2 расположена над изотермической 45 камерой 1.

Устройство работает следующим образом. Очищаемый щелочный металл, например натрий, с температурой 2004504С поступает иэ основного конту- 10 ра в межтрубное пространство 9 рекуперативной камеры 2, где подогревается до 650 С. Затем, проходя нагре.ватель 13 металл подогревается до

700 С и при этой температуре по-. ступает снизу вверх через опорнораспределительное устройство б в изотермическую камеру 1.

В иэотермической камере 1 при температуре 7 00чС примеси, находящиеся в щелочном металле в результате 60 химического взаимодействия, поглощаются насадкой, а затем щелочной металл поступает в теплооменник -7 рекуперативной камеры 2, заполненный фильтрующей насадкой-кристаллизатором 8 и 12, где в результате охлаждения очищаемого щелочного металла примеси высаждаются на поверхности фильтрующей насадки-кристаллизатора. Очищенный щелочной металл проходит через фильтр 11 и поступает в контур.

Использование предлагаемого устройства позволяет: исключить загрязнение основного контура мелкими трудноудаляемыми взвешенными примесями; свести к минимуму унос в контур измельченных частиц в связи с возможным охрупчиванием геттера; обеспечить экономию производственных мощностей вследствие компактности устройства; повысить надежность работы, так как в горячей зоне расположено тольiso одно опорно-распределительное устройство, а засыпка его более крупной насадкой позволяет выпол— нить опорно-распределительное устройство из более прочной и крупной сетки, что повышает его коррозион— ную стойкость; существенно сэкономить тепловую энергию эа счет ее рекуперации.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки щелочных металлов от примесей, включающее иэотермическую камеру, снабженную патрубком для ввода жидкого металла и заполненную поглотительной насадкой, и нагреватель, о т л и ч а ro щ е е с я тем, что, с целью повышения глубины очистки, оно снабженс рекуперативной камерой, расположенной над изотермической камерой и выполненной в виде трубчатого теплообменника, трубное пространсTBo которого заполнено насадкой.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что слои насадки, расположенные на входе иэотермической камеры и на выходе рекуперативной камеры, выполнены из частиц, размер которых превышает размер частиц остальных слоев насадки не более, чем в пять раз.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Козлов Ф.A. и Кузнецов Э.К.

Очистка натрия от кислорода с помощью горячих ловушек. Жидкие металлы . Сб. статей под ред. к.т ° н.

П.Л.Кириллова, д.т.н. В..И.Субботина, П.A.Óøàêoâà, М., Атомиздат, 1967, с.340-355 (прототип) .

7091 30

Составитель И.Ненашева

Те хред И .П етк о Корректор М .Шароши

Редактор Н.Корченко

Тираж 849

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий .

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

Закаэ 8637/7

Филиал ППП Патент, r . .Ужгород, ул. Проектная, 4