Способ денитрации высокорадиоактив-ных жидких отходов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ПАТЕНТУ

Союз Советскик

Соцналнстическик

Республик

<>841612 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 21.0279 (21) 2731603/18-25 (23) Приоритет — (32) 0801.79 (31) Р 2900478.2 (33) ФРГ (51) М. Кл.

G 21 F 9/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий,Опубликовано 23.06.81.Бюллетень ¹ 23 (53) УДК 621.039. .7(088.8) Дата опубликования описания 23.06,81 (72) Автор изобретения

Иностранец

Франц Иозеф Гаттис / (ФРГ),(, /Иностранная фирма (-Л

"Ф.И.Гаттис Инженербтбро" .," ° (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДЕНИТРАЦИИ ВЫСОКОРАДИОАКТИВНЫХ

ЖИДКИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к обработке высокорадиоактивных жидких отходов ядерных установок, преимущественно к обработке .высокорадиоактивных жидких отходов, содержащих азотную кислоту или нитраты.:

Известен способ обработки высокорадиоактивных жидких отходов фосфорной кислотой и оксалатом натрия 11.

Недостаток этого способа заключается в том, что наличие в отходах нитратов придает отвержденному продукту корроэионную активность, что приводит к снижению надежности и долговечности хранения отходов.

Наиболее близким К предлагаЕМОМУ является способ денитрации высокорадиоактивных жидких отходов, включающй ) обработку их в реакционной емкос4 и параформальдегидом и производным ортофосфорной кислоты 1.2.1.

Недостаток этого способа заклю.— чается в том,что параформальдегид вводят в отходы в виде жидкого реагента, что увеличивает объем отходов и стои мость их переработки.

Цель изобретения — повышение эффективности способа денитрации высокорадиоактивных жндких отходов .

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе денитрации высокорадиоактивных жидких отходов, включающем обработку их в реакционной емкости параформальдегидом и производным ортофосфорной кислоты, параформальдегид вводят в виде Воздушной или водной суспенэии, с содержанием 30-35 вес.Ъ параформальдегидатк отходам добавляют кислый сернокислый калий в количестве 0,35-0,50 вес.Ъ от количества окисляемых нитратов, после выхода из реакционной емкости отходы пропускают по орошаемому участку, содержащему кольца Рашига и обратному холодильнику., при этом интенсивность . орошения конденсатом принимают 1012,5 м /ч на м орошаемой поверхности.

Причем в качестве компонентов водной суспензии параформальдегида берут жидкие отходы иэ реакционной емкости, охлажденные до температуры

+40-60 С.

При осуществлении способа используют параформальдегид, который содЕржит не больше 0,5 вес.Ъ влажности.

Реакцию осуществляют при температу841612 ре +110 C и давлении около ( бар., Работу по способу проводят с кон-. центрированными растворами нитратных соединений, около 40 вес.%, что позволяет достигнуть высо- 5 ких рабочих температур без кипения водной фазы и поддерживать высокое парциальное давление формаль дегида.

Кроме того, используют буферлимонная кислота-фосфат для достижения рН=2,2. Используемые буферные вещества (псевдокатализаторы} замедляют достижение нижней границы рН до концентрации ионов водорода, достигаемой в результате регулирования 15 количества введенного параформальдегида.Параформальдегид,йо возможности вне реакционного сосуда, термически деполимеризуют и после Этого вводят в реакционную емкость. В качестве химикалиев, отшепляющих формальдегид, можно использовать также низкомолекулярные полимеры формальдегида, например триоксан, который в кислых растворах подвергается депо- @5 лимеризации. Реакция гидратации предотвращается при помощи очень точной дозировки тонкого порошка параформальдегида и быстрого нагревания до температуры роэложения около 105 С. щ

Дозировка приблизительно 50 г параформальдегида в минуту при средней величине зерна 50-60 мк и количестве используемого раствора около 300 л является наилучшей, причем равномерное перемешивание параформальдегида имеет большое значение.

При осуществлен>.:- способа из-эа высокой упругости паров паpафоpмалb дегида часть форм:льдегида, обра— эующегося путем деполимериэапии параформальдегида, стремится улетучиться из реакционной среды.

Для сокращения этой потери обработанные реагентами жидкие отходы после выхода из реакционного сосуда 45 должны проходить через орошаемый участок, содержащий кольца Рашига или аналогичную насадку, и непосредственно после этого через обратный холодильник. 50

Благодаря включению такого орошаемого участка, повышается полнота взаимодействия параформальдегидом ,от 75-80% до более чем 95o-, Однов1 ременно повышается выход нараформаль- 55 дегиЮа, т.е. процент химически непрореагированного параформальдегида примерно от 45% до более чем 80:..

Интенсивность орошения отведенных из реакционной емкости и затем кон- 4О денсированных в обратном холодильнике паров составляет 10-12,5 м /ч конденсата на м орошаемой поверхности.

2.

Дальнейшее ускорение и усовершенствование способа достигается гутем применения кислого сернокислого калия, по меньшей мере 0,25%, преимущественно 0,35-0,50Ъ в пересчете на разрушаемое количество нитрата.

Благодаря этому в системе денитрации протекает реакция замещения, в результате которой иэ нитратов образуется свободная азотная кислота, и соединение двойного катиона гидролизуется с образованием первоначальной соли.

Таким образом снова получают действующий как катализатор кислый серно z кислый калий.

Порошкообраэный реагент также можно вносить в форме суспенэии параформальдегида, причем в качестве суспензионной среды служат жидкие отходы, взятые иэ реакционной емкости и охлажденные преимущественно до +4060 >С, Стабильные суспенэии с содержанием 30-35 вес.% параформальдегида могут быть изготовлены при помощи струи воздуха или насосоэ и введены обратно в реакционную е;".— кость.

Пример 1. Около 300 л радиоактивного раствора с начальной концентрацией около -28 вес.Ъ смешивают приблизительно с 210,4 кг

37 вес.Ъ раствора формальдегида, около 121,6 кг 30 вес. раствора нитрата натрия и 113,6 кг 80вес.Ъ раствора ортофосфорной кислоты и при температуре около 100 С подвергают реакции в течение 8-10 ч. При этом имеет место реакция денитрирования по уравнению

2HNOg+HCHO=CO+NO + 2Н О с одновременным концентрированием в результате испарения раствора до 40 aec. В. Раствор формальдегида добавляют в три стадии. Уходящие газы, содержащие окись азота и насыщенные водой„ рекомбинируют около 20 вес.% азотной кислоты.

Пример 2, Около 300 л радиоактивного раствора с исходной концентрацией около 28 вес.-o смешивают с 68,6 кг,причем концентрация без испарения увеличивается приблизительно до 38 2 вес,-,. При о температуре около 100 С примешивают обычную буферную смесь и тонкий порошок (величина зерна менее 60 мк) параформальдегида в количестве около 50 г в минуту. Раствор подвергают реакции при температуре, ниже температуры кипения. Отходящие газы„ содержащие окислы азота, концентрируют до тех пор, пока не рекомбинируется около 40 вес. -o азотной кислоты. Реакция продолжается около 5-6 ч, Пример 3. Согласно описанному способу, в котором между выходом газа иэ реакционной емкос841612

Формула изобретения

Составитель В.БорщевРедактор О.Малец Техред T.Ìàòî÷êà Корректор С.Шекмар

Заказ 4893/86 Тираж 476 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 ти и обратным холодильником включается орошаемый участок в виде стеклянной трубки, содержащей кольца Рашига с диаметром 5 мм, применяют 300 r параформальдегицд при таких же условиях, как и-в первом примере.

Орошаемый участок инте сивно орошают конденсатом паров, отведенных из реакционной емкости, а именно- 10-12,5 м /ч конденсата на каждый м орошаемой поверхности.

Денитрация при этом составляет

95,8Ъ и выход параформальдегида равен 81%. . Пример 4.;Способ осуществляют по примеру 2, но с добавкой

7,5 г кислого сернокислого калия (KHSO ) к обрабатываемым жидким отходам. При этом, несмотря на сокращение реакционного времени до 6,5 ч денитрация проходит на 99,6Ъ и достигается более высокий выход параформальдегида 85,4%.

Благодаря введению реагентов в обрабатываемые отходы в виде воздушной и водной суспензии, исключается образование дополнительных жидких отходов, Введение орошаемого участка с насадкой из колец Рашига позволяет повысить полноту взаимодействия паров параформальдегида с нитратами, повысить разрушение нитратов с 75% до 85% и одновременно увеличить выход химически непрореагированного параформальдегида от 45% до 80В.

Введение кислого сернокислого калия в отходы позволяет в результате реакции замещения из нитратов получить свободную азотную кислоту, годную для использования в технологическом процессе.

1. Способ денитрации высокорадиоактивных жидких отходов, включающий обработку их в реакционной емкости параформальдегидом и производным ортофосфорной кислоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, параформаль. дегид вводят в виде воздушной или водной суспензии с содержанием 3015 35 вес,II параформальдегида, к атходам добавляют кислый сернокислый калий в количестве 0,35-0,50 вес,Ъ от количества окисляемых.нитратов, после выхода из реакционной емкости

2Q отходы пропускают по орошаемому участку, содержащему кольца Рашига и обратному холодильнику, при этом интенсивность орошения конденсатом принимают 10-12,5 мз/ч на м орошаемой поверхности.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что, в качестве компонентов водной суспенэии параформальдегида берут жидкие отходы иэ

ЗО. реакционной емкости, охлажденные до температуры +40-60 С. г

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA 9 4022708, 35 кл. 252-301.1, 1977. о 2. Заявка ФРГ 9 2629384, кл.G 21 F 9/06, 1978,(прототип).