RU2159742C1 - Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом - Google Patents
Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2159742C1 RU2159742C1 RU99110813A RU99110813A RU2159742C1 RU 2159742 C1 RU2159742 C1 RU 2159742C1 RU 99110813 A RU99110813 A RU 99110813A RU 99110813 A RU99110813 A RU 99110813A RU 2159742 C1 RU2159742 C1 RU 2159742C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen fluoride
- fluoride
- uranium hexafluoride
- desorbed
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом. Смесь гексафторида урана с фтористым водородом сорбируют на фториде натрия при 363 - 383К. Затем проводят двухстадийную десорбцию. На первой стадии, осуществляемой при температуре 423 - 463K и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, десорбируют весь фтористый водород и часть гексафторида урана. На второй стадии, осуществляемой при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10 - 100 кПа, десорбируют гекоафторид урана, не содержащий примеси фтористого водорода. Десорбат первой стадии направляют на селективную сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263-293К при времени контакта не менее 20 с. Затем несорбированные газы, содержащие гексафторид урана и часть фтористого водорода, возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью. Сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К. Десорбат не содержит примеси гексафторида урана. Гексафторид урана, десорбированный с фторида натрия на второй стадии, и фтористый водород, десорбированный с фторида лития, могут быть выданы как товарные продукты. При осуществлении способа не образуется газообразных отходов. 3 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом.
Фтористый водород, является наиболее часто встречающейся примесью в гексафториде урана, мешающей его дальнейшему использованию. Поэтому необходимость переработки смесей, содержащих эти компоненты, возникает на различных стадиях технологии получения и применения гексафторида урана, причем разрешение этой задачи направлено как на обезвреживание сбросных газов, так и на утилизацию ценных веществ - гексафторида урана и фтористого водорода.
Известна группа способов переработки смесей, содержащих гексафторид урана и фтористый водород, основанных на принципах гидрометаллургии, т.е. на гидролитическом расщеплении гексафторида урана водой или водными растворами с последующей переработкой растворов осадительными, экстракционными или сорбционными методами /Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана-М. Госатомиздат. - 1961. - с.301-302./. Хотя эти процессы широко используются в практике, они обладают существенными недостатками, заключающимися в образовании токсичных водных отходов, большом числе операций передела и обесценивании фтора, заключенного в гексафториде урана и фтористом водороде.
Известен способ переработки смеси UF6 - HF путем совместной конденсации компонентов при температуре ниже 233K с последующим разделением жидкой фазы фтористого водорода и твердой фазы гексафторида урана /Method and apparaturs for the physical separation of the components of a bynary mixture. Патент США N 3425812, 1969/. Однако удалить полностью фтористый водород из гексафторида урана невозможно, т. к. некоторое количество его остается сорбированным на твердом гексафториде урана. К тому же и отделенный фтористый водород загрязнен гексафторидом урана до нескольких десятых долей процента, и это требует гидрометаллургического окончания технологической цепочки, как в способе /Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана. - М.: Госатомиздат. -1961.-с.301-302./.
Известен способ переработки смеси UF6 - HF, основанный на различии температур кипения фтористого водорода и сублимации гексафторида урана /Галкин Н.П., Майоров А.А. и др. Химия и технология фтористых соединений урана. - М. : Госатомиздат. - 1961. - с. 167./. Способ заключается в вакуумной дистилляции преимущественно фтористого водорода при температуре 213 - 193K. Однако достаточно большое количество гексафторида урана улетучивается вместе со фтористым водородом вследствие образования гексафторидом урана и фтористым водородом лектолетучего азеотропа, содержащего около 20 мас.% HF и 80 мас.% UF6, и это также требует проведения дополнительных операций по переработке возгонов. Кроме того, из-за низких температур и малых давлений способ крайне малопроизводителен.
Известен способ селективного выделения фтористого водорода из смеси с гексафторидом урана в результате осуществления реакции HF с перфторированными аминами /Verfahren zum Abtrennen von Fluorwasserstoft aus einem Uranhexaafluorid - Fluorwasserstoff Gemisch. Патент ФРГ N 2231893.-1979/
Регенерацию образованного комплекса производят обработкой его щелочью
NaOH+[HN-(C4F9)3]+F- ---> NaF + H2O +N - (C4F9)3 (2)
Недостатки способа заключаются в наличие жидких и твердых отходов, относительной дороговизне реагентов и обесценивании фтор-иона, содержащегося во фтористом водороде.
Регенерацию образованного комплекса производят обработкой его щелочью
NaOH+[HN-(C4F9)3]+F- ---> NaF + H2O +N - (C4F9)3 (2)
Недостатки способа заключаются в наличие жидких и твердых отходов, относительной дороговизне реагентов и обесценивании фтор-иона, содержащегося во фтористом водороде.
Известен способ переработки смесей гексафторида урана с фтористым водородом путем сорбции их на фториде натрия с последующей десорбцией /Галкин Н. П. , Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. -М. : Атомиздат. - 1975. - 239 с./, (прототип). Недостатком способа является невозможность выделения компонентов смеси непосредственно в виде их индивидуальных химических соединений, в которых они содержатся в перерабатываемой смеси.
Цель изобретения заключается в создании способа переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, позволяющего выделить компоненты смеси непосредственно в виде их индивидуальных химических соединений.
Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, путем их сорбции на фториде натрия с последующей десорбцией, десорбцию проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 423 - 463К и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, а вторую при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10-100 кПа, при этом десорбат с первой стадии направляют на сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263 -293К и времени контакта не менее 20 с, после чего несорбированные газы возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью, а сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К.
На фиг.1 изображена технологическая блок-схема предложенного способа.
На фиг. 2 представлена зависимость дифференциальной степени десорбции фтористого водорода и гексафторида урана (α, %) от температуры сорбента (Т, К).
На фиг. 3 представлена зависимость относительной скорости десорбции фтористого водорода и гексафторида урана (δ, % в мин) от температуры сорбента (Т, K).
Способ осуществляют следующим образом. Смесь газообразных гексафторида урана и фтористого водорода сорбируют на фториде натрия при температуре 363- 383К. Затем, повышая температуру сорбента до 423-463К и вакуумируя пространство над ним до остаточного абсолютного давления 0,7 - 4,0 кПа, осуществляют первую стадию десорбции, в процессе которой десорбируют преимущественно фтористый водород. Первую стадию десорбции ведут до полного удаления с сорбента фтористого водорода. При этом десорбат загрязнен примесью гексафторида урана. Десорбат первой стадии направляют на селективную сорбцию из него фтористого водорода на фториде лития, температуру которого поддерживают в пределах 263 - 293К, а время контакта не менее 20 с. Оставшиеся после контакта с фторидом лития газы, содержащие гексафторид урана и ту часть фтористого водорода, которая не сорбировалась фторидом лития, возвращают в голову процесса на совместную сорбцию с исходной смесью гексафторида урана с фтористым водородом. Затем, повышая температуру фторида натрия до 573 - 673К, при абсолютном давлении 10 - 100 кПа десорбируют гексафторид урана. Гексафторид урана не содержит примеси фтористого водорода. Повышая температуру фторида лития до 423 - 523К, десорбируют фтористый водород. Фтористый водород не содержит примеси гексафторида урана. Эти продукты собирают конденсацией и выдают как товарную продукцию, полученную в результате осуществления предложенного способа.
Каждая из основных операций, составляющих технологическую схему осуществления предложенного способа, нами исследована экспериментально в промышленных условиях. Полученные результаты можно обобщить следующими выводами.
Селективность разделения смеси UF6 - HF на первой стадии десорбции с фторида натрия определяется не только и не столько термодинамическими предпосылками поведения этих веществ, поглощенных фторидом натрия, а в большей степени кинетическими характеристиками процесса, т.е. различием в скоростях десорбции. Так, лимитирующей стадией скорости десорбции фтористого водорода с гранул фторида натрия является скорость химической реакции разложения комплексной соли NaF • HF, которая является функцией температуры процесса, концентрации HF в сорбенте, давления над сорбентом и геометрического параметра сорбционной колонны.
В отличие от фтористого водорода десорбция гексафторида урана с гранул фторида натрия имеет иную кинетическую картину. Различие состоит в том, что десорбция UF6 лимитируется существенно более медленными процессами диффузии гексафторида урана из микропор сорбента, чем чисто химическая реакция разложения комплекса 2 NaF•UF6. Результаты обработки экспериментальных данных по скоростям и степеням десорбции фтористого водорода и гексафторида урана с фторида натрия, выполненные по установленным нами зависимостям, приведены на фиг.2 и фиг. 3.
Эксперименты выполнены в интервале давлений 0,7-4,0 кПа. Опыты показали, что снижение давления процесса до величины менее 0,7 кПа уменьшает скорость процесса до технологически неприемлемо малых значений, а повышение его сверх 4,0 кПа снижает селективность десорбции HF по отношению UF6. Из вида приведенных кривых видно, что оптимальными температурными условиями, обеспечивающими селективность разделения смеси UF6 - HF в процессе селективной десорбции HF является температурная область 423 - 463К. При этих условиях достигается высокая скорость и практически 100%-ная степень десорбции фтористого водорода на первой стадии десорбции, что обеспечивает высокую чистоту гексафторида урана, десорбируемого на второй стадии, при температуре 573 - 673К.
Вместе с тем, можно видеть, что с фтористым водородом на первой стадии была десорбирована и часть гексафторида урана. Состав десорбатов первой и второй стадий десорбции с фторида натрия, подтверждающий эти выводы, приведен в таблице 1.
В соответствии с предложенным способом десорбат первой стадии десорбции с фторида натрия направляли на извлечение из него фтористого водорода селективной сорбцией на фториде лития при температуре 263 - 293К и времени контакта не менее 20 с. Несорбированные фторидом лития газы возвращали в голову процесса на переработку вместе с исходной смесью. Такая зацикловка газового потока позволяет избежать образования газообразных отходов и повысить извлечение компонентов смеси в товарные продукты, получаемые по предложенному способу.
После приблизительно 80%-ного от теоретического насыщения фторида лития фтористым водородом (определялось расчетом, по количеству пропущенной смеси) проводили десорбцию фтористого водорода при температуре 423 - 523К. ИКС-анализ этого десорбата показал абсолютное отсутствие в спектре наиболее интенсивной полосы поглощения гексафторида урана при 625 см-1, т.е. продуктом десорбции был чистый фтористый водород. Осуществление десорбции фтористого водорода позволило получить товарную продукцию - чистый фтористый водород, вывести фтористый водород из технологической схемы и регенерировать сорбент для повторного использования.
Для технико-экономической характеристики предложенного способа в таблице 2 приведен материальный баланс потоков, составленный по результатам его производственной проверки в технологии получения высокообогащенного гексафторида урана.
Из результатов, приведенных в таблице 2, можно оценить основные технико-экономические показатели способа:
- Прямой выход гексафторида урана в товарный продукт - 99,37%. С учетом рецикла выход UF6 в товарный продукт близок к 100% при спектральной чистоте его по примеси фтористого водорода.
- Прямой выход гексафторида урана в товарный продукт - 99,37%. С учетом рецикла выход UF6 в товарный продукт близок к 100% при спектральной чистоте его по примеси фтористого водорода.
- Прямой выход фтористого водорода в товарный продукт - 99,35%. С учетом рецикла выход HF, в товарный продукт близок к 100% при спектральной чистоте его по примеси гексафторида урана.
- Количество гексафторида урана, находящегося в рецикле внутри схемы составляет 0,63% от поступившего на переработку. Для фтористого водорода эта величина составляет 0,65%.
Таким образом, осуществление предложенного способа позволяет решить задачу переработки смесей гексафторида урана с фтористым водородом, не прибегая к нетехнологичным и дорогостоящим гидрометаллургическим операциям, и выделить компоненты смеси как товарные продукты в виде индивидуальных, высокочистых веществ.
Claims (1)
- Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом путем их совместной сорбции на фториде натрия с последующей десорбцией, отличающийся тем, что десорбцию проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 423 - 463К и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, а вторую - при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10 - 100 кПа, при этом десорбат первой стадии направляют на сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263 - 293К и времени контакта не менее 20 с, после чего несорбированные газы возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью, а сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110813A RU2159742C1 (ru) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110813A RU2159742C1 (ru) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2159742C1 true RU2159742C1 (ru) | 2000-11-27 |
Family
ID=20220241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99110813A RU2159742C1 (ru) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2159742C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588241C1 (ru) * | 2014-12-17 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ динамической газификации отложений урана |
RU2627427C1 (ru) * | 2016-11-18 | 2017-08-08 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ инактивации примесей в сорбенте фторид лития |
-
1999
- 1999-05-21 RU RU99110813A patent/RU2159742C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ГАЛКИН Н.П. и др. Технология урана. - М.: Атомиздат, 1964, с.317 - 318. * |
ГАЛКИН Н.П. и др. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. - М.: Атомиздат, 1975, с. 89 - 102. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588241C1 (ru) * | 2014-12-17 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ динамической газификации отложений урана |
RU2627427C1 (ru) * | 2016-11-18 | 2017-08-08 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ инактивации примесей в сорбенте фторид лития |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1405662A3 (en) | CO2 recovery process for supercritical extraction | |
WO2008060544A2 (en) | Method and apparatus for the recovery and re-use of process gases | |
RU2019125892A (ru) | Очищение потока отходов в технологическом процессе совместного производства пропиленоксида и стирола | |
RU2206499C1 (ru) | Способ очистки газообразного трифторида азота | |
EP0007175A1 (en) | Purification of nitrogen trifluoride atmospheres | |
KR100860835B1 (ko) | 육불화황의 처리방법 | |
AU2006314381A1 (en) | Method of separating and/or purifying a gas mixture | |
JP5048208B2 (ja) | フッ素含有化合物を含むガスの処理方法及び装置 | |
RU2159742C1 (ru) | Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом | |
US7691351B2 (en) | Method for treatment of a gas stream containing silicon tetrafluoride and hydrogen chloride | |
RU2328335C1 (ru) | Способ разделения фторсодержащих газовых смесей | |
JP2000005561A (ja) | フッ化物の処理方法 | |
JPS6139092B2 (ru) | ||
KR101171023B1 (ko) | ClO3F의 제거방법 | |
RU2221749C2 (ru) | СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ UF6-BrF3-IF5 НА КОМПОНЕНТЫ | |
RU2273605C2 (ru) | Способ выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода | |
JP3548135B2 (ja) | Pfc混合排ガスの回収前処理方法 | |
JP2000015056A (ja) | フッ化物の回収方法 | |
WO2005077496A1 (en) | Method and apparatus for treating gas containing fluorine-containing compounds | |
RU2215688C2 (ru) | Способ извлечения трифторида бора из газовых смесей | |
RU2542286C1 (ru) | Способ очистки тетрафторида урана | |
JP3650588B2 (ja) | パーフルオロコンパウンドのリサイクル利用方法 | |
KR100510830B1 (ko) | 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법 | |
JPH01139124A (ja) | ケトン系溶剤の回収精製方法 | |
SU551039A1 (ru) | Способ выделени фтористого водорода из газовых смесей |