RU2729797C1 - Mass transfer column - Google Patents

Mass transfer column Download PDF

Info

Publication number
RU2729797C1
RU2729797C1 RU2019144442A RU2019144442A RU2729797C1 RU 2729797 C1 RU2729797 C1 RU 2729797C1 RU 2019144442 A RU2019144442 A RU 2019144442A RU 2019144442 A RU2019144442 A RU 2019144442A RU 2729797 C1 RU2729797 C1 RU 2729797C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass transfer
column
elements
cassette
transfer column
Prior art date
Application number
RU2019144442A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Хорошилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2019144442A priority Critical patent/RU2729797C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729797C1 publication Critical patent/RU2729797C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/22—Separation by extracting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00—Boron; Compounds thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a mass transfer column and can be used for separation of a wide range of isotopes by rectification and chemical exchange methods. Mass transfer column comprising cylindrical housing installed at an angle to horizon, equipped with end covers, pipes for inlet and outlet of reagents and rotating mass transfer part arranged inside the housing, made in the form of cylindrical perforated cassettes, containing bulk filler – nozzle, with outer surface having helical groove made with pitch smaller than bulk filler element size, in which wire is arranged, wherein end sections of cassettes are equipped with separators with rolling elements and annular partitions, and end – by elements of mutual fixation in the form of cam clutches, characterized by that with upper end cylindrical perforated cassette is connected to additional disc, plane-parallel to casing cover and containing on opposite side of cassette magnetic elements, and on the outer side of the end cover there is a second plane-parallel outer side of the housing cover and a disc located on the shaft, on the side opposite to the shaft of which there are magnetic elements.
EFFECT: reduced losses of working substances, increased concentration of the target component of the isotopic mixture, increased overhaul of equipment and higher efficiency of the plant.
5 cl, 2 tbl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к технологии разделения веществ с близкими свойствами, в частности, к получению стабильных изотопов бора в массообменных колоннах и может быть использовано для разделения широкого круга изотопов методами ректификации и химического обмена.The invention relates to a technology for the separation of substances with similar properties, in particular, to the production of stable isotopes of boron in mass exchange columns and can be used to separate a wide range of isotopes by rectification and chemical exchange.

Известна массообменная колонна вертикального типа, использованная для разделения изотопов кислорода ректификацией воды, с вращающейся относительно неподвижного корпуса массообменной частью в виде расположенных на центральном валу один над другим воронкообразных (конических) контактных элементов (цит. по Бродский А.И. Химия изотопов - М.: АН СССР, 1952, с. 76-77).Known mass transfer column of vertical type, used for the separation of oxygen isotopes by distillation of water, with a rotating relative to the stationary body of the mass transfer part in the form of funnel-shaped (conical) contact elements located on the central shaft one above the other (cited by A.I. Brodsky Chemistry of isotopes - M. : AN SSSR, 1952, pp. 76-77).

Известна горизонтальная массообменная колонна для разделения изотопов азота методом химического обмена между газообразным аммиаком и ионом аммония (в водном растворе нитрата аммония), вращающаяся массообменная часть которой, представляет собой расположенные на центральном валу контактные элементы в виде перфорированных дисков - Бабков С.И., Жаворонков Н.М. Промышленный метод получения концентратов тяжелого изотопа азота // Химическая промышленность, 1955, т. 7, с. 388.Known horizontal mass exchange column for the separation of nitrogen isotopes by the method of chemical exchange between gaseous ammonia and an ammonium ion (in an aqueous solution of ammonium nitrate), the rotating mass exchange part of which is located on the central shaft of contact elements in the form of perforated discs - Babkov S.I., Zhavoronkov N.M. Industrial method of obtaining concentrates of heavy nitrogen isotope // Chemical industry, 1955, vol. 7, p. 388.

Недостатками и вертикальной, и горизонтальной колонн с расположенными на центральном валу контактными элементами, являются малая поверхность контакта фаз и недолговременная герметичность сальниковых уплотнений, обеспечивающих соединение наружного механического привода с валом массообменной части, расположенной в неподвижном корпусе колонны.The disadvantages of both vertical and horizontal columns with contact elements located on the central shaft are the small contact surface of the phases and the short-term tightness of the stuffing box seals, which ensure the connection of the external mechanical drive with the shaft of the mass transfer part located in the stationary body of the column.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является массообменная колонна для разделения смесей близких по свойствам веществ, в том числе изотопов, представляющая собой цилиндрический корпус, снабженный торцевыми крышками с патрубками для ввода и вывода реагентов и размещенной внутри корпуса вращающейся массообменной частью, выполненной в виде цилиндрических перфорированных кассет, соединенных с помощью элементов взаимной фиксации в форме кулачковых полумуфт и заполненных нерегулярной (насыпной) насадкой (спирально-призматической, например) - Массообменная колонна. Патент РФ №2398610 // Бюл. №25 от 10.09.2010 (прототип). Такая конструкция колонны позволяет существенно увеличить поверхность контакта фаз и не использовать склонный к деформации (прогибу) центральный вал.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a mass exchange column for separating mixtures of substances similar in properties, including isotopes, which is a cylindrical body equipped with end caps with nozzles for input and output of reagents and a rotating mass transfer part located inside the body, made in the form of cylindrical perforated cassettes, connected by means of mutual fixing elements in the form of cam coupling halves and filled with an irregular (bulk) packing (spiral-prismatic, for example) - Mass transfer column. RF patent №2398610 // Bul. No. 25 dated 09/10/2010 (prototype). This design of the column allows you to significantly increase the contact surface of the phases and not to use a central shaft prone to deformation (deflection).

Недостатком прототипа, а также иных вышеуказанных технических решений, является наличие сальниковых уплотнений в крышке корпуса колонны, герметизирующих соединение наружного механического привода с торцевой (верхней) перфорированной кассетой с помощью вала. Деформация и разрушение таких уплотнений при эксплуатации колонн приводит к нарушению герметичности колонн и, как следствие, к:The disadvantage of the prototype, as well as other above-mentioned technical solutions, is the presence of stuffing box seals in the cover of the column body, sealing the connection of the external mechanical drive with the end (upper) perforated cassette using a shaft. Deformation and destruction of such seals during the operation of the columns leads to a violation of the tightness of the columns and, as a consequence, to:

- частичной потере рабочих веществ;- partial loss of working substances;

- уменьшению концентрации целевого компонента изотопной смеси;- decrease in the concentration of the target component of the isotope mixture;

- снижению производительности установки;- decrease in the productivity of the installation;

- сокращению времени межремонтного пробега оборудования, что также ведет к снижению производительности и увеличению себестоимости продукции.- reducing the time between repairs of equipment, which also leads to a decrease in productivity and an increase in production costs.

Задача предлагаемого изобретения заключается в:The objective of the proposed invention is:

- уменьшении потерь рабочих веществ;- reducing the loss of working substances;

- увеличении концентрации целевого компонента изотопной смеси;- increasing the concentration of the target component of the isotope mixture;

- увеличении времени межремонтного пробега оборудования;- increasing the time between repairs of equipment;

- повышении производительности установки.- increasing the productivity of the installation.

Поставленная задача решается тем, что массообменная колонна, содержащая установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус, снабженный торцевыми крышками, патрубками для ввода и вывода реагентов и размещенной внутри корпуса вращающейся массообменной частью, выполненной в виде цилиндрических перфорированных кассет, содержащих насыпной наполнитель - насадку, с внешней поверхностью, имеющей спиралевидную канавку, выполненную с шагом, меньшим размера элемента насыпного наполнителя, в которой размещена проволока, причем концевые участки кассет снабжены сепараторами с элементами качения и кольцевыми перегородками, а торцевые - элементами взаимной фиксации в виде кулачковых полумуфт, причем с верхней торцевой цилиндрической перфорированной кассетой соединен дополнительный диск плоскопараллельный крышке корпуса и содержащий на противоположной от кассеты стороне магнитные элементы, а с внешней стороны торцевой крышки расположен второй плоскопараллельный внешней стороне крышки корпуса и расположенный на валу диск, на противоположной от вала стороне которого размещены магнитные элементы.The problem is solved by the fact that a mass transfer column containing a cylindrical body installed at an angle to the horizon, equipped with end caps, nozzles for inlet and outlet of reagents and a rotating mass transfer part located inside the body, made in the form of cylindrical perforated cassettes containing a bulk filler - packing, with the outer surface having a spiral groove made with a step smaller than the size of the bulk filler element, in which the wire is placed, and the end sections of the cassettes are equipped with separators with rolling elements and annular partitions, and the end sections - with elements of mutual fixation in the form of cam half couplings, and with the upper end a cylindrical perforated cassette connects an additional plane-parallel disk to the housing cover and contains magnetic elements on the side opposite to the cassette, and on the outside of the end cover there is a second plane-parallel to the outside of the housing cover and p a disk located on the shaft, on the side opposite from the shaft, magnetic elements are located.

Магнитные элементы изготовлены из сплава NdFeB (неодим-железо-бор).The magnetic elements are made of NdFeB (neodymium-iron-boron) alloy.

Торцы массообменной части соединены с закрепленными в корпусе бессмазочными подшипниками.The ends of the mass transfer part are connected with lubrication-free bearings fixed in the housing.

Бессмазочные подшипники изготовлены из полимерного или композитного материала или из металла.Lubrication-free bearings are made of polymer or composite material or metal.

Патрубки ввода и вывода реагентов расположены на поверхности корпуса колонны таким образом, что патрубки ввода жидкости и вывода газа или пара -над магнитным диском внутри корпуса, а патрубки вывода жидкости и ввода газа или пара - ниже последней торцевой кассеты массообменной части.The reagent inlet and outlet pipes are located on the surface of the column body in such a way that the liquid inlet and gas or vapor outlet pipes are above the magnetic disk inside the body, and the liquid outlet and gas or vapor inlet pipes are below the last end cassette of the mass transfer part.

Изображение продольного разреза массообменной колонны приведено на рис. 1а, откуда следует, что массообменная колонна включает корпус 1, торцевые крышки 2, вращающуюся массообменную часть в виде кассет 3 с внутренним магнитным диском 4, прикрепленным к верхней торцевой кассете, расположенным плоскопараллельно торцевой крышке корпуса колонны и содержащий на обращенной к крышке стороне магнитные элементы 5, а также расположенный с внешней стороны торцевой крышки второй диск 6 плоскопараллельный внешней стороне крышки корпуса и находящийся на валу 7, причем на противоположной от вала стороне диска размещены магнитные элементы, а торцы массообменной части соединены с закрепленными в корпусе бессмазочными подшипниками 8. При этом но сравнению с внутренним диаметром корпуса колонны (D1) возможны разные варианты исполнения диаметра магнитных дисков (D2 и D3): диаметры дисков меньше внутреннего диаметра корпуса колонны, то есть, D1>D2 и D1>D3 (рис. 1б); диаметры дисков больше внутреннего диаметра корпуса колонны, то есть, D1<D2 и D1<D3 (рис. 1в).An image of a longitudinal section of a mass transfer column is shown in Fig. 1a, whence it follows that the mass transfer column includes a housing 1, end caps 2, a rotating mass transfer part in the form of cassettes 3 with an internal magnetic disk 4 attached to the upper end cassette, located plane-parallel to the end cover of the column body and containing magnetic elements on the side facing the cover 5, as well as a second disc 6 located on the outer side of the end cover, which is plane-parallel to the outer side of the housing cover and located on the shaft 7, and magnetic elements are located on the side of the disc opposite to the shaft, and the ends of the mass transfer part are connected to lubrication-free bearings 8 fixed in the housing. but in comparison with the inner diameter of the column body (D 1 ), different versions of the diameter of the magnetic disks (D 2 and D 3 ) are possible: the diameters of the disks are smaller than the inner diameter of the column body, that is, D 1 > D 2 and D 1 > D 3 (Fig. . 1b); the diameters of the disks are larger than the inner diameter of the column body, that is, D 1 <D 2 and D 1 <D 3 (Fig. 1c).

Вид на магнитную, то есть, активную поверхность дисков показан на рис. 2а, где на поверхности диска 4 (или 6) размещены магниты 5 в данном случае цилиндрической формы, а вид на торцевую часть диска в разрезе показан на рис. 2б.A view of the magnetic, that is, the active surface of the disks is shown in Fig. 2a, where magnets 5 in this case of a cylindrical shape are placed on the surface of the disk 4 (or 6), and a sectional view of the end part of the disk is shown in Fig. 2b.

Соединение кассет с помощью элементов взаимной фиксации в виде кулачковых полумуфт производится внутри подшипника, установленного в корпусе колонны (рис. 3), что снижает трение массообменной части о внутреннюю поверхность корпуса колонны.The cassettes are connected by means of mutual fixing elements in the form of cam coupling halves inside a bearing installed in the column body (Fig. 3), which reduces the friction of the mass transfer part on the inner surface of the column body.

Необходимо отметить, что патрубки ввода и вывода рабочих веществ (на рис. 1 не показаны) расположены на поверхности корпуса колонны: патрубки ввода жидкости и вывода газа или пара - над внутренним диском 4; патрубки вывода жидкости и ввода газа или пара - ниже конечной кассеты массообменной части 3.It should be noted that the working medium inlet and outlet pipes (not shown in Fig. 1) are located on the surface of the column body: liquid inlet and gas or vapor outlet pipes - above the inner disc 4; nozzles for liquid outlet and gas or vapor inlet - below the end cassette of the mass transfer part 3.

Пример 1Example 1

Для двух исполнений массообменных колонн (№1 - колонна по прототипу; №2 - колонна по предлагаемому изобретению) выполнены сравнительные испытания. При этом в обоих исполнениях внутренний диаметр колонн, конструкция, длина собственно массообменной части и используемая насадка были идентичны. Одинаковы и условия испытаний колонн - температура, угол наклона колонны и скорость вращения массообменной части.Comparative tests were performed for two versions of mass transfer columns (No. 1 - a column according to the prototype; No. 2 - a column according to the invention). At the same time, in both versions, the inner diameter of the columns, the design, the length of the mass transfer part itself, and the packing used were identical. The conditions for testing the columns are the same - temperature, angle of inclination of the column and rotation speed of the mass transfer part.

Испытания колонн проведены в режиме разделения изотопов бора методом химического обмена между газообразным трифторидом бора (BF3) и его жидким комплексным соединением с метилфениловым эфиром или анизолом (BF3⋅ОСН3С6Н5) в составе установки с узлами обращения потоков фаз, схема которой приведена на рис. 4.The columns were tested in the mode of boron isotope separation by the method of chemical exchange between gaseous boron trifluoride (BF 3 ) and its liquid complex compound with methylphenyl ether or anisole (BF 3 ⋅ОСН 3 С 6 Н 5 ) as part of an installation with phase flow reversal units, scheme which is shown in Fig. 4.

Поток исходного метилфенилового эфира (предварительно очищенного ректификацией под вакуумом с последующей отдувкой сухим азотом до концентрации воды в нем 0,001% мас.) из емкости 9 (рис. 4) подается насосом-дозатором 10 на орошение абсорбера 11 (верхний узел обращения потоков фаз), где протекает реакция (1) образования комплексного соединения BF3 с метилфениловым эфиромThe flow of the initial methylphenyl ether (pre-purified by rectification under vacuum followed by stripping with dry nitrogen to a water concentration of 0.001% wt.) From tank 9 (Fig. 4) is fed by a metering pump 10 to irrigate absorber 11 (upper phase flow circulation unit), where reaction (1) of the formation of a complex compound of BF 3 with methylphenyl ether takes place

Figure 00000001
Figure 00000001

а тепло реакции (ΔНобр) отводится охлаждается водой.and the heat of reaction (ΔH arr ) is removed and cooled with water.

Образовавшееся комплексное соединение через гидрозатвор 121 поступает на орошение массообменной колонны 13, массообменная часть которой вращается с помощью электропривода (на рис. 4 не показан). В колонне между комплексным соединением и трифторидом бора идет реакция изотопного обменаThe resulting complex compound through the hydraulic lock 12 1 is fed to the irrigation of the mass-exchange column 13, the mass-exchange part of which rotates using an electric drive (not shown in Fig. 4). In the column between the complex compound and boron trifluoride, an isotope exchange reaction takes place

Figure 00000002
Figure 00000002

в результате которой жидкая фаза в виде BF3OCH3C6H5 обогащается более легким изотопом бора (10В) и концентрация последнего возрастает по мере прохождения жидкости по колонне. При этом заданный температурный режим колонны обеспечивается внешним электронагревателем 14.as a result of which the liquid phase in the form of BF 3 OCH 3 C 6 H 5 is enriched in the lighter isotope of boron ( 10 V) and the concentration of the latter increases as the liquid passes through the column. In this case, the specified temperature regime of the column is provided by an external electric heater 14.

Обогащенный изотопом 10В комплекс из колонны через гидрозатвор 122 поступает в верхнюю часть десорбера с кубом 15 и колбонагревателем 16 (нижний узел обращения потоков фаз), где за счет подвода тепла протекает обратная процессу (1) реакция термической диссоциации комплексного соединения (3):The complex enriched with the 10 V isotope from the column through the hydraulic seal 12 2 enters the upper part of the desorber with the cube 15 and the heating mantle 16 (the lower unit of phase flow reversal), where, due to the supply of heat, the reaction of thermal dissociation of the complex compound (3) is reversed to process (1):

Figure 00000003
Figure 00000003

Выделившийся BF3 поступает в колонну, а метилфениловый эфир кипит в кубе десорбера, откуда периодически выводится в отдельную емкость (на рис. 4 не показана).The separated BF 3 enters the column, while methyl phenyl ether boils in the stripper cube, from where it is periodically withdrawn into a separate vessel (not shown in Fig. 4).

Контроль процесса разделения изотопов бора в колонне производится масс-спектрометрически при анализе проб BF3, отобранных из установки с помощью узлов 17, расположенных по концам колонны на линиях подачи газа.The control of the separation of boron isotopes in the column is carried out by mass spectrometry when analyzing BF 3 samples taken from the installation using nodes 17 located at the ends of the column on the gas supply lines.

Помимо изотопного состава газообразного BF3 в ходе испытаний контролировали концентрацию фенолов в анизоле после десорбера по методике Громова Д.М. и др. Методика определения фенола в анизоле применительно к процессу разделения изотопов бора // Успехи в химии и химической технологии, 2012, т. XXVI, №7 (136), с. 41-44.In addition to the isotopic composition of gaseous BF 3 , during the tests, the concentration of phenols in the anisole after the stripper was monitored by the method of D.M. Gromov. et al. Methods for the determination of phenol in anisole as applied to the separation of boron isotopes // Uspekhi in chemistry and chemical technology, 2012, vol. XXVI, no. 7 (136), p. 41-44.

Кроме того, контролировали остаточное содержание бора в анизоле после десорбера (потери бора) по методике, описанной в работе Хорошилов А.В. и др. Определение микроконцентраций бора в органических соединениях при концентрировании 10В для атомной техники и ядерной медицины // Микроэлементы в медицине, 2010, т. 11, №3-4, с. 84-89.In addition, the residual boron content in the anisole after the desorber (boron loss) was monitored according to the method described in A.V. Khoroshilov's work. Determination of boron microconcentrations in organic compounds at 10 V concentration for nuclear technology and nuclear medicine // Microelements in medicine, 2010, vol. 11, no. 3-4, p. 84-89.

Результаты сравнительных испытаний двух исполнений колонн в идентичных условиях при безотборном режиме работы установки приведены в табл. 1, причем результаты разделения изотопов бора соответствуют времени работы установки, равном 12 ч с достижением стационарного состояния.The results of comparative tests of two versions of columns in identical conditions with no sampling mode of operation of the installation are given in table. 1, and the results of the separation of boron isotopes correspond to the operation time of the installation, equal to 12 h, with the achievement of a stationary state.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Как видно из табл. 1, при испытании колонн в идентичных условиях концентрация фенолов в метил фениловом эфире после десорбера уменьшилась с (46±4) мкг/мл для исполнения колонны по прототипу до (16±2) мкг/мл для исполнения колонны по предлагаемому изобретению, то есть, примерно в 2,9 раза. Так как образование фенолов происходит преимущественно за счет взаимодействия метилфенилового эфира с фтористым водородом (продукт гидролиза BF3)As you can see from the table. 1, when testing the columns under identical conditions, the concentration of phenols in methyl phenyl ether after the stripper decreased from (46 ± 4) μg / ml for the execution of the column according to the prototype to (16 ± 2) μg / ml for the execution of the column according to the invention, that is, by about 2.9 times. Since the formation of phenols occurs mainly due to the interaction of methylphenyl ether with hydrogen fluoride (hydrolysis product BF 3 )

Figure 00000006
Figure 00000006

и дальнейшего взаимодействия образовавшегося фторметана CH3F с фенолом вновь с выделением HFand further interaction of the formed fluoromethane CH 3 F with phenol again with the release of HF

Figure 00000007
Figure 00000007

указанное выше уменьшение концентрации фенолов соответствует снижению потерь метилфенилового эфира, как минимум, в 2,9 / 2 ≈1,4 раза или на 40%.the above decrease in the concentration of phenols corresponds to a decrease in the loss of methylphenyl ether by at least 2.9 / 2 ≈1.4 times or by 40%.

Также из табл. 1 следует уменьшение потерь второго рабочего вещества (BF3 и, соответственно, бора) при испытании колонны по изобретению по сравнению с колонной по прототипу: (22±3) мкг/мл против (81±8) мкг/мл или в 3,7 раза, что соответствует почти троекратному сокращению потерь трифторида бора.Also from table. 1 follows a decrease in the loss of the second working substance (BF 3 and, accordingly, boron) when testing the column according to the invention compared to the column according to the prototype: (22 ± 3) μg / ml versus (81 ± 8) μg / ml or 3.7 times, which corresponds to an almost threefold reduction in boron trifluoride losses.

При этом наблюдается (табл. 1) и эффект увеличения концентрации целевого изотопа с (24,6±0,1) % ат. 10В до (25,3±0,1) % ат. 10В, то есть, на 0,7% ат. при практически неизменной концентрации 10В в голове колонны.In this case (Table 1), the effect of increasing the concentration of the target isotope from (24.6 ± 0.1) at.% Is also observed. 10 V to (25.3 ± 0.1) at.% 10 V, that is, by 0.7 at.% at an almost unchanged concentration of 10 V at the head of the column.

Пример 2Example 2

В условиях, аналогичных описанным в примере 1, проведены сравнительные испытания двух исполнений колонн при их длительной непрерывной работе. В ходе испытаний после достижения в течение 12 ч стационарного состояния установки (условия работы соответствуют данным табл. 1) далее ежесуточно контролировали потери бора и определяли степень разделения изотопов бора по результатам изотопного анализа BF3. Результаты испытаний колонн приведены на рис. 5, откуда следует, что для колонны в исполнении по прототипу (рис. 5а) время стабильного режима работы не превысило пяти суток, а для исполнения колонны по предлагаемому изобретению (рис. 5б) ухудшения процесса разделения изотопов бора в течение всего периода испытаний выявлено не было.Under conditions similar to those described in example 1, comparative tests were carried out for two versions of columns during their long-term continuous operation. During the tests, after reaching a stationary state of the setup for 12 h (operating conditions correspond to the data in Table 1), boron losses were then monitored daily and the degree of boron isotope separation was determined from the results of BF 3 isotope analysis. Column test results are shown in Fig. 5, whence it follows that for the column made according to the prototype (Fig.5a) the time of stable operation did not exceed five days, and for the execution of the column according to the proposed invention (Fig.5b) no deterioration of the boron isotope separation process was revealed during the entire test period. It was.

В целом из результатов испытаний во времени работы двух исполнений колонн следует, что исполнение колонны по предлагаемому изобретению характеризуется, по меньшей мере, троекратным увеличением времени межремонтного пробега.In general, from the results of tests in time of operation of two versions of the columns, it follows that the execution of the column according to the proposed invention is characterized by at least a threefold increase in the time between repairs.

Пример 3Example 3

В случае работы установки для разделения изотопов бора в режиме с отбором продукта при достижении концентрации изотопа 10В, равной, например, 80% ат., длина массообменной части должна быть существенно увеличена по сравнению с данными табл. 1 (пример 1), что достигается последовательным соединением по потокам жидкости и газа нескольких массообменных колонн 1 при их расположении одна под другой, как показано на рис. 6. При этом такая сборка колонн соединена с остальными элементами установки аналогично схеме на рис. 4. Сравнительные характеристики двух исполнений массообменных колонн и достигаемые при их использовании результаты даны в табл. 2.In the case of the operation of the installation for the separation of boron isotopes in the mode with product withdrawal when the isotope concentration of 10 V is reached, equal, for example, to 80 at.%, The length of the mass exchange part should be significantly increased in comparison with the data in Table. 1 (example 1), which is achieved by sequential connection of several mass transfer columns 1 in liquid and gas flows when they are located one below the other, as shown in Fig. 6. In this case, such an assembly of columns is connected to the rest of the installation elements similarly to the diagram in fig. 4. Comparative characteristics of two versions of mass transfer columns and the results achieved with their use are given in table. 2.

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Из табл. 2 видно, что в равных условиях работы установки для производства изотопа 10В химическим обменом между BF3 и его комплексным соединением с анизолом, применение роторных массообменных колонн в заявляемом исполнении (исполнение №2) позволяет по сравнению с колоннами по прототипу (исполнение №1) увеличить производительность установки не менее чем на 14%, причем без учета увеличения времени межремонтного пробега, что отражено в примере 2. Учет сокращения времени межремонтного пробега в соответствии с данными примера 2 позволяет увеличить производительность установки при использовании роторных колонн в исполнении по предлагаемому изобретению до 40%.From table. 2, it can be seen that under equal operating conditions of the installation for the production of the 10 V isotope by chemical exchange between BF 3 and its complex compound with anisole, the use of rotary mass transfer columns in the claimed design (design No. 2) allows, in comparison with the columns according to the prototype (design No. 1) increase the productivity of the installation by at least 14%, and without taking into account the increase in the time between overhauls, which is reflected in example 2. Taking into account the reduction in the time between repairs in accordance with the data of example 2 allows you to increase the productivity of the installation when using rotary columns made according to the proposed invention up to 40 %.

Claims (5)

1. Массообменная колонна, содержащая установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус, снабженный торцевыми крышками, патрубками для ввода и вывода реагентов и размещенной внутри корпуса вращающейся массообменной частью, выполненной в виде цилиндрических перфорированных кассет, содержащих насыпной наполнитель - насадку, с внешней поверхностью, имеющей спиралевидную канавку, выполненную с шагом, меньшим размера элемента насыпного наполнителя, в которой размещена проволока, причем концевые участки кассет снабжены сепараторами с элементами качения и кольцевыми перегородками, а торцевые - элементами взаимной фиксации в виде кулачковых полумуфт, отличающаяся тем, что с верхней торцевой цилиндрической перфорированной кассетой соединен дополнительный диск, плоскопараллельный крышке корпуса и содержащий на противоположной от кассеты стороне магнитные элементы, а с внешней стороны торцевой крышки расположен второй плоскопараллельный внешней стороне крышки корпуса и расположенный на валу диск, на противоположной от вала стороне которого размещены магнитные элементы.1. A mass transfer column containing a cylindrical body installed at an angle to the horizon, equipped with end caps, nozzles for inlet and outlet of reagents and a rotating mass transfer part located inside the body, made in the form of cylindrical perforated cassettes containing a bulk filler - packing, with an external surface having a spiral groove made with a step smaller than the size of the bulk filler element, in which the wire is placed, and the end sections of the cassettes are equipped with separators with rolling elements and annular partitions, and the end sections - with elements of mutual fixation in the form of cam half-couplings, characterized in that with the upper end cylindrical a perforated cassette connects an additional disk, plane-parallel to the housing cover and containing magnetic elements on the side opposite to the cassette, and on the outside of the end cover there is a second plane-parallel to the outside of the housing cover and located on the shaft at the disk, on the side opposite from the shaft, magnetic elements are located. 2. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что магнитные элементы изготовлены из сплава NdFeB.2. Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the magnetic elements are made of NdFeB alloy. 3. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что торцы массообменной части соединены с закрепленными в корпусе бессмазочными подшипниками.3. Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the ends of the mass transfer part are connected to lubrication-free bearings fixed in the housing. 4. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что бессмазочные подшипники изготовлены из полимерного или композитного материала или из металла.4. Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the lubrication-free bearings are made of polymer or composite material or metal. 5. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что патрубки ввода и вывода реагентов расположены на поверхности корпуса колонны таким образом, что патрубки ввода жидкости и вывода газа или пара - над магнитным диском внутри корпуса, а патрубки вывода жидкости и ввода газа или пара - ниже последней торцевой кассеты массообменной части.5. The mass-exchange column according to claim 1, characterized in that the reagent inlet and outlet pipes are located on the surface of the column body in such a way that the liquid inlet and gas or vapor outlet pipes are above the magnetic disk inside the body, and the liquid outlet and gas inlet pipes or steam - below the last end cassette of the mass transfer part.
RU2019144442A 2019-12-27 2019-12-27 Mass transfer column RU2729797C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144442A RU2729797C1 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Mass transfer column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144442A RU2729797C1 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Mass transfer column

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729797C1 true RU2729797C1 (en) 2020-08-12

Family

ID=72086235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019144442A RU2729797C1 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Mass transfer column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729797C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117825129A (en) * 2024-03-04 2024-04-05 内蒙古工业大学 Experimental test piece and method for testing isotope fractionation at high temperature and high pressure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5419887A (en) * 1994-01-25 1995-05-30 Research & Development Institute, Inc. Separation of the isotopes of boron by chemical exchange reactions
RU2368413C1 (en) * 2008-03-11 2009-09-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат", (ОАО "СХК") Mass exchange column
RU2398610C1 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Mass exchange column
CN102773016A (en) * 2012-07-06 2012-11-14 天津大学 Method and device for separately producing enriched boron-10 (10B) by using multiple serial towers
RU194053U1 (en) * 2019-07-22 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" INSTALLATION FOR OBTAINING THE BOR-10 ISOTOPE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5419887A (en) * 1994-01-25 1995-05-30 Research & Development Institute, Inc. Separation of the isotopes of boron by chemical exchange reactions
RU2368413C1 (en) * 2008-03-11 2009-09-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат", (ОАО "СХК") Mass exchange column
RU2398610C1 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Mass exchange column
CN102773016A (en) * 2012-07-06 2012-11-14 天津大学 Method and device for separately producing enriched boron-10 (10B) by using multiple serial towers
RU194053U1 (en) * 2019-07-22 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" INSTALLATION FOR OBTAINING THE BOR-10 ISOTOPE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117825129A (en) * 2024-03-04 2024-04-05 内蒙古工业大学 Experimental test piece and method for testing isotope fractionation at high temperature and high pressure
CN117825129B (en) * 2024-03-04 2024-05-10 内蒙古工业大学 Experimental test piece and method for testing isotope fractionation at high temperature and high pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Giridhar et al. Extraction of uranium (VI) from nitric acid medium by 1.1 M tri-n-butylphosphate in ionic liquid diluent
RU2729797C1 (en) Mass transfer column
EP3624923B1 (en) Rotational absorber device and method for scrubbing an absorbate from a gas
JP2008510931A (en) Apparatus and equipment and associated methods for injecting particulate matter into a container
US6913692B2 (en) Rotating device for centrifugal partition chromatograph
US4692243A (en) Column for liquid chromatography
JP2019020426A (en) Device, system and method for converting first substance into second substance
US20110265646A1 (en) Supercritical fluid enrichment of isotopes
US2847283A (en) Pulsed mixer-settler solvent extraction contactors
Ito et al. Countercurrent chromatography with flow-through coil planet centrifuge
CA2951635A1 (en) Method and device for control of oxygen concentration in the reactor plant and nuclear reactor plant
Agrawal Fractionation of oxygen-18 and carbon-13 isotopes by chemical exchange of carbon dioxide with amine carbamates
Duan et al. Development of annular centrifugal contactors for TRPO process tests
US10597339B2 (en) Method for chiral resolution and device therefor
YEH Enrichment of heavy water by thermal diffusion
JP2734722B2 (en) Geothermal well two-phase fluid separation and sampling device
KR20170020345A (en) Nuclear power plant and device for feeding a cover gas into the plant
RU2398610C1 (en) Mass exchange column
US717963A (en) Centrifugal separator.
US4023932A (en) Reactor for analysis of polluted liquids
RU2368413C1 (en) Mass exchange column
US1644089A (en) Treating gaseous mediums with liquids
RU2702565C1 (en) Method of purifying a vapor-gas mixture from low-boiling liquid vapors and an apparatus for its implementation
FR2357308A1 (en) Separator for extracting liquid droplets from two-phase flow - using fins to spin the liquid to the wall prior to its removal
Khoroshilov et al. Separation of mixtures substances with similar properties in horizontal rotary mass transfer columns