аппарат для гидролиза гексафторида урана

Классы МПК:C01G43/06 фториды 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-04-05
публикация патента:

Изобретение относится к устройствам для проведения низкотемпературного порционного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода и может быть использовано при переработке обедненного (отвального) гексафторида урана до порошкообразного диоксодифторида урана и безводного фтороводорода. Аппарат содержит корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку. Якорная мешалка снабжена направленными вверх дополнительными лопастями, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством. Запорно-разгрузочное устройство содержит корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки. Изобретение обеспечивает эффективное перемешивание реакционной массы, легкую выгрузку продукта и позволяет получить порошок диоксодифторида урана с очень высокой удельной поверхностью. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

аппарат для гидролиза гексафторида урана, патент № 2465208 аппарат для гидролиза гексафторида урана, патент № 2465208

Формула изобретения

1. Аппарат для гидролиза гексафторида урана, содержащий корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку, отличающийся тем, что якорная мешалка снабжена, по крайней мере, одной парой направленных вверх дополнительных лопастей, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством, содержащим корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рыхлителем, выполненным в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе вала мешалки ответно просветам между направленными вверх лопастями якорной мешалки.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что скребок выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали друг относительно друга.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубок для подачи гексафторида урана снабжен сифоном с коаксиально расположенным расширителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для проведения низкотемпературного порционного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода и может быть использовано при переработке обедненного (отвального) гексафторида урана до порошкообразного диоксодифторида урана и безводного фтороводорода.

Для осуществления низкотемпературного гидролиза UF 6 применяют сосуд с перемешивающим устройством (патент Великобритании № 1075233, МПК C01G 43/06, опубл. 12.07.1967 «Усовершенствование, относящееся к производству урана и фторида»).

В приведенном патенте используют газообразный UF6, на испарение которого затрачивается тепловая энергия, а отделение раствора HF от соли и сушку UO2F2 осуществляют в нескольких реакторах, что связано с перемещением химически агрессивной реакционной массы из аппарата в другие реакторы и разделением пульпы известными способами на осадок и раствор.

Известен реактор вращающегося типа для осуществления низкотемпературного гидролиза твердого гексафторида урана в водном растворе фтороводорода с получением порошка UO2F 2 и практически безводного фтороводорода (патент РФ № 2311346, опубл. 27.11.2007). Перемешивание реакционной массы обеспечивается металлическими стержнями. Затем в этом же реакторе проводится испарение жидкого фтороводорода и сушка полученной соли UO2F2·nH2O.

Использование реактора вращающегося типа, в котором был исследован химизм стадий гидролиза твердого UF6, технически трудно осуществимо в многотоннажной технологии из-за необходимости неоднократного перемещения реактора, имеющего большую массу, из вертикального в горизонтальное положение и его вращения на подвижных валках.

Наиболее близким по технической сущности для реализации гидролиза UF6 может быть выбран массообменный аппарат с перемешивающим устройством, содержащий корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку (Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетика, подобие, моделирование, проектирование: В 5 т. Т.2. Механические и гидромеханические процессы / Д.А.Баранов, А.Н.Блиничев, А.В.Вязьмин и др. Под ред. A.M.Кутепова. - М.: Логос, 2002, 458-467 с., - прототип).

Использование известного аппарата для проведения гидролиза UF6 осложнено недостаточной эффективностью перемешивания и трудностью выгрузки полученного диоксодифторида урана.

Технической задачей, решаемой изобретением, является устранение вышеуказанных недостатков.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в аппарате для гидролиза гексафторида урана, содержащем корпус с коническим днищем и патрубком выгрузки, а также рубашку, крышку с патрубками подачи исходных реагентов и выдачи продуктов реакции и якорную мешалку, якорная мешалка снабжена, по крайней мере, одной парой направленных вверх дополнительных лопастей, а торец вала мешалки снабжен скребком, размещенным в патрубке выгрузки, снабженном запорно-разгрузочным устройством, содержащим корпус с рубашкой охлаждения и плунжер с отверстием, соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки.

Аппарат дополнительно снабжен рыхлителем, выполненным в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе вала мешалки ответно просветам между направленными вверх лопастями якорной мешалки. Скребок выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали относительно друг друга.

Кроме того, патрубок для подачи гексафторида урана снабжен сифоном с коаксиально расположенным расширителем.

На фиг.1 схематично изображен продольный разрез аппарата. На фиг.2 - поперечное сечение А-А запорно-разгрузочного устройства на фиг.1.

Аппарат для гидролиза гексафторида урана содержит корпус 1 с коническим днищем 2 и патрубком выгрузки 3 и рубашку 4. На крышке 5 аппарата предусмотрены патрубок 6 для подачи жидкого HF и патрубок 7 для подачи твердого UF 6. Патрубок 7 для подачи твердого UF6 снабжен сифоном 8 с коаксиально расположенным расширителем 9. На крышке 5 аппарата также предусмотрен патрубок 10 для отвода газообразного HF. В корпусе 1 аппарата установлена якорная мешалка 11, имеющая две пары дополнительных лопастей 12 и вал 15. Рыхлитель 13 выполнен в виде П-образной пластины, установленной подвижно на кольцевом выступе 14 вала 15 ответно просветам между лопастями якорной мешалки. Торец вала 15 снабжен скребком 16, размещенным в патрубке выгрузки 3. Скребок 16 выполнен в виде пластины с направленными под углом вверх боковыми прорезями, смещенными по вертикали относительно друг друга. На патрубке выгрузки 3 установлено запорно-разгрузочное устройство 17. Запорно-разгрузочное устройство 17 содержит корпус 18 с рубашкой охлаждения 19 и плунжер 20 с отверстием, которое выполнено соизмеримым с отверстием патрубка выгрузки 3. Плунжер 20 запорно-разгрузочного устройства 17 перемещается при помощи двухпозиционного толкателя 21. Герметизацию зазоров между плунжером 20 и цилиндрической частью корпуса 18 запорно-разгрузочного устройства 17 в положении "закрыто" осуществляют за счет тонкого смазывающего слоя фторированной жидкости, например УПИ, наносимой на плунжер, которая при пропускании хладагента через рубашку охлаждения 19 запорно-разгрузочного устройства густеет при температуре минус 6÷8°C до практически твердого состояния, обеспечивая полную герметизацию.

Аппарат работает следующим образом.

Перед началом работы аппарата осуществляют герметизацию патрубка выгрузки, для чего плунжер 20 запорно-разгрузочного устройства 17 смазывают тонким слоем фторированной жидкости УПИ и перемещают толкателем 21 в положение "закрыто", при котором цилиндрическая поверхность плунжера перекрывает отверстие патрубка выгрузки 3, затем через полость рубашки охлаждения 19 запорно-разгрузочного устройства 17 пропускают пары жидкого азота, обеспечивая поддержание смазки в твердом состоянии.

После этого в реактор заливают рабочий раствор фтороводорода. Через патрубок 7 при включенной мешалке 11 в аппарат подают расчетное количество твердого UF6. Предотвращение налипания UF6 и обеспечивают с помощью сифона 8 с расширителем 9, частично погруженным в раствор фтороводорода для исключения уноса паров UF6 при его загрузке.

Эффективное перемешивание интенсифицирует процесс гидролиза твердого UF 6, который протекает при комнатной температуре без затраты тепловой энергии при одновременном испарении практически безводного HF, который удаляют через патрубок 10 на конденсацию.

Давление в аппарате поддерживают на 5,0÷15,0 мм вод.ст. ниже атмосферного. Контроль давления осуществляют дифманометром (не показан).

Благодаря очень низкой растворимости UO2F2 в растворе безводного фтороводорода и испарению жидкой фазы практически весь уран остается в аппарате в виде осадка, который подвергают сушке, для этого через полость рубашки охлаждения 4 прокачивают насосом (не показан) теплоноситель, например вакуумное масло ВМ-4, плавно повышая его температуру до 150°C. Плавное увеличение температуры в рубашке 4 и непрерывное перемешивание предотвращают образование агломератов, при этом находящийся в патрубке выгрузки 3 продукт благодаря скребку 16 не только рыхлится, но и обменивается с основной массой находящегося в аппарате продукта.

Выгрузку сухого продукта из аппарата осуществляют с помощью запорно-разгрузочного устройства 17. Для этого прекращают подачу хладагента в рубашку охлаждения 19, обеспечивая фазовый переход смазки в жидкое состояние, затем и перемещают толкателем 21 плунжер 20 в положение "открыто". Далее при работающей мешалке выдают сухой порошок UO2 F2 в приемную емкость (не показана).

Анализ полученного порошка UO2F2 показал содержание U - 77,5%, содержание F - 12%.

По результатам анализа сконденсированный HF содержал - 100±1,0% HF при содержании в нем U - 6 мг/дм3.

Использование предложенного аппарата позволяет получить порошок диоксодифторида урана с очень высокой удельной поверхностью, равной 8,6 м 2/г, что имеет существенное значение при дальнейшей его переработке.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2465208

patent-2465208.pdf

Класс C01G43/06 фториды 

способ переработки гексафторида урана -  патент 2489357 (10.08.2013)
способ получения тетрафторида урана -  патент 2484020 (10.06.2013)
способ очистки гексафторида урана от фторидов рутения -  патент 2479490 (20.04.2013)
способ получения разбавителя для переработки оружейного высокообогащенного урана в низкообогащенный уран -  патент 2479489 (20.04.2013)
способ очистки гексафторида урана -  патент 2472710 (20.01.2013)
способ получения тетрафторида урана -  патент 2456243 (20.07.2012)
способ получения гексафторида урана и реактор для осуществления способа -  патент 2456242 (20.07.2012)
способ конверсии отвального гексафторида урана в металлический уран -  патент 2444475 (10.03.2012)
способ извлечения урана из сорбента фторида натрия -  патент 2422366 (27.06.2011)
сорбент на основе уранилфторида и способ его получения -  патент 2422199 (27.06.2011)
Наверх