Способ физико-химической очистки внутренних стенок химического реактора

 

11. СПОСОБ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ бЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ СТЕНОК ХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА, включающий введение в реактор реактивного вещества, вступающего в контакт с осадком, и удаление образуюищхся продуктов, отличающийся тем, что, с целью очистки реактора от продуктов фторирования , в качестве реактивного вещества используют газообрашый или жидкий UF , или жидкий HF. 2.Способ по. п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что реактивное вещество вводят в реактор перед его работой или в процессе ее. 3.Способ по п. Ьотличающнйс я тем, что при использовании в качестве реактивного вещества газообразного UF стенки реактора перед удалением образующихся продуктов нагревают до 56-56,5 С. (Л d

,. SU „„1048993

СОЮЗ СО9ЕТСНИХ

ОЯОЮЛИОИ Ю

РЕСПУБЛИК

3(5в F 28 6 13 00 В 08 В 9/00

ГОСУДАРС?ВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й ЛАткмту (21) 2521655/28-12 (22) 29.08.77 (31) 7626954 (32) 02.09.76 (33) Фрц (46) 15.10.83. Бюл. У 38 (72) Мищель Перро и Мишель Жакко (Франция), (71) Пещинэ Южин Кюльман (Франция) (53) 621 7.02 (088.8) (56) 1. Патент США N 3888302, кл. 165 — 1, 1975 (прототип) . (54) (57) l. СПОСОБ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ СТЕНОК ХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА, включающий введение в реактор реактивного вещества, вступающего в контакт с осадком, и удаление образующихся продуктов, отличающийся тем, что, с целью очистки реактора от продуктов фторирования, в качестве реактивного вещества используют газообразный или жидкий UF, или жидкий HF.

2. Способ но и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что реактивное вещество вводят в реактор перед его работой или в процессе ее.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при использовании в качестве реактивного вещества газообразного UF< стен ки реактора перед удалением образующихся продуктов нагревают до 56-56,5 С.

10

1

Изоорете „ ge . тносится:::. способу очистки реакторов, позволяющему поддерживать их s состоянии, когда их основные характеристики близки к первоначальным, Известен способ физико-химической очистки внутренних стенок химического реактора, напри мер теплообменных аппаратов, включающий введение s реактор реактивного вещества, вступающего в контакт сосадком,,и удаление образующихся продуктов (1l .

Однако этот способ не позволяет очистить реактор от продуктов фторирования.

Цель изобретения — очистка реактора от продуктов фторирования

Указанная цель достигается тем, что согласно способу физико-химической очистки внутренних стенок химического реактора, включающему введение в реактор реактивного вещества, вступающего в контакт с осадком, и удаление обраэу1ощихся продуктов, в качестве реактив.ного вещества используют газообразный или жидкий UF или жидкий HF, причем реактивное вещество вводят в реактор перед его работой или в процессе ее, а при использовании в качестве реактивного вещества газообразного UFg стенки реактора перед удалением образующихся продуктов нагревают до 56 — 56,5 С.

Согласно изобретению, реактивное вещество действует различным образом в зависимости от того, является ли оно испаримым или,жидким в условиях, необходимых для реакции.

Когда реактивное вещество является испаримым, предлагаемый способ состоит во введенни названного вещества в паразитную фазу, образованную менее летучими веществами, которую хотят устранить посредством либо: осуществления предварительного нанесения на стенки реактора до запуска последнего; нанесения отложения реактивного вещества одновременно с отложением паразитной фазы; нанесения от, ложения реактивного вещества после того, как произошло отложение на стенки паразитной фазы, причем названный реагент занимает свободные пространства, связанные с пористостыо параэитной фазы.

В случае, когда реактивное вещество наносят предварительно перед запуском реактора, реактор работает прерывистым образом. Действительно, когда реактор запущен, на его степках происходит отложение паразитной фазы в течение.в высшей степени различных промежутков времени. Когда основные характеристики реактора ухудшаются, основная работа реактора прекращается и начинается физико-химическая очистка его стенок. При изменении условий работы реактора предварительно нанесенное на. стенки реактивное вещество возгоняется и . вызывает сначала растрескивание, а затем и

048993 2 отделение паразитной фазы, которая в виде осколков собирается на дне реактора.

В случае, когда нанесение реактивного вещества осуществляют в то время, когда реактор работает, паразитная фаза образуется на стенках одновременно с отклонением реактивного вещества. За счет незначительного изменения условий работы реактора, при котором нет необходимости прекращать протекающую основную реакцию, реактивное вещество испаряется и при улетучивании вызывает разрыв паразит- ной фазы на внутренних стенках реактора.

Наконец, в случае, когда реактивное вещество наносится после того, как образовалась паразитная фаза, изменение условий эксплуатации реактора может быть осуществлено как в случае, .когда последний находится в работающем состоянии, так и при его остановке.

Реактивное вещество согласно изобретению может являться одним из веществ, возникающих в результате основной реакции или посредством реакции постороннего вещества с, по крайней мере, одним из введенных реактивов, или с, по крайней мере, одним иэ образовавших- ся продуктов. Но оно может являться также и одним из введенных реактивов. В этом случае оно вводится в избыточном количестве по отношению к стехиометрии реакции. Наконец, оно может являться посторонним инертным веществом по отношению к различным реактивам, принимаю ням участие в реакции, Когда реактивное вещество находится в жидком состоянии и соответствии с условиями

i эксплуатации реактора, оно может играть свою

35 роль различными способами, поскольку оно не откладывается на стенках реактора, а непрерыв ным образом стекает вдоль них во время про.текания реакции. Й этом случае реактивное вещество может являться, Во меньшей мере, од. ним из газовых продуктов реакции, который при конденсации на стенках вызывает явление стекания и тем самым обеспечивает возобновляемую промывку наэвакяых стенок. Но реактивное вещество может быть инертным по от45 ношению к реактивам и продуктам реакции.

В этом случае (если первоначально оно газообразное) оно может вводиться в реактор непрерывным образом одновременно с реактивами и за счет условий эксплуатации реактора канденсироваться на стенках„ играя свою за5О щитную роль. Но реактивное вещество может перед введением находиться также и в жидкой форме: в этом случае оно выбирается так, чтобы оно находилось в жидком состоянии, когда оно подвержено действ 1ю внутренних

55 условий реактора. Наконец, реактивное вещество мо,кет первоначально находиться в твердом состоянии и переходит в жидкое состояние при введении в реактор., оно играет ту же

1048993

3 роль, что и названные газообразные или жидкие вещества.

Предлагаемый способ касается очистки реакторов, в которых осуществляются реакции между газами, между газом и жидкостью, между газом и твердым телом, в случае необходимости в присутствии по крайней мере одного стороннего по отношению к реакции газа.

Пример 1. В вертикальный охлаждаемый реактор, образованный трубой из монель- 10 металла с диаметром 80 мм и высотой 1000 мм, с помощью подходящего устройства через верхний конец непрерывно вводят реактивы, состоящие иэ смеси UO> и продуктов деления и иэ

Р, причем во время реакции стенки реактора поддерживаются при — 12 С.

Под продуктами деления подразумевается смесь имитированных продуктов деления.

Твердый наполнитель, состоящий нз смеси

UO и продуктов деления, содер..кащей 94%

ОО и 6% продуктов деления, вводится s реактор по 1 кг/ч. Одновременно в реактор вво. дится фтор из расчета по 375 л/ч.

Приведение смеси UOz и продуктов де- ", ления s контакт с фтором приводит к спон25 танному воспламенению, Поскольку стенки реактора поддерживаются при — 12 С, небольшая часть газов UF6, возникших в результате реакции, конденсируется на стенке названного реактора одновременно с фтористымн соединениями продуктов деления, которые являются

30 паразитной фазой, тогда как большая часть газа UF< выводится на нижнем конце реактора перед ее последующей фильтрацией и обработкой, Через 3 ч реакцию фторирования прекраща- 35 ют, а стенки реактора нагревают до 56-56,5 С при атмосферном давлении. UF<, отложенный вместе с фтористыми соединениями продуктов деления, испаряется и вызывает разрыв конденсированной паразиткой фазы, которую собирают в нижней части реактора в сосуд для отходов.

Количество эгого твердого отхода, состоящего из фтористых соединений продуктов деления, равно 5,83 веса % обработанного горю- 45 чего, тогда как на стенках реактора остается только 0,37 мас. % горючего.

Зля сравнения, в тот же реактор, Но без какого бы то ни было охлаждения его стенки вводят те же реактивы, что и ранее, в тех же количествах. Газ UF извлекается у основания реактора перед последующей фильтрацией и обработкой.

Через 3 ч реакцию останавливают, а затем определяют полное количество происходящих 55 от продуктов деления твердых отходов. Оно достигает 6,9% от напояпителя, причем 3,7% остаются на стенке реактора

Таким образом, при применении предлагаемого способа количество твердых отходов, отложенных на стенке реактора, равно 1/10 от количества, определенного при сравнительном опыте.

Пример 2. Аналогично примеру 1 перед запуском реактора осуществляют в нем предварительное нанесение защитного слоя.

Для этого стенки реактора охлаждают до о — 12 С и вводят в него чистый UOg u F

2 соответственно в количествах, укаэанных в примере 1, позволяя таким образом с помощью конденсации создать на названных стенках покрытие из кристаллического UF6, Затем осуществляют фторнрование наполнителя из UO и продуктов деления.

После той же длительности функционирования, что и примере 1, реакцию фторирования останавливают, а затем стенки реактора нагревают до 56 — 56,5 С при атмосферном давлении.

Предварительно нанесенный UF6 воэгоняют, разрывая при этом отложившуюся на стенках паразитную фазу.

Количество происходящего от продуктов деления твердого отхода достигает 6,7% наполнителя, 0,1% которого остается на стенке реактора.

Пример 3. При использовании реактора по примеру 1 в него вводят чистый газообразный UF6, причем наружные стенки реактора поддерживаются при комнатной температуре. Таким образом на внутренней стенке реактора получают предварительное покрытие из твердого UF

После этого приступают к обычному фтори(рованию наполнителя из UO> н продуктов деления согласно количествам и условиям примера 1.

Через 3 ч реакцию фторирования останавливают, а стенки реактора нагревают до 56— о

56,5 С при атмосферном давлении.

Отложенный предварительно UF возгоняют, вызывая растрескивание конденсированной паразитной фазы из фтористых соединений про. дуктов деления. Полученную паразитную фазу собирают в сосуд для отходов, помещенный у основания реактора.

Количество твердых отходов, происходящих от продуктов деления, достигает 6,4 веса % наполнителя, 0,08% которого остается на внутренней стенке рсактора.

Пример 4. При использовании реактора по примеру 1 осушествляют фторирование наполнителя нз UO> и продуктов деления при давлении 12 бар, причем температура поддерживается равной 70 С.

Налолнитель из UO и продуктов деления вводится по кг/ч, а фтор — по 375 л/ч, при048993

Составитель О. Маслаченко

Техред О,Неце

Редактор М. Келемеш

Корректор А. Зимокосов

Заказ 7961/61

Тираж 672

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 1 чем в качестве реактивного вещества вводится жидкии F по 10 л/ч.

При давлении 12 бар добавленный гекса- хлорид урана содействует очистке стенок посредством стекания во время реакции, практически препятствуя образованию пвразитнойфазы UF@, испаряется в сосуде для отходов и непрерывно откачивается, причем t сосуда составляет 150 С прн абсолютном давлении

12 бар.

Количество собранного твердого отхода, образованного продуктами деления, составляет

6,7 вес. % от наполнителя из 00 и продуктов деления, тогда как на стенках реактора лишь 0,1%.

Пример 5. Изготавливают гексафтору;ранат ннтуозила NOUF посредством проведения, реакции ме ду UF< в газообразном состо н (по 60 л/ч) в реакторе., Находят, что при реакции большая часть . NQUF< откладывается в форме мелкого порошка, очень плотно прилегающего к стенке реактора.

Действуя в соответствии с предлагаемым способом вводя в реактор дополнительно по

l0 л/ч газообразного UF в качестве реактивного вещества, вызывают кристаллизацию дополнительного UF6 на стенках реактора, одновременно с которой продолжают отложение.

5 После возгонки при t 56-56,5 С. и атмосферном давлении отложенного на стенках ОР в сосуде для отходов собирают 97,2% NOU F g,, а со стенок — только 2,8%.

Пример 6. При атмосферном давлении осуществляют получение по 2 кг/ч ЙН Р посредством введения в реактор известного типа йН и HF в газообразной форме, Устанавливают, что реактор имеет тенденцию к быстрому засорению провуктом реакции, 86%

15 которого собирается непосредственно, а остаток прилипает к стенкам реактора.

Аналогично предыдущим примерам вводят в реактор дополнительно по 10 л/ч жидкого

20 HF, что вызывает стекание жидкого Н по стенкам, причем избыточный Н испаряется в ниж.ней части реактора при 20 С с целью его повторного использования. Таким образом, в нижней части реактора собирают 99,9% изготовлен25 ного продукта.