CN116153550A - 一种purex流程污有机溶剂的洗涤净化方法 - Google Patents

一种purex流程污有机溶剂的洗涤净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，在洗涤设备中对污有机溶剂进行含络合剂的酸碱交替洗涤，得到净化的有机溶剂；本发明的方法解决了乏燃料后处理厂洗涤后有机溶剂中放射性核素含量超标无法复用，并且无法与蒸馏处理环节衔接的问题；提高了有机溶剂经化学洗涤而循环复用的次数，降低了运行成本；降低了蒸馏进料中放射性核素的含量而降低蒸馏残液的放射性水平，减小后继蒸馏残液处理环节的压力；本发明中采用含有络合剂的碱性溶液进行污有机溶剂的洗涤时，络合剂与金属离子的配位能力强于氢氧根离子，能够形成水溶性较好的络合金属离子，有效减少了金属离子的氢氧化物沉淀的生成。

Description

一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法
技术领域
本发明属于核化工及核燃料循环领域，具体涉及一种乏燃料后处理厂PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法。
背景技术
乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。乏燃料后处理主要是提取和纯化新生成的可裂变物质，以及回收未用完的可裂变物质及尚未转化的转化材料。现有PUREX流程基于乏燃料的硝酸溶解液与有机溶剂之间的液-液萃取，选用磷酸三丁酯(TBP)与稀释剂的混合物作为萃取有机溶剂，稀释剂为加氢煤油、正十二烷、氢化四聚丙烯等惰性有机化合物。
有机溶剂与含有铀、镎、钚和裂变产物的硝酸盐水溶液接触的过程中，受到硝酸、亚硝酸、金属离子、氧化还原剂等化学试剂以及强弱不等的α、β、γ射线辐照的共同作用，又经搅拌混合、澄清、加热、冷却等操作步骤发生一系列物理化学变化，生成一系列降解产物。其中，TBP主要通过酸催化的逐级水解和放射性射线作用下的辐照分解而降解。其降解产物主要是磷酸二丁酯(HDBP)、磷酸一丁酯(H2MBP)、H3PO4、丁醇等丁烷、丙烷、等气体产物。流程中，稀释剂同样受到一系列的化学及辐照作用，产生多种的一次和二次降解产物。这些降解产物的含量一般仅在10-3～10-5mol/L量级，但会引起相应的物理化学效应。包括但不限于：(1)引起相间物化行为的变化，如两相之间的界面张力下降导致的分相时间增长和形成乳化物等；(2)有机相中铀、钚、锆、铌、钌等核素的保留量提高，引起铀、钚损失量增加，使得去污系数下降；(3)许多降解产物已形成乳化物和界面污物，其中包含一些强络合物，不但影响传质和分离，甚至会干扰萃取器的水力学性能；(4)一些硝基化合物在蒸发器和脱硝装置中加热时有安全隐患。
在PUREX流程中使用过的有机溶剂称为污溶剂。为降低放射性有机废液的产生量，并降低采购有机溶剂的成本，通常将污溶剂经净化处理后再进行循环使用。现有的方法是选用效能优良的化学试剂清除污溶剂中的金属离子及降解产物杂质，使有机溶剂的性能得到较好的恢复，以便返回萃取循环使用。当有机溶剂在PUREX流程中经过较长时间的使用，虽经化学试剂洗涤，其萃取性能仍恶化到满足不了对铀、镎、钚的化学收率和对裂变产物的净化要求，或铀、镎、钚产品之间相互净化的要求时，就需要采用蒸馏法进行处理。蒸馏法对污溶剂中放射性核素的含量都有要求，铀一般不超过1.0×10-3g/L，除铀外α放射性核素一般不超过1.0×104Bq/L，β放射性核素含量的要求一般在106Bq/L量级。因此，对于性能恶化到必须进行蒸馏处理的污溶剂，在蒸馏之前，必须先进行化学洗涤处理，以将其中放射性核素的含量降低到工艺要求的指标。目前，常用的化学洗涤试剂主要是碳酸钠、氢氧化钠、高锰酸钾、硝酸等。对于经多次洗涤净化并循环复用的有机溶剂，运行过程中仍会出现污溶剂中放射性核素含量超标的现象，既无法进行复用，也无法达到蒸馏工艺所要求的进料技术指标。这部分污有机溶剂只能作为有机废液进行处理和处置，大大增加了放射性有机废液的产生量和处理成本。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种减少PUREX流程放射性有机废液的产生量、降低处理成本的污有机溶剂洗涤净化方法，可直接用于替代传统化学洗涤方法，也可作为补充手段用于处理传统方法洗涤后放射性核素含量无法达标情况。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，污有机溶剂在洗涤设备中，进行多段的酸碱性洗涤液交替洗涤；洗涤结束后经过滤器过滤得到净化后的有机溶剂。
进一步地，所述酸碱性洗涤液交替洗涤，第1段先用碱性洗涤液进行洗涤，第2段用酸性洗涤液进行洗涤，第3段进行另一种碱性洗涤液洗涤剂的洗涤，在此基础上，所述1～3段洗涤中增加不同洗涤剂洗涤；所述酸性洗涤液为酸溶液或含络合剂的酸溶液；所述碱性洗涤液为含络合剂的碱性溶液。
进一步地，所述酸碱性洗涤液交替洗涤，所述1～3段中任一段均为1～4级洗涤。
进一步地，所述酸性洗涤液为磷酸、磷酸和硝酸的混合溶液、含络合剂的硝酸或磷酸溶液或混合溶液；所述酸性洗涤液为2,6-吡啶二羧酸或N,N,N',N'-四甲基-3-氧杂-戊二酰胺的酸性溶液。
进一步地，所述碱性洗涤液为含多齿酸性络合剂的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
进一步地，所述碱性洗涤液为戊二酰亚胺二肟或丁二酰亚胺二肟的碱性溶液。
进一步地，所述洗涤设备为多级的混合澄清槽、脉冲萃取柱、间歇式罐式洗涤器或球洗器中的一种。
进一步地，所述洗涤设备的温度为25～55℃。
采用本发明的技术方案带来的有益效果是，一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，通过在洗涤设备中对污有机溶剂进行含络合剂的酸碱交替洗涤，得到净化的有机溶剂；本发明的方法解决了乏燃料后处理厂洗涤后有机溶剂中放射性核素含量超标无法复用，也无法与蒸馏环节衔接的问题；提高了有机溶剂经化学洗涤而循环复用的次数，降低了运行成本；可通过降低蒸馏进料中放射性核素的含量而降低蒸馏残液的放射性水平，减小后继蒸馏残液处理环节的压力；本发明中采用含有络合剂的碱性溶液进行污有机溶剂的洗涤时，络合剂与金属离子的配位能力强于氢氧根离子，能够形成水溶性较好的金属离子的络阴离子，可有效改善生成金属离子的氢氧化物沉淀的问题。
附图说明
图1是本发明实施例二的PUREX流程污溶剂洗涤净化方法流程示意图；
图2是本发明实施例三的PUREX流程污溶剂洗涤净化方法流程示意图；
图3是本发明实施例四的PUREX流程污溶剂洗涤净化方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，污有机溶剂在洗涤设备中，进行多段的酸碱性洗涤液交替洗涤；洗涤结束后经过滤器过滤得到净化后的有机溶剂所述酸碱性洗涤液交替洗涤，第1段先用碱性洗涤液进行洗涤，第2段用酸性洗涤液进行洗涤，第3段进行另一种碱性洗涤液洗涤剂的洗涤，在此基础上，所述1～3段洗涤中增加不同洗涤剂洗涤；所述酸性洗涤液为酸溶液或含络合剂的酸溶液；所述碱性洗涤液为含络合剂的碱性溶液。
优选地，所述酸碱性洗涤液交替洗涤，所述1～3段中任一段均为1～4级洗涤。
优选地，所述酸性洗涤液为磷酸、磷酸和硝酸的混合溶液、含络合剂的硝酸或磷酸溶液或混合溶液；所述酸性洗涤液为2,6-吡啶二羧酸或N,N,N',N'-四甲基-3-氧杂-戊二酰胺的酸性溶液。
优选地，所述碱性洗涤液为含多齿酸性络合剂的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液。其中，碳酸根离子比氢氧根离子有更强的络合能力，NaOH的碱性更强，浓度较小的条件下可更好发挥多齿酸性萃取剂的作用。
优选地，所述碱性洗涤液为戊二酰亚胺二肟或丁二酰亚胺二肟的碱性溶液。
优选地，所述洗涤设备为多级的混合澄清槽、脉冲萃取柱、间歇式罐式洗涤器或球洗器中的一种。
优选地，所述洗涤设备的温度为25～55℃。
实施例二
参照附图1，采用本发明实施例一的方法进行3种洗涤剂的PUREX流程污有机溶剂洗涤净化，污有机溶剂通入45℃恒温的混合澄清槽中，B1、B2和B3为碱洗涤段，A为酸洗涤段，均为混合澄清槽的一段；所述B1、A和B2均为2级洗涤，B3为3级洗涤；所述B1段和B2段共用水相洗涤剂，洗涤剂为0.1mol/L戊二酰亚胺二肟-0.3mol/L Na2CO3-0.2mol/L NaOH溶液；所述A段的水相洗涤剂为0.2mol/L硝酸溶液；所述B3段水相为0.15mol/L的NaOH溶液。所述洗涤剂加入混合澄清槽前均预热至45℃。
优选地，所述B1段和B2段有机相与水相的相比为20:1。
优选地，所述A段的有机相与水相相比同样为10:1。
优选地，所述B3段的有机相与水相相比为25:1。
所述污有机溶剂来自某次PUREX流程工艺中所产生的，其中铀的含量为1.8×10- 4g/L，钚(含钚-238、钚-239、钚-240和钚-242)和镎-237等α放射性核素的总含量为1.9×106Bq/L。采用本发明实施例的方法洗涤净化后，有机溶剂中铀的含量降低为8.3×10-7g/L，α放射性核素的总含量降低为2.5×103Bq/L。
实施例三
参照附图2，采用本发明实施例一的方法进行4种洗涤剂的PUREX流程污有机溶剂洗涤净化，污有机溶剂通入50℃恒温的混合澄清槽中，B1、B2和B3为碱洗涤段，A1和A2为酸洗涤段，均为混合澄清槽的一段；所述B1、A1、B2和B3均为2级洗涤，A2为3级洗涤；所述B1段和B2段共用水相洗涤剂，洗涤剂为0.1mol/L戊二酰亚胺二肟-0.5mol/L Na2CO3溶液；所述A1段的水相洗涤剂为2.0mol/L磷酸溶液；所述B3段水相为0.2mol/L的NaOH溶液；所述A2段水相洗涤剂为1.0mol/L硝酸溶液。所述洗涤剂加入混合澄清槽前均预热至50℃。
优选地，所述B1段和B2段有机相与水相的相比为25:1。
优选地，所述A1段的有机相与水相相比为25:1。
优选地，所述B3段的有机相与水相相比为20:1。
所述污有机溶剂来自某次PUREX流程工艺中所产生的，其中铀的含量为1.8×10- 4g/L，钚(含钚-238、钚-239、钚-240和钚-242)和镎-237等α放射性核素的总含量为1.9×106Bq/L。采用本发明实施例的方法洗涤净化后，有机溶剂中铀的含量降低为7.5×10-7g/L，α放射性核素的总含量降低为1.1×103Bq/L。
实施例四
参照附图3，采用本发明实施例一的方法进行2种洗涤剂的PUREX流程污有机溶剂洗涤净化，污有机溶剂通入55℃恒温的混合澄清槽中，B1和B2为碱洗涤段，A1和A2为酸洗涤段，均为混合澄清槽的一段；所述B1、A1和B2均为2级洗涤，A2为3级洗涤；所述B1段和B2段共用水相洗涤剂，洗涤剂为0.2mol/L戊二酰亚胺二肟-0.5mol/L Na2CO3溶液-0.4mol/L NaOH溶液；所述A1和A2段共用水相洗涤剂，为1.0mol/L硝酸溶液。所述洗涤剂加入混合澄清槽前均预热至55℃。
优选地，所述B1段和B2段有机相与水相的相比为25:1。
优选地，所述A1和A2段的有机相与水相相比为25:1。
所述污有机溶剂来自某次PUREX流程工艺中所产生的，其中铀的含量为1.8×10- 4g/L，钚(含钚-238、钚-239、钚-240和钚-242)和镎-237等α放射性核素的总含量为1.9×106Bq/L。采用本发明实施例的方法洗涤净化后，有机溶剂中铀的含量降低为5.4×10-7g/L，α放射性核素的总含量降低为2.9×103Bq/L。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：污有机溶剂在洗涤设备中，进行多段的酸碱性洗涤液交替洗涤；洗涤结束后经过滤器过滤得到净化后的有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述酸碱性洗涤液交替洗涤，第1段先用碱性洗涤液进行洗涤，第2段用酸性洗涤液进行洗涤，第3段进行另一种碱性洗涤液洗涤剂的洗涤，在此基础上，所述1～3段洗涤中增加不同洗涤剂洗涤；所述酸性洗涤液为酸溶液或含络合剂的酸溶液；所述碱性洗涤液为含络合剂的碱性溶液。
3.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述酸碱性洗涤液交替洗涤，所述1～3段中任一段均为1～4级洗涤。
4.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述酸性洗涤液为磷酸、磷酸和硝酸的混合溶液、含络合剂的硝酸或磷酸溶液或混合溶液。
5.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述酸性洗涤液为2,6-吡啶二羧酸或N,N,N',N'-四甲基-3-氧杂-戊二酰胺的酸性溶液。
6.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述碱性洗涤液为含多齿酸性络合剂的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述碱性洗涤液为戊二酰亚胺二肟或丁二酰亚胺二肟的碱性溶液。
8.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述洗涤设备为多级的混合澄清槽、脉冲萃取柱、间歇式罐式洗涤器或球洗器中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种PUREX流程污有机溶剂的洗涤净化方法，其特征是：所述洗涤设备的温度为25～55℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117198582A (zh) * 2023-09-26 2023-12-08 中国核电工程有限公司 放射性有机废液回收方法及其所用的回收装置
CN117259318A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 中国核电工程有限公司 污溶剂处理方法、清洗循环方法、处理装置及系统
CN117282710A (zh) * 2023-11-22 2023-12-26 中国核电工程有限公司 一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117198582A (zh) * 2023-09-26 2023-12-08 中国核电工程有限公司 放射性有机废液回收方法及其所用的回收装置
CN117259318A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 中国核电工程有限公司 污溶剂处理方法、清洗循环方法、处理装置及系统
CN117259318B (zh) * 2023-11-17 2024-02-23 中国核电工程有限公司 污溶剂处理方法、清洗循环方法、处理装置及系统
CN117282710A (zh) * 2023-11-22 2023-12-26 中国核电工程有限公司 一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统
CN117282710B (zh) * 2023-11-22 2024-03-12 中国核电工程有限公司 一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统

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