CN204570004U - Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置 - Google Patents

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李高亮
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Abstract

为解决Purex流程铀钚分离段采用氮氧化物调价所存在的设备较多，实际运行复杂，氮氧化物过量消耗，经济性欠佳等问题，本实用新型提供了一种Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置。所述装置包括填料柱和料液接收罐，填料柱上设有BP料液进料口和NO2进料口，顶部设有尾气出口，料液接收罐上设有伸入其内部的进料管道。所述方法包括Pu的调价、亚硝酸的脱除以及酸度调节。本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置成功实现了氮氧化物调价设备的简化，所采用的工艺流程的整体设计得以显著优化，明显降低了氮氧化物消耗量和尾气处理量，显著提高了经济性，节约了大量成本。

Description

Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种核燃料后处理方法，特别涉及一种Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置。
背景技术
在核工业领域，Purex流程作为经典的核燃料后处理工艺被广泛应用。在Purex流程中，各阶段的Pu产品采用BP(包括1BP和2BP)表示。
在Purex流程的铀钚分离段，需要使用还原剂将有机相中Pu(IV)还原为Pu(III)，使Pu进入水相，而铀仍以U(VI)状态存在于有机相中，从而实现铀钚分离。铀钚分离段得到的Pu粗产品1BP料液中含有Pu(III)和剩余的还原剂，在Pu纯化循环中，需要将1BP料液中剩余的还原剂氧化，并将Pu(III)氧化至Pu(IV)，然后调节到2AF所需的酸度进行萃取反萃，使Pu进一步纯化浓缩。
另外，Pu纯化循环中所得到的Pu产品2BP料液中含有Pu(III)和剩余的还原剂，同样需要对其中的还原剂和Pu(III)进行氧化，调酸后进行草酸钚沉淀。
传统的调价方法是以亚硝酸钠作氧化剂，尽管这个方法调价效果较好，但是额外加入的亚硝酸钠给流程中引入了大量钠离子。据估算，由于上述原因，每生产1吨Pu将产生7吨硝酸钠的α废物，显著增加了废物处置的负担。为克服采用亚硝酸钠调价的上述缺点，许多国家的后处理厂采用氮氧化物代替亚硝酸钠进行Pu的调价，如法国的马库尔厂、UP3厂、UP2-800厂、日本的六个所后处理厂、英国的THORP厂和欧化厂。
虽然氮氧化物调价得到了较为广泛的应用，但目前仍然存在一些不足，主要包括以下两方面：一、经氮氧化物氧化后的料液，还需要在填料柱或筛板柱中与空气逆流接触以除去其中过量的氮氧化物，然后再将料液引入料液接收罐中进行酸度调节，整个过程中设备较多，实际运行较为复杂；二、在调价过程中，由于氮氧化物未被HNO3溶液充分溶解而导致其过量消耗，并产生大量的氮氧化物尾气需要处理，显著降低了该工艺的经济性。
实用新型内容
为解决Purex流程铀钚分离段采用氮氧化物调价所存在的设备较多，实际运行复杂，氮氧化物过量消耗，经济性欠佳等问题，本实用新型提供了一种Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置。
所述Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置包括填料柱和料液接收罐，所述填料柱底部与料液接收罐顶部相连通；填料柱内部填充有调价填料；
填料柱上设有BP料液进料口和NO2进料口，所述BP料液进料口位置高于NO2进料口；填料柱顶部设有尾气出口；
料液接收罐上设有伸入其内部的进料管道。
所述NO2进料口与填料柱底端的距离优选为0.3～0.5m。
本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置成功实现了氮氧化物调价设备的简化，省去了一根填料柱和搅拌器，采用其对Purex流程BP调价、脱气、调酸的操作也相应得以简化。尤为重要的是，配合本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置，所采用的调价、脱气、调酸工艺流程的整体设计得以显著优化，明显降低了氮氧化物消耗量和尾气处理量，处理相同量的BP料液，氮氧化物的消耗量降低了60％以上，氮氧化物利用率的提升幅度十分可观。而设备的简化、氮氧化物消耗量和尾气处理量的降低均能显著提高经济性，从而节约了大量的核燃料后处理成本。
附图说明
图1本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置示意图。
图2现有Purex流程BP调价、脱气、调酸装置示意图。
附图标记：1.尾气出口，2.BP料液进料口，3.填料柱，4.NO2进料口，5.进料管道，6.料液接收罐，7.调价填料柱尾气出口，8.调价填料柱水相出口，9.调价填料柱，10.BP料液进料口，11.NO2进料口，12.调价填料柱空气进口，13.脱气填料柱尾气出口，14.脱气填料柱水相进口，15.脱气填料柱，16.脱气填料柱空气进口，17.浓硝酸进料口，18.搅拌器，19.料液接收罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
实施例1
采用本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置及方法对某1BP料液进行处理，该1BP料液中的还原剂为中国原子能科学研究院研发的二甲基羟胺-甲基肼无盐还原剂，具体步骤如下：
(一)分别通过BP料液进料口、NO2进料口、进料管道连续通入BP料液、NO2、空气，令NO2与还原剂逆流接触发生氧化还原反应，反应生成的NO迅速被通入的空气中的O2氧化为NO2，继续与还原剂发生氧化还原反应，从而实现Pu的调价，过量的氮氧化物通过尾气出口输送至尾气处理系统；
(二)完成Pu的调价后，停止通入NO2，继续通过进料管道向料液中通入空气以脱除料液中过量的亚硝酸，使之转化为氮氧化物并通过尾气出口输送至尾气处理系统；
(三)通过进料管道向料液中加入硝酸，然后向进料管道通入空气对料液鼓泡使之混匀，完成料液的酸度调节。
结果显示，采用本实用新型的装置及方法能够迅速将Pu(III)氧化完全为Pu(IV)，彻底氧化破坏还原剂。实际操作复杂程度较低，处理相同量的1BP料液，氮氧化物的消耗量降低了70％。
实施例2
采用本实用新型的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置及方法对某2BP料液进行处理，具体步骤如下：
(一)分别通过BP料液进料口、NO2进料口、进料管道连续通入BP料液、NO2、空气，令NO2与还原剂逆流接触发生氧化还原反应，反应生成的NO迅速被通入的空气中的O2氧化为NO2，继续与还原剂发生氧化还原反应，从而实现Pu的调价，过量的氮氧化物通过尾气出口输送至尾气处理系统；
(二)完成Pu的调价后，停止通入NO2，继续通过进料管道向料液中通入空气以脱除料液中过量的亚硝酸，使之转化为氮氧化物并通过尾气出口输送至尾气处理系统；
(三)通过进料管道向料液中加入硝酸，然后向进料管道通入空气对料液鼓泡使之混匀，完成料液的酸度调节。
结果显示，采用本实用新型的装置及方法能够迅速将Pu(III)氧化完全为Pu(IV)，彻底氧化破坏该2BP料液中的剩余还原剂。实际操作复杂程度较低，处理相同量的2BP料液，氮氧化物的消耗量降低了60％。

Claims (2)

1.一种Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置，其特征在于：
所述Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置包括填料柱和料液接收罐，所述填料柱底部与料液接收罐顶部相连通；填料柱内部填充有调价填料；
填料柱上设有BP料液进料口和NO2进料口，所述BP料液进料口位置高于NO2进料口；填料柱顶部设有尾气出口；
料液接收罐上设有伸入其内部的进料管道。
2.如权利要求1所述的Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置，其特征在于：所述NO2进料口与填料柱底端的距离为0.3～0.5m。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104789782A (zh) * 2015-04-10 2015-07-22 中国原子能科学研究院 Purex流程BP调价、脱气、调酸一体化装置及方法
CN108470593A (zh) * 2018-01-24 2018-08-31 中国原子能科学研究院 重铀酸铵沉淀母液的处理工艺

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