NL8101918A - Werkwijze en inrichting voor het scheiden van gassen. - Google Patents

Description

i N.0. 30.M-2

Werkwijze en inrichting voor het scheiden van gassen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een cascadeproces voor het scheiden van een toegevoerd procesgas dat verscheidene komponenten omvat, in een produktgas, dat verrijkt is 5 ten opzichte van het toegevoerde procesgas wat betreft een gewenste komponent, en een gestript gas, dat verarmd is ten opzichte van het toegevoerde procesgas wat betreft de gewenste komponent, waarbij een dragergas met het procesgas door de cascade circuleert vanaf het strip-pereinde van de cascade naar het produkteinde van de cascade waar het 10 wordt gescheiden van het procesgas en vervolgens terug wordt gevoerd naar het strippereinde van de cascade waar het weer in de cascade wordt ingevoerd, terwijl het toegevoerde procesgas in de cascade wordt gevoerd in een punt tussen het strippereind en het produkteind. De uitvinding betreft bovendien een dergelijke gasscheidingscascade, 15 Volgens de uitvinding, waarbij gedurende het bedrijven van een cascadeproces voor het scheiden van een toegevoerd procesgas, dat verschillende komponenten bevat in een produktgas, dat verrijkt is ten opzichte van het toegevoerde procesgas wat betreft een gewenste komponent en een stripgas, dat verarmd is ten opzichte van het proces wat betreft 20 de gewenste komponent, waarbij een draaggas met het procesgas door de cascade circuleert vanaf het strippereinde van de cascade naar het produkteind van de cascade, waar het van het procesgas wordt gescheiden en vervolgens wordt teruggevoerd naar het strippereinde van de cascade waar het weer in de cascade wordt ingevoerd en waarbij het toegevoerde 25 procesgas in de cascade wordt ingevoerd in een positie tussen het strippereinde en het produkteinde, omvat de cascade meerdere modules die elk een of meer gaascheidingselementen bevatten voor het scheiden van een stroomprocesgas, ontvangen van een externe voeding en/of van een of meer modules in de cascade, in een verrijkte stroom en een verarmde 30 stroom, die naar andere modules in de cascade worden gevoerd. Volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding worden voor een groot aantal modules de relatieve verhoudingen tussen het procesgas dat elke moduul verlaat en er weer in binnentreedt, zodanig gekozen, dat er een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid van het gas is in elke richting door 35 het grote aantal modules, waarbij de verhouding van het draaggas ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt in een richting vanaf het voedingseinde naar het produkteinde van de cascade, en de verhouding van het draaggas ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt in een richting vanaf het voedingseinde naar het strippereinde van de cascade.

8101918 -2-

Alle modules waardoor de nagenoeg konstante molaire stroming plaats vindt, kunnen van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn en genoemde konstante molaire stromingssnelheid kan door alle modules van de cascade plaatsvinden.

5 De cascade kan in plaats hiervan worden onderverdeeld in verschillende delen, waarbij elk deel meerdere modules omvat en de relatieve delen van het procesgas die de modules verlaten en er in binnentreden in elk deel zodanig is gekozen., dat er een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid van het gas is in elke richting door genoemd deel door zijn 10 modules. De cascade kan aldus worden onderverdeeld in twee delen, waarbij het ene deel de strippersektie van de cascade omvat en een deel van de verrijkingssektie van de cascade, terwijl het andere deel het resterende deel van de verrijkingssektie van de cascade omvat.

Alle modules van elk deel kunnen van nagenoeg gelijke afmetingen, 15 kapaciteit en konstruktie zijn, maar verschillen wat betreft afmetingen, kapaciteit en/of konstruktie van de modules van andere delen. In dit geval kunnen afmetingen en kapaciteit van de modules progressief afnemen vanaf het voedingseinde naar het strippereinde van de cascade en/of vanaf het voedingseinde naar het produkteinde van de cascade.

20 De werkwijze volgens de uitvinding kan ook de stap omvatten van het afvoeren van een mengsel van procesgas en dragergas uit de cascade, tussen aan elkaar grenzende delen van de cascade, waarbij het mengsel aan een gasscheiding wordt onderworpen en het dragergas wordt gescheiden van het procesgas en het gescheiden procesgas naar de cascade wordt terugge-25 voerd tussen de genoemde delen waartussen het mengsel werd afgevoerd en . waarbij het gescheiden dragergas wordt teruggevoerd naar het strippereinde van de cascade. De scheiding van het dragergas van het procesgas kan plaatsvinden in meerdere modules, die een dragergasscheidingscascade vormen, waarbij de modules van de dragergasscheidingscascade en de mo-30 dules van het deel aan de verrijkingszijde van de positie waar het mengsel wordt afgevoerd en het procesgas wordt teruggevoerd, kunnen alle van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn en nagenoeg dezelfde molaire stromingssnelheid van het passerende gas bezitten.

De werkwijze kan bestaan uit'het aan het produkteinde van de cas-35 cade afvoeren van het gas uit de cascade en het scheiden hiervan in dragergas en procesgas, waarbij van het gescheiden procesgas een deel wordt afgevoerd als verrijkt produkt en het resterende deel wordt teruggevoerd naar het produkteinde van de cascade, terwijl het gescheiden dragergas wordt gevoerd naar het strippereinde van de cascade, waarbij 40 de scheiding van het dragergas van het procesgas plaatsvindt in meerdere 8101918 ' 4 -3- modules die een gasscheidingscascade vormen en de modules van dragergas-scheidingscascade en modules van de verrijkingssektie aan het produkt-einde van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn, terwijl overal nagenoeg dezelfde molaire snelheid van het passerende gas 5 optreedt.

De komponenten kunnen van elkaar worden gescheiden door een istopisch scheidingsproces. Het procesgas kan bestaan uit een twee-komponenten gas, waarbij het dragergas van een lager moleculair gewicht is dan elk van de twee komponenten. Het procesgas kan bijvoorbeeld een mengsel zijn van 10 uranium*^ hexafluoride (U^V^) en uranium^® hexafluoride (U^®F^), waarbij het dragergas waterstof is.

FDe uitvinding verschaft verder een gasscheidingscascade voor het scheiden van een toegevoerd procesgas dat bestaat uit verschillende komponenteft, in een produktgas, dat wordt verrijkt ten opzichte van 15 procesgas wat betreft een gewenste komponent en een gestript gas, dat wordt verarmd ten opzichte van het procesgas wat betreft de gewenste komponent, welke cascade meerdere modules omvat, die elk een of meer gasscheidingselementen bevatten voor het scheiden van een stroom procesgas in een verrijkte stroom en een verarmde stroom, welke modules in 20 serie zijn opgesteld vanaf het strippereinde van de cascade tot het produkteinde van de cascade, welke cascade is voorzien van een uitlaat in zijn produkteinde voor een stroom verrijkt produkt en een uitlaat in zijn strippereinde voor een stroom gestript produkt, alsmede een voedings-inlaat voor het procesgas tussen zijn uiteinden die de cascade onderver-25 deeld in een strippersektie en in een verrijkingssektie waarbij de modules zodanig met elkaar zijn verbonden, dat elke moduul gas kan ontvangen van tenminste een andere moduul en/of de inlaat en gas kan af-geven aan tenminste een andere moduul en/of een van de uitlaten, waarbij de cascade is voorzien van scheidingsmiddelen voor het dragergas, 30 verbonden met het produkteinde voor het afvoeren van een mengsel dragergas en procesgas uit het produkteinde van de cascade voor het scheiden van dragergas van procesgas en voor het terugvoeren van gescheiden procesgas naar de cascade en voor het circuleren van dragergas naar het strippereinde en middelen voor het circuleren van gas tussen de modules 35 zodat er een netto stroming van dragergas optreedt vanaf het strippereinde van de cascade naar het produkteinde van de cascade en een netto stroming van procesgas optreedt vanaf de inlaat naar de uitlaten, welke cascade verder meerdere modules omvat met nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie en de middelen voor het circuleren van het gas 40 die zodanig zijn opgesteld en uitgevoerd, dat het gas elk van de meer- 8101918 -4- dere modules zodanig binnentreedt en verlaat, dat er een nagenoeg kon-stante molaire stromingssnelheid van het gas in elke richting door de cascade optreedt, door elk van de genoemde modules met dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie, en zodanig dat het deel van het dragergas 5 ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt vanaf de inlaat naar de uitlaat voor het verrijkte produkt en van de inlaat naar de uitlaat voor het gestripte produkt.

Alle modules kunnen nagenoeg gelijke afmetingen, kapaciteit en konstruktie bezitten.

10 De cascade kan in plaats hiervan ook zijn onderverdeeld in verschillende delen, waarbij alle modules van elk deel nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie kunnen bezitten en in afmeting, kapaciteit en konstruktie kunnen verschillen ten opzichte van de modules van een ander deel of van andere delen, waarbij de middelen voor het circuleren 15 van het gas zodanig zijn opgesteld en uitgevoerd, dat tijdens gebruik een nagenoeg konstante molaire gasstromingssnelheid in elke richting door de cascade kan worden verkregen door elke moduul van elk deel, welke molaire gasstromingsnelheid door de modules van elk deel verschilt van de molaire stromingssnelheid door de modules van de andere delen of 20 het andere deel. De cascade kan aldus worden onderverdeeld in twee delen, waarbij het ene deel van de cascade de strippersektie omvat en een deel van de verrijkingssektie en het andere deel het resterende deel van de verrijkingssektie bevat.

De cascade kan scheidingsmiddelen omvatten voor het afvoeren van het 25 mengsel dragergas en procesgas tussen elk van aan elkaar grenzend paar delen en voor het scheiden van het genoemde gas in procesgas en dragergas, waarbij de scheidingsmiddelen zodanig zijn uitgevoerd, dat het gescheiden procesgas naar de cascade wordt teruggevoerd tussen genoemde delen en het gescheiden dragergas naar het strippereinde circuleert. De 30 scheidingsmiddelen kunnen meerdere modules omvatten die een dragergas-scheidingscascade vormen, waarbij de modules van de dragergas-scheidings-cascade en de modules van het deel aan de verrijkte zijde van de positie waar het mengsel wordt afgevoerd en het procesgas wordt geretourneerd, van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn.

35 De scheidingsmiddelen die met het produkteinde van de cascade zijn verbonden kunnen meerdere modules omvatten, die een dragergascascade vormen, waarbij de modules van de dragergas-scheidingscascadé en de modules van de verrijkte sektie aan het produkteinde van nagenoeg dezelfde afmeting, kapaciteit en konstruktie zijn.

40 Met andere woorden, waar het dragergas een betrekkelijk laag mole- 8101918 -Τ' ! -5- culair gewicht bezit (waterstof) vergeleken met het procesgas (bijvoorbeeld 235 238 een mengsel van uranium hexafluoride en uranium hexafluoride) zal het totale gasvolume dat door de cascade vloeit in een richting vanaf het strippereinde van de cascade naar het produkteinde door het grote aantal 5 modules, nagenoeg konstant zijn, terwijl het totale volume van het gas dat door de cascade stroomt in een richting vanaf het produkteinde naar het strippereinde door de meerdere modules nagenoeg konstant zal zijn en bewegen in tegengestelde richtingen van het voedingspunt af, waarbij het gemiddelde moleculaire gewicht van het gas in elk van de meerdere modules 10 progressief zal afnemen. Het zal echter duidelijk zijn, dat het volume van de molaire stroming in een richting vanaf het strippereinde naar het produkteinde door de meerdere modules groter zal zijn dan de molaire of volumestroming door de meerdere modules in tegengestelde richting door de cascade, terwijl er een netto stroming dragergas vanaf het strippereinde 15 naar het produkteinde van de cascade optreedt.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen.

Fig. 1 toont een eascadestromingsdiagram dat werkt volgens de onderhavige uitvinding; 20 fig. 2 toont grafisch de variatie van de procesgaskoncentratie door een cascade; fig. 3 toont een stroomdiagram van een andere cascade volgens de uitvinding.

In fig. 1 verwijst het cijfer 10 in het algemeen naar een schematisch 25 stromingsdiagram van een cascade, die werkt volgens het principe van de onderhavige uitvinding, De cascade 10 omvat een reeks scheidingsmodules 12.1 tot 12.10 die elk zijn voorzien van een of meer, niet weergegeven 235 isotopische scheidingselementen (bijvoorbeeld voor het scheiden van U F, 238 ° van U Fg), een of meer kompressoren en een of meer warmtewisselaars 30 voor het afvoeren van door de kompressoren opgewekte warmte. Elk moduul omvat passende aanvullende hulpmiddelen, zoals voor het tot stand brengen van een verbinding met de cascade voor de gasstroom in en uit de moduul, indien nodig voor het teweeg brengen van een interne circulatie van het gas in de moduul, middelen voor het meten van een bepaalde gasdruk, een 35 bepaalde temperatuur en een bepaalde stromingssnelheid, stuurmiddelen, etc.

De interne delen van elke moduul kunnen van elke gebruikelijke konstruktie zijn en worden daarom hier niet in detail beschreven.

235

Een stroom toegevoerd procesgas bestaande uit een mengsel U F, en 238 ” U Fg, aangeduid met 14, treedt de moduul 12.4 binnen tussen de einden 40 van de cascade, waarbij de strippersektie van de cascade is aangeduid 81 01 918 -6- met 16 en gelegen is aan één zijde van de toevoer 14· voor het vormen van de modules 12.1 tot 12.4. De verrijkingssektie van de cascade is aangeduid met 18 en is gelegen aan de andere zijde van de toevoer 14 en omvat de modules 12.4 tot 12.8.

235 5 Een gestripte stroom "S" verarmd wat betreft U F^, verlaat het strippereinde 20 van de cascade bij moduul 12.1 en een produktstroom "P" 235 verrijkt wat betreft II verlaat het produkteinde 22 van de cascade bij de moduul 12.8. Een circulerende stroom verrijkt gas is aangeduid met 24. De procesgasstroom die elke moduul verlaat in de richting naar 10 het produkteinde is aahgeduid met 26, terwijl de procesgasstroom die elke moduul verlaat in de richting naar het strippereinde is aangegeven met 28.

*

Door de inherente aard van een ideale cascade neemt de hoeveelheid procesgas dat in tegengestelde richting passeert tussen elk aan elkaar grenzend paar modules geleidelijk af, hoe verder het paar van het voedings-15 punt verwijderd is, waarbij de hoeveelheden nagenoeg gelijk zijn en van elkaar verschillen door de verwijderde hoeveelheid in de gestripte stroom "S" of produktstroom "P", respektievelijk afhankelijk van het feit of het paar modules zich in de strippersektie of in de verrijkingssektie bevindt. Zoals in cascades, die gebruik maken van een dragergas, 20 zal dit dragergas in tegengestelde richtingen lopen tussen elk aan elkaar grenzend paar modules, waarbij de stroom in de richting van het produkteinde groter is dan de stroom in tegengestelde richting, zodat het duidelijk zal zijn dat de stroom 24 slechts de netto stroom dragergas aangeeft, die in de langsrichting van de cascade nagenoeg konstant is.

25 Volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding is de cascade zodanig uitgevoerd, dat de stroom dragergas in tegengestelde richtingen tussen elk paar modules zodanig is, dat de totale molaire gasstromingssnelheid (bijvoorbeeld het procesgas samen met het dragergas) van de ene moduul naar de andere in de richting naar het produkteinde nagenoeg kon-30 stant is, en zodanig, dat de totale molaire gasstroom in tegengestelde richting vanaf de ene moduul naar de andere door de cascade nagenoeg konstant is. Bij konstante temperaturen en drukken, dat wil zeggen dat de totale volumestromingssnelheid in elke richting nagenoeg konstant is, maar in aanmerking nemende, dat het procesgas een hoger moleculair ge-35 wicht bezit dan het dragergas, zal de molverhouding van het dragergas derhalve ten opzichte van het procesgas geleidelijk toenemen in een richting van het voedingspunt af, terwijl de totale gasmassa en de totale massa van het stromende procesgas geleidelijk zal afnemen tezamen met het aandeel van het proeesgas. De afname in totale massa van de proces-40 gasstroom is in fig. 1 aangegeven met de dikte van "T" van de verschil 8101918 _ -7- lende stromen 26 en 28 , welke dikten variëren en voor het geval van fig. 1 de hoeveelheden procesgas in de verschillende stromen voorstellen.

Terwijl de hoeveelheid procesgas afneemt die van het voedingspunt beweegt en terwijl de totale molaire stroom in elke richting nagenoeg 5 konstant blijft, zal de verhouding in elke moduul tussen de gemiddelde moleculaire massa van het totale gas (procesgas met dragergas) en de gemiddelde moleculaire massa van het dragergas eveneens afnemen (aangezien dit in een direkt verband staat met de afname in de stroom procesgas) tezamen met een afname in de koncentratie van het procesgas in 10 elke moduul.

De moduul 12.8 is de eindmoduul van de verrijkte sektie van de cascade en de stroom 26 die deze verlaat is van nagenoeg dezelfde samenstelling als de produktstroom "P" wat betreft de komponenten van het procesgas, waarbij de modules 12.9 en 12.10 eenvoudig als een gassepa-15 ratorsektie werken voor het scheiden van het dragergas van het procesgas. Als gevolg van het meestal aanzienlijke verschil in moleculair gewicht tussen het procesgas en het dragergas bij uraniumverrijking (het laatste is lichter), is deze scheiding gemakkelijk en eenvoudig en zou deze even gemakkelijk tot stand kunnen worden gebracht door een vries-20 scheiding of door andere konventionele werkwijzen, alhoewel modules zijn weergegeven, die hetzelfde zijn wat betreft de modules in de strip-persektie en de verrijkingssektie, teneinde de installatie te standaardiseren. Een deel van de scheiding van het dragergas en het procesgas vindt feitelijk plaats in de modules 12-4 tot 12-8, dat wil zeggen in de ver-25 rijkte sektie 18.

Fig. 2 toont een ideale grafiek van de verhouding van het produkt van de procesgasmassastroming van de ene moduul naar de andere en de totale verrijkingsfaktor van het gescheiden element (of gescheiden elementen) in die moduul ten opzichte van het bijbehorende produkt voor de 30 voedingspuntmoduul (in fig. 1 moduul 12.4), uitgezet tegen het nummer van de moduul (waarbij de voedingsmoduul met 0 is aangegeven). De verrijkingsfaktor moet kleiner zijn dan 1 en indien deze in de langsrich-ting van de cascade konstant is toont de grafiek de verhouding van de procesgasmassastroming van de ene moduul naar de andere ten opzichte 35 van de procesgasstromingssnelheid vanaf de voedingsmoduul, uitgezet tegen het nummer van de moduul. De verrijkingsfaktor kan echter in de langsrichting van de cascade variëren, in welk geval de ideale grafiek iets kan verschillen van de grafiek die in fig. 2 is weergegeven.

In de praktijk is het gewenst deze ideale grafiek zo dicht mogelijk 40 te benaderen en met de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan 8101918 6* »«, -8- deze grafiek inderdaad zeer dicht worden benaderd indien, wat van belang is, modules met alle dezelfde afmetingen worden gebruikt. Door de hoeveelheid dragergas tussen aan elkaar grenzende modules op de hierboven aan de hand van fig. 1 beschreven wijze te- kiezen, kan worden ge-5 waarborgd, dat voor elke moduul de verhouding in kwestie valt op of tenminste zeer dicht de ideale grafiek van fig. 2 benadert.

In fig. 3 worden dezelfde verwijzingscijfers gebruikt als in fig.

1, tenzij anders aangegeven.

De verrijkte sektie 18 is zoals weergegeven voorzien van twee schei-10 dingssekties, namelijk een sektie 30, die overeenkomt met sektiet 30 in fig. 1 en een extra dragergasscheidingssektie 32, opgenomen in de cascade tussen de voedingspuntmoduul en het produkteinde van de cascade. De moduul tussen de scheidingssektie 32 en het produkteinde van de cascade zijn klein ten opzichte van de andere modules en hebben derhalve een 15 lagere totale kapaciteit. Dientengevolge is het om de grafiek van de cascade in de ideale toestand te houden die in fig. 2 is weergegeven noodzakelijk dienovereenkomstig de gemiddelde moleculaire massa van het ‘ totale gas voor de moduul 12n te verhogen, dat wil zeggen de kleine moduul die het dichtst gelegen is bij de scheidingssektie 32, en wel tot een 20 waarde die hoger is dan de overeenkomstige gemiddelde modulaire massa voor de grote moduul 12n-l, dat wil zeggen de grote moduul, die het dichtst gelegen is bij sektie 32. Dit betekent dat de verhouding van het produkt van de procesgasstroming afkomstig van moduul 12n naar de aangrenzende modules en de verrijkingsfaktor voor moduul 12n tot het 25 bijbehorende produkt voor de voedingspuntmoduul weer op de grafiek van fig. 2 kan liggen.

De onderhavige uitvinding is van bijzonder nut voor gas of isotopen scheidingscascades, waar elke moduul een grote komplexe en uiterst kostbare eenheid vormt, zowel wat betreft de kosten aan hardware als in ter-30 men van kapitaal-intensief ontwikkelingswerk behorende bij het ontwerpen van de prototypes voor de modules met grote afmetingen en kapaciteit.

Voorgesteld is dergelijke cascades te laten werken met een konstante molaire verhouding tussen het dragergas en procesgas in elke moduul. Dit vereist echter modules met progressief kleinere afmetingen naarmate de 35 procesgasstroom afneemt in tegengestelde richtingen van de voedingspuntmoduul af. De ontwikkelingskosten voor het grote aantal prototypes van de modules van verschillende afmetingen maakt dit echter onmogelijk.

Volgens een ander voorstel worden modules met konstante afmetingen en overeenkomstig ontwerp gebruikt en ook weer met een konstante molver-40 houding in elke moduul tussen procesgas en dragergas. Dit heeft het voor- 8101918 w * -9- deel, dat de ontwikkelingskosten voor prototypes op een minimum kunnen worden gehouden, maar in dit geval is het onmogelijk om een progressief afnemende procesgasstroming van moduul tot moduul in tegengestelde richtingen te bereiken vanaf de voedingspuntmoduul. Derhalve wijken inter-5 modulaire procesgasstromen aanzienlijk af van de ideale toestand die in fig. 2 is weergegeven. Dientengevolge ontstaat hier een extra nadeel door veel te hoog energiegebruik, in het bijzonder bij modules die ver van het voedingspunt afliggen en als gevolg van extda modules die nodig zijn om het procesgas en het dragergas te scheiden van een mengsel met 10 een relatief hoge procesgaskoncentratie.

Volgens de onderhavige uitvinding kunnen echter in tegenstelling met het bovenstaande en met voordeel modules worden toegepast met konstan-te afmetingen en van gelijk ontwerp, en alhoewel dezelfde mate van interne circulatie in termen van volume moet worden aangehouden teneinde 15 voor elke moduul te werken met het maximum rendement voor die moduul en voor het maximum rendement van de cascade als geheel, hoe verder de moduul van de voedingspuntmoduul verwijderd is, des te hoger wordt het deel van het dragergas in de moduul gecirculeerd. Met een soortgelijk of zelfde netto massastroming van het dragergas van moduul naar moduul en met dezelf-20 de netto massastroming van produktgas van moduul naar moduul en met hetzelfde volume van het gas dat intern door elke moduul wordt gecirculeerd, zal dus de massa van het gas dat intern circuleert aanzienlijk lager zijn.

In aanmerking nemende, dat de moleculaire massa van het totale gas afneemt van moduul tot moduul nemen overeenkomstige drukverhoudingen af van de 25 kompressoren die met nagenoeg konstante snelheden werken. In de praktijk leidt dit tot een aanzienlijke besparing aan energie. Zelfs indien gebruik wordt gemaakt van een konstante molverhouding in plaats van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding en de kosten voor het ontwikkelen van modules met verschillende afmetingen oplopen, leidt dit 30 slechts tot een gedeeltelijke verbetering en de meeste modules zullen desalniettemin werken bij posities die verwijderd zijn van de grafiek in fig. 2, met als konsequentie een zeer hoog energieverbruik.

Fig. 3 en de aan de hand hiervan beschreven uitvoeringsvorm tonen echter, dat de onderhavige uitvinding zeer flexibel is in het binnen de 35 perken houden van de verschillende kosten. Ook in situaties, waar vaste kosten van de installatie excessief hoog zijn en zelfs bij energiebesparing mogelijk door het variëren van de molverhouding van het procesgas tot het dragergas van moduul tot moduul, kunnen kleinere en minder dure modules worden toegepast, wat leidt tot zowel een reduktie in fabrikage-40 kosten (materialen en arbeidsloon, etc.) en een verdere reduktie in ener- 8101918 -10- * giekosten, waartegenover echter staat het ontwikkelen van extra prototypes. Opmerking verdient, dat in fig. 2 de vertikale as toont: stroming procesgasmassa vanaf elke moduul x totale verrijkingsfaktor van het scheidende element of de scheidende elementen in die moduul 5 stroming van de procesgasmassa vanaf de voedingspuntmoduul x de totale verrijkingsfaktor van het scheidende element of de scheidende elementen in de voedingsmoduul

De horizontale as toont: het moduulnummer, dat wil zeggen de positie van elke moduul in de cascade..

10 Opmerking verdient verder, dat de cascade in fig. 3 is onderverdeeld in twee delen, namelijk enerzijds een deel dat de strippersektie omvat (niet weergegeven en gelijk aan fig. 1) en het deel van de verrijkings-sektie tussen de voeding 14 en de scheider of sektie 32, en anderzijds een deel dat de rest van de verrijkingssektie omvat tussen de seheidings-15 sektie 32 en de scheidingssektie 30. Alle modules van het eerste deel (dat wil zeggen de modules tot 12n bezitten nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie en zijn groter dan de modules van het laatste deel (dat wil zeggen de modules 12n en hoger), die eveneens nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie bezitten.

8101918

Claims (20)

1. Werkwijze voor het bedrijven van een cascadeproces voor het scheiden van een toegevoerd procesgas, dat meerdere komponenten omvat, in een produktgas ("P"), dat verrijkt is ten opzichte van het procesgas, wat betreft een gewenste komponent en een gestript gas ("S") dat verarmd is ten opzichte van het procesgas wat betreft de gewenste komponent, waarbij een dragergas met het procesgas door de cascade (10) circuleert vanaf strippereinde (20) van de cascade naar het produkteinde (22) van de cascade, waar het wordt gescheiden van het procesgas en vervolgens teruggevoerd naar het strippereinde van de cascade, waar het weer in de cascade wordt ingevoerd, waarbij het toegevoerde procesgas in de cascade wordt binnengevoerd in een punt (12.4-) tussen het strippereinde en het produkteinde en de cascade meerdere modules (12) omvat, elk voorzien van een of meer gasscheidingselementen voor het scheiden van een stroom procesgas ontvangen van een externe toevoer en/of van een of meer andere modules in de cascade in een verrijkte stroom (26) en een verarmde stroom (28), die naar andere modules in de cascade worden gevoerd, met het kenmerk, dat meerdere modules aanwezig zijn, waarbij relatieve delen van het procesgas dat elke moduul verlaat en daarin binnentreedt zodanig worden gekozen, dat er een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid van het gas in elke richting door de cascade is door de meerdere modules, waarbij de verhouding van het dragergas ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt in een richting vanaf het toevoerpunt naar het produkteinde van de cascade en het deel van het dragergas ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt in een richting vanaf het toevoerpunt naar het strippereinde van de cascade.

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat alle modules waardoor de nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid plaatsvindt van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de konstante molaire stromingssnelheid in alle modules van de cascade optreden.

4·. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de cascade wordt verdeeld in verschillende delen waarbij elk deel meerdere modules (12. , of 12. .) omvat, waarbij de relatieve verhoudingen van het procesgas dat elke moduul verlaat en er in binnentreedt in elk deel zodanig is gekozen, dat er een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid van het gas in beide richtingen door dat deel van zijn modules is.

5. Werkwijze volgens conclusie 4-, met het kenmerk, dat 8101918 V * » w- -12- de cascade wordt verdeeld in twee delen, waarbij één deel de strippersektie (16) van de cascade omvat en een deel van de verrijkingssektie (18) van de cascade, terwijl het andere deel de rest van de verrijkingssektie van de • cascade bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 4· of 5, met het kenmerk, dat alle modules (.12, , of 12. ) van elk deel van nagenoeg dezelfde af- metingen, kapaciteit en konstruktie zijn, maar verschillen wat betreft afmetingen, kapaciteit en/of konstruktie van de modules van de andere delen,

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 4· tot 6, m e t het kenmerk, dat de afmetingen en de kapaciteit van de modules progressief afnemen in een richting vanaf het voedingspunt naar het stripper-einde van de cascade en/of vanaf het voedingspunt naar het produkteinde van de cascade.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 4· t/m 7, gekenmerkt door de stappen van het onttrekken van een mengsel van het procesgas en het dragergas aan de cascade tussen aan elkaar grenzende delen van de cascade, het onderwerpen van het mengsel aan een gasscheiding, waarbij het dragergas wordt gescheiden van het procesgas, het terugvoeren van het gescheiden procesgas aan de cascade, tussen de delen waartussen het mengsel werd onttrokken en het circuleren van het gescheiden dragergas (24·) terug naar het strippereinde van de cascade.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de scheiding van het dragergas van het procesgas plaatsvindt in meerdere modules, die een dragergasscheidingscascade (23) vormen, waarbij de module van de dragergasscheidingscascade en de modules (12 ) van het deel in de verrijkte zijde van de positie waar het mengsel wordt afgevoerd en het procesgas wordt teruggevoerd, alle van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn en door alle nagenoeg dezelfde molaire stromingssnelheid van het gas optreedt.

10. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door het aan het produkteinde van de cascade afvoeren van gas uit de cascade en het scheiden hiervan in dragergas en procesgas, waarbij een deel van het gescheiden procesgas als verrijkt produkt wordt afgevoerd en het resterende deel wordt teruggevoerd naar het produkteinde van de cascade en het gescheiden dragergas (24·) wordt teruggevoerd naar het strippereinde van de cascade, waarbij de scheiding van dragergas van procesgas plaatsvindt in een groot aantal modules, dié een dragergasscheidingscascade (30) vormen en de modules van de dragergasscheidingscascade en de modules (12.8, 12 ) van de verrijkingssektie 8101918 -13- * aan het produkteinde van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en kon-struktie zijn en in elk nagenoeg dezelfde molaire stromingssnelheid van het gas optreedt.

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de komponenten van het procesgas van elkaar worden gescheiden door een isotopisch scheidingsproces.

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het procesgas een twee-komponentengas is, waarbij het dragergas een lager moleculair gewicht hezit dan een 'van dé'komponenten.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, 235 dat het procesgas bestaat uit een mengsel van uranium hexafluoride (ü235p^) en uranium^^ hexafluoride (U^®F^), terwijl het dragergas uit waterstof bestaat.

14. Gasscheidingscascade (10) voor het scheiden van een toegevoerd procesgas (14) dat uit verschillende komponenten bestaat in een produkt-gas ("P1'), dat verrijkt is ten opzichte van het toegevoerde procesgas wat betreft een gewenste komponent en een gestript gas ("S,r), dat verarmd is ten opzichte van het toegevoerde procesgas wat betreft de gewenste komponent, welke cascade meerdere modules (12) omvat, die elk een of meer gasscheidingselementen bevatten voor het scheiden van een stroom procesgas in een verrijkte stroom en een verarmde stroom, waarbij de modules achter elkaar zijn opgesteld vanaf het strippereinde (20) van de cascade tot het produkteinde (22) van de cascade, waarbij de cascade is voorzien van een uitlaat in zijn produkteinde voor een stroom verrijkt produkt ("P") en een uitlaat aan zijn stripeinde voor een stroom gestript produkt ("S"), alsmede een inlaat (14) voor toegevoerd procesgas tussen zijn einden, die het in een strippersektie (16) en een verrijkte sektie (18) verdeelt, waarbij de modules zodanig met elkaar zijn verbonden, dat elke moduul gas kan ontvangen van tenminste een andere moduul en/of de inlaat en gas kan afgeven aan tenminste een andere moduul en/of een van de uitlaten, waarbij de cascade is voorzien van scheidingsmiddelen (30) voor het dragergas die met het produkteinde zijn verbonden voor het afvoeren van een mengsel dragergas en procesgas uit het produkteinde van de cascade, voor het scheiden van dragergas van procesgas en voor het terugvoeren van gescheiden procesgas naar de cascade alsmede voor het circuleren van gescheiden dragergas (24) naar het strippereinde, en verder middelen aanwezig zijn voor het circuleren van gas tussen de modules, zodat er een netto stroming dragergas vanaf het strippereinde van de cascade naar het produkteinde van de cascade optreedt en een netto stroming procesgas vanaf de inlaat naar de uitlaten, 8101918 * -te· t . -14- welke cascade het kenmerk heeft, dat deze is voorzien van meerdere modules (12) met nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie en dat de middelen voor het circuleren van het gas zodanig zijn opgesteld en ge-konstrueerd, dat gas elk van de meerdere modules zodanig binnentreedt en zodanig verlaat, dat er een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid is van gas in elke richting in de cascade door elk van de genoemde modules met dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie, en zodanig dat het deel van het dragergas ten opzichte van het procesgas progressief toeneemt vanaf de inlaat naar de uitlaat voor het verrijkte produkt en vanaf de inlaat naar de uitlaat voor het gestripte produkt.

15. Cascade volgens conclusie 14, m e t het kenmerk, dat alle modules (12) van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaciteit en konstruktie zijn.

16. Cascade volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat deze is onderverdeeld in verschillende delen, waarbij alle modules (12 , of 12 ) van elk deel nagenoeg gelijke afmetingen, kapaciteit en konstruktie bezitten en verschillen in afmetingen, kapaciteit en konstruktie van de modules van het andere deel of de andere delen, waarbij de middelen voor het circuleren van het gas zodanig zijn opgesteld en gekonstrueerd, dat tijdens gebruik een nagenoeg konstante molaire stromingssnelheid van het gas in elke richting door de cascade kan worden verkregen door elke moduul van elk deel, welke molaire stromingssnelheid door de modules van elk deel verschilt van de molaire stromingssnelheid door de modules van de andere delen of het andere deel.

17. Cascade volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat deze is onderverdeeld in twee delen, waarbij een deel de strippersektie van de cascade omvat en een deel van de verrijkte sektie, terwijl het andere deel het resterende deel van de verrijkte sektie omvat.

18. Cascade volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat deze is voorzien van scheidingsmiddelen (32) voor het afvoeren van een mengsel dragergas en procesgas tussen elk paar aan elkaar grenzende delen en voor het scheiden van het gas in procesgas en dragergas, waarbij de scheidingsmiddelen zodanig zijn opgesteld, dat het gescheiden procesgas wordt teruggevoerd naar de cascade tussen de genoemde delen en het gescheiden dragergas (24) naar het strippereinde stroomt.

19. Cascade volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de scheidingsmiddelen bestaan uit meerdere modules, die een dragergas-scheidingscascade (32) vormen, waarbij de modules van de dragergasschei-dingscascade en de modules (12 ) van het deel aan de verrijkte zijde van de positie waar het mengsel wordt afgevoerd en het procesgas wordt 8101918 -15- teruggevoerd alle nagenoeg van dezelfde afmetingen, kapaeiteit en konstruk-tie zijn.

20. Cascade volgens een van de conclusies 14· tot 19, met het kenmerk, dat de scheidingsmiddelen (30) die met het produkteinde van de cascade zijn verbonden bestaan uit meerdere modules die een drager-gasscheidingscascade (30) vormen, waarbij de modules van de dragergas-scheidingscascade en de modules (12.8 of 12. ) van de verrijkte sektie aan het produkteinde alle van nagenoeg dezelfde afmetingen, kapaeiteit en konstruktie zijn. mmmmm 8101918