RO129778A2

RO129778A2 - Instalaţie optimizată pentru producerea apei sărăcite în deuteriu

Info

Publication number: RO129778A2
Application number: ROA201101446A
Authority: RO
Inventors: Cristian Mladin; Ioan Ştefănescu; Ovidiu Sorin Ferdes; Cornelia Croitoru; Nadia Păun; Constantin Ciortea; Dan Mocanu; Gheorghe Titescu
Original assignee: Mecro System Srl
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-09-30
Also published as: RO129778B9; RO129778B1

Abstract

Invenţia se referă la o instalaţie optimizată pentru producerea în regim continuu a apei sărăcite în deuteriu, cu concentraţie 25 ± 5 ppm D/(D+H), şi a derivaţilor cu concentraţii de 60 ± 5 ppm D(D+H), 100 ± 5 ppm D(D+H), fără a se limita doar la aceştia. Instalaţia conform invenţiei este constituită dintr-o coloană () de distilare izotopică cu o singură zonă de epuizare izotopică, cu un volum minim de umplutură ordonată (), respectând relaţia dV/dC=0, unde Veste volumul umpluturii ordonate, iar Ceste cifra de reflux, asigurând o suprafaţă mare de contact între faza lichidă descendentă şi faza ascendentă de vapori, pentru realizarea schimbului izotopic între cele două faze.

Description

Invenția se referă la: o instalație optimizată pentru producerea în regim continuu a apei sărăcite în deuteriu, cu concentrație 25±5 ppm D/(D+H), și a derivaților cu concentrații de60+5 ppm D(D+H), 100±5 ppm D(D+H), fără a se limita doar la aceștia.instalațra conform invenției este constituită dintr-o coloană (CL) de distilare izotopică cu o singură zonă de epuizare izotopică, cu un Volum minim de umplutură ordonată (UO), respectând relația dV_u0/dC_R=0, unde V_uo este volumul umpluturii ordonate, iar C_R este cifra de reflux, asigurând o suprafață mare de contact între faza lichidă descendentă și faza ascendentă de vapori, pentru realizarea schimbului izotopic între cele două faze.

Revendicări: 4

Figuri: 1

i....,..44...îAȚ·' îx'.aIw	} : $
î ș.........	i
\|T’ ++>		....X...
j—*·	.........* s
-țț		A.
4	II »

Cu începere de la dată publicăriicereriîde brevet, cererea asigură, în mod provizoriu, Solicitantului, protecția conferită potrivit dispozițiilor art.32 din Legea nr:64/1991, cu excepția cazurilor în care cererea de brevet de invenție a fost respinsă, retrasă sau consideratăca fiind retrasă, întinderea protecției conferite de cererea de brevet de inven țieeste determinată de revendicările conținute în cererea publicată în conformitate cu art.23 alin.(i) - (3).

OFICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCij

I Cerere de brevet de invenție ]

INSTALAȚIE OPTIMIZATA PENTRU PRODUCEREA APEI SĂRĂCITE ÎN DEUTERIU

Invenția se referă la o instalație optimizata pentru producerea in regim continuu a apei sărăcite în deuteriu cu concentrație 25 ± 5 ppm D/(D+H) si a derivaților cu concentrații de 60+ 5 ppm D/(D+H), 80+ 5 ppm D/(D+H), 100+ 5 ppm D/(D+H), fara a se limita doar la aceștia.

Sunt cunoscute instalațiile pentru obținerea apei sărăcite în deuteriu în cadrul cărora sunt aplicate procedeele prezentate in brevetul de invenție RO 112422, care au în alcătuire o coloană de distilare, în care este dispusă deasupra unui colector de lichid o umplutură ordonată, la baza coloanei fiind montat un fierbător pelicular încălzit cu abur, racordat la un vas de alimentare cu nivel constant prin intermediul unei conducte, având montate în cuprins un debitmetru, un robinet de reglare și respectiv un recuperator de căldură, colectorul de lichid fiind în legătură, prin intermediul unei alte conducte, în al cărui cuprins sunt montate un robinet, recuperatorul de căldură și un alt debitmetru, cu un vas de colectare, coloana fiind la partea sa superioară în comunicare cu o pompă de vid, prin intermediul unei alte conducte în cuprinsul căreia sunt montate în serie două condensatoare și respectiv un robinet, aceste condensatoare fiind racordate, cu ajutorul unei alte conducte, având montate în cuprins un debitmetru și un schimbător de căldură, încălzit cu abur, cu partea superioară a coloanei, de această ultimă conductă fiind racordată o alta conductă, în cuprinsul căreia sunt montate un robinet și un debitmetru, care este în comunicare cu un alt vas de colectare, care la rândul lui împreună cu celălalt vas de colectare este racordat la pompa de vid. Dezavantajele acestor instalații constau în aceea că au o capacitate relativ mică, iar transpunerea la scara mare de producție, provoacă o amplificare in funcționare a perturbatiilor hidrodinamice, cu efecte defavorabile asupra capacitatii de producție sau asupra calitatii produsului.

Sunt cunoscute instalațiile de obținere a apei ușoare prin aplicarea procedeelor prezentate în brevetul de invenție RO 115148 care au în componență trei coloane de distilare montate în serie ale căror înălțimi sunt egale între ele. care conțin fiecare câte o umplutură ordonată, prima coloană care are un diametru mai mare decât a celorlalte două coloane care au diametre egale între ele fiind prevăzută cu mai multe puncte de alimentare, decalate între ele pe verticală, la baza primei și ultimei coloane fiind amplasat câte un fierbător care asigură fluxul ascendent de vatfcri la debite constante, la

^-2011-01446-2 2 -12- 2011 vârful primei coloane fiind amplasate două condensatoare, două vase tampon, un vas de reflux și o pompă de vid, asigurându-se astfel refluxul introdus în prima coloană, o parte din reflux fiind extrasă ca produs sub formă de apă ușoară, în timp ce în celelalte două coloane fluxul de lichid se concentrează în deuteriu, o parte din acesta fiind extras din refularea unei pompe pentru apă grea. Dezavantajele acestor instalații constau în aceea că au dimensiuni foarte mari, controlul și reglarea diferiților parametri caracteristici unui regim optim de obținere simultană la capetele coloanelor a celor două produse de interes sunt relativ greu de realizat, datorita sensibilității sistemului la perurbatiile determinate de variațiile parametrilor de lucru. Iar după perturbații se oprește producția, fiind necesare perioade de timp relativ mari de revenire la concentrația dorita de ordinul a zecilor de ore, care impun consumuri specifice mari. Totodată exista pericolul contaminării produsului apa ușoara cu apa grea.

Sunt cunoscute instalațiile pentru obținerea apei sărăcite în deuteriu în cadrul cărora sunt aplicate procedeele prezentate in brevetul de invenție RO 121638. care cuprinde un subansamblu de deionizare și de purificare, aflat în comunicare printr-o conductă cu o sursă de apă potabilă și printr-o altă conductă, având montat în cuprins un debitmetru cu reglare automată a debitului, cu o coloană de distilare izotopică având niște zone de blaz și respectiv de vârf, în apropierea zonei de blaz fiind plasat un fierbător cu abur, racordat prin intermediul unei conducte de alimentare cu coloana în partea superioară a zonei de blaz, inferior în dreptul zonei de blaz de coloană fiind racordată o conductă de evacuare inferioară, având montate în cuprins un robinet și un debitmetru cu reglare automată a debitului și fiind în legătură cu un colector de apă îmbogățită în deuteriu, în amonte de robinet conducta fiind în comunicare cu o conductă racordată inferior la fierbătorul de abur, superior de coloană, în dreptul zonei de vârf, fiind racordată o conductă având montat în cuprins un manovacuumetru, aflată în legătură cu o rampă de realizare a unei depresiuni prestabilite în zona de vârf, fluxul de vapori fiind dirijat din zona de vârf a coloanei printr-o conductă de evacuare superioară într-un condensator primar montat în serie cu un condensator secundar, prin ambele condensatoare circulând apa de răcire vehiculată prin niște conducte, anterioară, intermediară și respectiv posterioară, condensatorul primar fiind în legătură prin intermediul unei conducte cu un vas de reflux la care sunt racordate o conductă inferioară, aflată în comunicare cu aspirația unei pompe centrifuge care printr-o conductă de împingere având montat în cupjips un debitmetru vehiculează / Ά Λ _

- 2 c “ ? ο 1 1 - Ο 14 4 6 - ’

2 *12- 2011

6refluxul de lichid până în zona de vârf a coloanei, și respectiv o cc nductă de colectare la care este conectată o conductă de capăt și în cuprinsul căreia sunt montate un robinet și un debitmetru cu reglare automată a debitului. Fierbătorul cu abur este în legătură pr n intermediul unei conducte cu partea inferioară a unei zone de concentrare inferioară a unei umpluturi care mai conține o zonă de epuizare superioară, la intersecția dintre aceste zone fiind racordată la coloana de distilare izotopică. Dezavantajele acestor instalații constau în aceea că au o capacitatea de producție necorelata cu volumul instalației, respectiv cu volumul de umplutura, care reprezintă o pondere importanta in costul de investiție.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei instalații optimizata dimensional pentru desfasurarea procedeului de obținere a apei sărăcite in deuteriu în flux continuu, sub vid, avand ca criteriu volumul minim de umplutura cu eficienta maxima si cu consumurile specifice reduse.

Invenția înlătură dezavantajele arătate mai înainte prin aceea ca are o singura coloana de distilare, care prezintă o singura zona de epuizare izotopică, constituita dintr-un volum minim, bine determinat de umputura ordonata.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a unei instalații, în legătură cu figura, care reprezintă schema tehnologica a unei instalații optimizate pentru producerea apei sărăcite in deuteriu.

Instalația, conform invenției, este constituita dintr-o coloana de distilare izotopică (CL), care prezintă o singura zona de epuizare izotopică, constituita dintr-un volum minim, bine determinat de umputura ordonata (UO), astfel incat sa fie valabila relația dVuo/dC_R ~ O, unde Vuo este volumul umpluturii ordonate, Cr este cifra de reflux.

Blazul coloanei CL arc o legătură cu un fierbator SI la care este conectata linia de alimentare F si o legătură cu pompa de evacuare deseu PD. Linia de alimentare F este constituita dintr-o instalație automatizata de demineralizare cu osmoza inversa ID, care primește apa potabila pe care o purifica si o stocheza intr-un vas de stocare a apei demineralizate VI, din care se continua cu o conducta pe care sunt montate un robinet Rl si un rotametru Dl spre schimbătorul de căldură S, care are rol de încălzire a apei de alimentare F, cu condens de din fierbătorul SI.

Fierbătorul SI produce vaporizarea lichidului din blazul coloanei CL si a apei de alimentare F, cu intrare in blazul coloanei sub umplutura ordonata UO, fluxul de vapori Vacirculând ascendent

α- 2 Ο 1 1- ο 1 4 4 ^b - 2 2 -12- 2011 prin aceasta spre vârful coloanei, de unde vaporii sunt dirijați si condensați in condensatorul primar S2, răcit cu agent de răcire asigurat de turnul de răcire TR, avand o capacitate de condensare de peste 98 % din vapori, si care are legătură cu condensatorul secundar $3, care este răcit cu agent răcire asigurat de un Chiller CH, cu rol de condensare a urmelor de vapori. Condensatoarele S2 si S3 au legătură cu vasul de reflux V2. iar condensatorul S3 mai are legătură spre un compresor de vid CV, prin intermediul trapei de vid TR] si a unui vas tampon V4.

Vasul de reflux V2 are legătura cu vasul de stocare produs apa sărăcită in deuteriu V3, pe conducta existând un robinet R6 si un rotametu D2 pentru reglare si control al debitului de produs P. care se extrage la o concentrație stabilita, de regula 25 ± 5 ppm D/(D+H) si o legătură spre vârful coloanei CL pentru returnare a restului de condens pe conducta existând robinetul R5 si rotametrul D3 pentru controlul debitului de reflux L, care cade descendent prin stratul de umplutura UO in contracurent cu vaporii V. Surplusul de apa din instalație se scoate din blazul coloanei cu pompa PD, iar debitul de deseu W se poate regla cu rotametrul D4.

Instalația mai conține doua bucle de reglare automata, una pentru reglarea nivelului in blazul coloanei constituita din regulatorul de nivel LRC si ventilul de reglare VRl, care poate lucra in cascada cu regulatorul de temperatura TRC, si cea de-a doua pentru reglarea vidului la vârful coloanei CL constituita din regulatorul de presiune PRC2 si ventilul de reglare VR2.

Umplutura ordonata UO are rolul de element de contact intre faza lichida descendenta L si laza ascendenta de vapori V, asigurând o suprafața totala de contact de min. 700 nf/m^J si produce o creștere a eficientei de schimb izotopic intre cele doua faze. Relațiile volumice intre fluxurile controlate si măsurate sunt L/P = 22, iar V = P + L - L - W + F.

Claims

REVENDICĂRI

1. Instalație optimizata pentru producerea a apei sărăcite în deuterium, in regim continuu, cu concentrație 25 i 5 ppm D/(D+H) si a derivatilor cu concentrații de 60± 5 ppm D/(D+H), 80± 5 ppm D/(D+H). 1OO± 5 ppm D/(D+H), fara a se limita doar la aceștia, caracterizată prin aceea că este constituita dintr-o coloana de distilare izotopica (CL), care prezintă o singura zona de epuizare izotopica, constituita dintr-un volum minim, bine determinat de umputura ordonata (UO). astfel incat sa fie valabila relația dV^c/dCR = 0. unde V_i)O este volumul umpluturii ordonate. Cr este cifra de reflux.
2. Instalație, conform revendicării 1, caracterizata prin aceea ca blazul coloanei CL are o legătură cu un fierbator SI la care este conectata linia de alimentare F constituita dintr-o instalație automatizata de demineralizare cu osmoza inversa ID, care primește apa potabila pe care o purifica si o stocheza intr-un vas de stocare a apei demineralizate V1, din care se continua cu o conducta pe care sunt montate un robinet Rl si un rotametru Dl spre schimbătorul de căldură S, care are rol de încălzire a apei de alimentare F, cu condens de din fierbatorul SI, fierbator care produce vaporizarea lichidului din blazul coloanei CL si a apei de alimentare F, cu intrare in blazul coloanei sub umplutura ordonata UO, fluxul de vapori V, circulând ascendent prin aceasta spre vârful coloanei, de unde vaporii sunt dirijați si condensați in condensatorul primar S2. răcit cu agent de răcire asigurat de tumul de răcire TR, avand o capacitate de condensare de peste 98 % din vapori, si care are legătură cu condensatorul secundar S3, care este răcit cu agent răcire asigurat de un Chiller CH, cu rol de condensare a urmelor de vapori; condensatoarele S2 si S3 au legătură cu vasul de reflux V2, iar condensatorul S3 mai are legătură spre un compresor de vid CV, prin intermediul trapei de vid TR1 si a unui vas tampon V4; vasul de reflux V2 are legătură cu vasul de stocare produs apa sărăcită in deuteriu V3, pe conducta existând un robinet R6 si un rotametu D2 pentru reglare si control al debitului de produs P. care se extrage la o concentrație stabilita, de regula 25 ± 5 ppm D/(D+H) si o legătură spre vârful coloanei CL pentru retumare a restului de condens pe conducta existând robinetul R5 si rotametrul D3 pentru controlul debitului de reflux L, care cade descendent prin stratul de umplutura UO in contracurent cu vaporii V. iar surplusul de apa din instalație se scoate din blazul coloanei cu pompa PD. iar debitul de deseu W se poate regla cu rotametrul D4.

....... v · v flp 2 O 1 i - o 1 4 4 6 - 2 2 -12- Itn
3. Instalație, conform revendicării 1. caracterizata prin aceea ca conține doua bucle de reglare automata, una pentru reglarea nivelului in blazul coloanei constituita din regulatorul de nivel LRC si ventilul de reglare VR1. care poate lucra in cascada cu regulatorul de temperatura TRC, si cea de-a doua pentru reglarea vidului la vârful coloanei CL constituita din regulatorul de presiune PRC2 si ventilul de reglare VR2.
4. Instalație, conform revendicării I, caracterizata prin aceea ca umplutura ordonata UO are rolul de element de contact intre faza lichida descendenta L si fluxul ascendent de vapori V, asigurând o suprafața totala de contact de min. 700 m²/m³ iar relațiile volumice intre fluxurile controlate si măsurate sunt L/P = 22, iar V = P + L - L - W + F.