RU2069166C1 - Device for separation of isotopes - Google Patents

Device for separation of isotopes Download PDF

Info

Publication number
RU2069166C1
RU2069166C1 SU5040869A RU2069166C1 RU 2069166 C1 RU2069166 C1 RU 2069166C1 SU 5040869 A SU5040869 A SU 5040869A RU 2069166 C1 RU2069166 C1 RU 2069166C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grooves
bores
communication
contact sections
sections
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Н. Перевезенцев
Б.М. Андреев
И.Л. Селиваненко
Original Assignee
ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ Александр Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ Александр Николаевич filed Critical ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ Александр Николаевич
Priority to SU5040869 priority Critical patent/RU2069166C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2069166C1 publication Critical patent/RU2069166C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

FIELD: devices for separation of isotopes. SUBSTANCE: sectionalized column for separation of isotopes with phase flow reversal units made in form of contact sections located in series, reagent inlet and outlet pipe lines, common shut-off distributing unit which includes plug cock or two cylindrical plates located one above other; one plate is rotatable about axis. Provided in body of shut-off distributing unit are through holes to bring its internal surfaces in communication with contact sections and pipe lines. Provided on inner surface of member of shut-off distributing unit communicated with pipe lines are bores to bring outlet of previous contact section in communication with inlet of next section; their number is $$$, where Y is number of contact sections and N is number of sections in phase flow reversal zones. Above-mentioned bores may be made in body of member and may be brought in communication with its inner surface by means of additional passages. Provided on inner surfaces of plug cock components are segment bores located in planes parallel to each other and perpendicularly to axis of rotation; bores which are located in one plane are brought in communication with inlets of contact sections and those which are located in other plane are brought in communication with outlets of contact sections; length of these bores is proportional to diameter of respective circle. Inner surfaces of cylindrical plates have segment bores over two concentric circles; those which are located on circle of one diameter are brought in communication with inlets of contact sections and those located on circle of other diameter are brought in communication with their outlets; length of these bores proportional to diameter of respective circle. Number of segments bores on surface of member of shut-off distributing unit brought in communication with contact sections is equal to number of sections; number of segment bores in other member is determined from condition that $$$; some bores are brought in communication with reagent inlet and outlet pipe lines via through holes in body of member and other bores located near them on one circle whose number is equal to $$$ are brought in communication with bores on other circle by means of additional bores located on surface and shortest distance between segment bores on two circles or made in body of member brought in communication with its inner surface through additional passages for connecting the inlet and outlet of nearest contact sections. EFFECT: enhanced efficiency. 8 cl, 7 dwg, 5 ap

Description

Изобретение относится к области устройств для разделения веществ, в частности к устройствам для разделения изотопов. The invention relates to the field of devices for the separation of substances, in particular to devices for the separation of isotopes.

Известна установка для разделения изотопов, включающая адсорберы, нагреватели, трубопроводы, соединяющие адсорберы и вентиль ввода разделяемой смеси (см. Авторское свидетельство СССР N 540535, кл. В 01 D 59/00, 1976, непубликуемое). Known installation for the separation of isotopes, including adsorbers, heaters, pipelines connecting the adsorbers and the input valve of the shared mixture (see USSR author's certificate N 540535, CL 01 D 59/00, 1976, unpublished).

Недостаток установки заключается в том, что относительный противоток участвующих в процессе разделения фаз достигается за счет периодического перемещения нагревателей от адсорбера к десорберу вручную. The disadvantage of the installation is that the relative countercurrent of the phases involved in the separation process is achieved by periodically moving the heaters from the adsorber to the stripper manually.

Известно также устройство для разделения изотопов, включающее санкционированную колонну, нагреватель, трубопроводы, соединяющие секционированную колонну и вентиль ввода смеси, в котором каждая контактная секция снабжена двумя запорными кранами и шлифовальными разъемами для соединения контактных секций между собой (Журнал физической химии, 1982, т. 56, N 2, с. 349 352, прототип). A device for separating isotopes is also known, including an authorized column, a heater, pipelines connecting a sectioned column and a mixture inlet valve, in which each contact section is equipped with two shut-off valves and grinding sockets for connecting the contact sections to each other (Journal of Physical Chemistry, 1982, vol. 56, No. 2, p. 349 352, prototype).

Основным недостатком этого устройства является недостаточно высокие степень разделения и производительность (отбор продукта производится периодически один раз в течение нескольких полных циклов после полного заполнения адсорбера продуктом). The main disadvantage of this device is the insufficiently high degree of separation and productivity (product selection is carried out periodically once for several complete cycles after the adsorber is completely filled with product).

Задачей, положенной в основу изобретения, является создание аппаратуры для разделения изотопов, позволяющей обеспечить высокую степень разделения, высокую производительность, а также компактность оборудования и возможность его работы в автоматическом режиме. The task underlying the invention is the creation of equipment for the separation of isotopes, which allows for a high degree of separation, high productivity, as well as compact equipment and the possibility of its operation in automatic mode.

Поставленная задача решается устройством для разделения изотопов, включающим секционированную колонну с узлами обращения потоков фаз, выполненных в виде последовательно расположенных контактных секций, а также трубопроводы для ввода и вывода реагентов. Устройство дополнительно оборудовано единым запорно-распределительным узлом, включающим пробочный кран или две цилиндрических пластины, расположенные соосно одна над другой, одна из которых установлена с возможностью вращения относительно оси, причем в теле элементов запорно-распределительного узла выполнены сквозные каналы для сообщения внутренних поверхностей указанного узла с подсоединенными к нему контактными секциями и трубопроводами. The problem is solved by a device for the separation of isotopes, including a partitioned column with nodes for reversing the flow of phases, made in the form of successively arranged contact sections, as well as pipelines for input and output of reagents. The device is additionally equipped with a single locking and distributing unit, including a plug valve or two cylindrical plates located coaxially one above the other, one of which is mounted for rotation about an axis, and through channels are made in the body of the elements of the locking and distributing unit to communicate the internal surfaces of the specified unit with contact sections and pipelines connected to it.

На внутренней поверхности элемента запорно-распределительного узла, сообщающегося с трубопроводами ввода и вывода реагентов, выполнены проточки для сообщения выхода предыдущей контактной секции с входом следующей, причем число указанных проточек определяется из условия X≅Y N 1, где Х - число проточек, Y число контактных секций, N число секций в зонах обращения потоков фаз. Проточка по поверхности могут быть заменены проточками в теле запорно-распределительного элемента, которые сообщены с его внутренней поверхностью дополнительными каналами. Grooves are made on the inner surface of the element of the locking and distribution unit in communication with the input and output pipelines of the reagents to inform the output of the previous contact section with the input of the next, and the number of indicated grooves is determined from condition X≅YN 1, where X is the number of grooves, Y is the number of contact sections, N the number of sections in the zones of circulation of phase flows. The groove on the surface can be replaced by grooves in the body of the locking and distribution element, which are connected with its inner surface by additional channels.

На внутренних поверхностях элементов рабочего крана выполнены сегментные проточки в плоскостях, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно оси вращения, причем проточки, расположенные в одной плоскости, сообщаются со входами контактных секций, а проточки в другой плоскости сообщаются с выходами указанных секций, и длина указанных проточек пропорциональна диаметру соответствующей окружности. On the inner surfaces of the working crane elements, segmented grooves are made in planes parallel to each other and perpendicular to the axis of rotation, moreover, grooves located in one plane communicate with the inputs of the contact sections, and grooves in the other plane communicate with the outputs of the indicated sections, and the length of these grooves proportional to the diameter of the corresponding circle.

На внутренних поверхностях цилиндрических пластин выполнены сегментные проточки по концентрическим окружностям с двумя диаметрами, причем проточки, расположенные на окружности одного диаметра, сообщаются с входами контактных секций, а проточки, расположенные на окружности другого диаметра, сообщаются с выходами указанных секций, и длина указанных проточек пропорциональна диаметру соответствующей окружности. On the inner surfaces of the cylindrical plates, segmental grooves are made in concentric circles with two diameters, moreover, grooves located on the circumference of one diameter communicate with the inputs of the contact sections, and grooves located on the circumference of another diameter communicate with the outputs of these sections, and the length of these grooves is proportional the diameter of the corresponding circle.

Число сегментных проточек на поверхности элемента запорно-распределительного узла, сообщенного с контактными секциями, равно числу подсоединенных к нему контактных секций, а число проточек в другом элементе, сообщенном с трубопроводами ввода и вывода реагентов, определяется из условия Х ≅ Y 1, и одни из них соединены через сквозные каналы в теле элемента с трубопроводами ввода и вывода реагентов, а другие, рядом расположенные по одной окружности проточки, число которых определяется из условия X ≅ Y N 1, соединены с проточками на другой окружности. Проточки, соединяющие проточки на двух окружностях, выполнены по поверхности или в теле элемента запорно-распределительного узла и по кратчайшему расстоянию. Проточки, выполненные в теле, имеют выходы на внутреннюю поверхность запорно-распределительного узла через дополнительные каналы, соединяющие вход и выход рядом расположенных секций. The number of segment grooves on the surface of the element of the locking and distribution unit in communication with the contact sections is equal to the number of contact sections connected to it, and the number of grooves in another element communicated with the pipelines for input and output of reagents is determined from the condition X ≅ Y 1, and one of they are connected through the through channels in the element’s body with reagent input and output pipelines, and others, adjacent to one side of the groove, the number of which is determined from the condition X определяется YN 1, are connected to the grooves on the other nosti. The grooves connecting the grooves on two circles are made on the surface or in the body of the element of the locking and distribution unit and at the shortest distance. The grooves made in the body have exits to the inner surface of the locking and distribution unit through additional channels connecting the input and output of adjacent sections.

Преимуществом предлагаемого изобретения является обеспечение выходной степени разделения и высокой производительности при компактном устройстве для разделения изотопов и возможности его работы в автоматическом режиме. An advantage of the invention is to provide an output degree of separation and high performance with a compact device for the separation of isotopes and the possibility of its operation in automatic mode.

Конструктивной особенностью заявленного устройства является наличие единого для всех контактных секций запорно-распpеделительного узла, который позволяет проводить распределение непрерывно и в автоматическом режиме. A design feature of the claimed device is the presence of a common locking and distribution unit for all contact sections, which allows distribution to be carried out continuously and automatically.

Устройство для разделения изотопов являются компактными, имеет низкое энергетическое потребление м большой ресурс непрерывной работы. Устройство может быть создано на основе отдельных блоков и позволяет останавливать, прерывать и вновь начинать процесс разделения без использования дополнительного оборудования. The device for separating isotopes is compact, has a low energy consumption and a large resource of continuous operation. The device can be created on the basis of individual blocks and allows you to stop, interrupt and restart the process of separation without the use of additional equipment.

Возможность реализации изобретения подтверждается следующими конкретными вариантами его использования. The possibility of implementing the invention is confirmed by the following specific options for its use.

На фиг. 1 3 представлен общий вид устройства для разделения изотопов, возможные варианты расположения проточек на внутренних поверхностях запорно-распределительного узла и схема устройства для пояснения принципа его работы. In FIG. 1 3 presents a General view of the device for the separation of isotopes, the possible location of the grooves on the inner surfaces of the shut-off and distribution unit and the device diagram to explain the principle of its operation.

На фиг. 4 7 представлены общий вид устройства для разделения изотопов, в котором запорно-распределительный узел выполнен в виде пластин, и сечения А-А, Б-Б и В-В, поясняющие принцип его работы. In FIG. 4 to 7 are a general view of the device for separating isotopes in which the locking and distribution unit is made in the form of plates, and sections A-A, B-B and B-B explaining the principle of its operation.

Пример 1. Example 1

На фиг. 1 3 изображены общий установки, возможные варианты расположения проточек на внутренней поверхности муфты и схема устройства для пояснения принципа его работы. In FIG. 1 3 shows the general installation, possible options for the location of the grooves on the inner surface of the coupling and a diagram of the device to explain the principle of its operation.

На фиг. 1 показан общий вид установки. Она состоит из запорно-распределительного узла в виде пробочного крана, имеющего неподвижную муфту 1, в которой на внутренней поверхности выполнены проточки 2, подвижную пробку 3 с каналами 4, к которой жестко подсоединены контактные секции. In FIG. 1 shows a general view of the installation. It consists of a locking and distribution unit in the form of a plug valve having a fixed sleeve 1, in which grooves 2 are made on the inner surface, a movable plug 3 with channels 4, to which the contact sections are rigidly connected.

Перемещение контактных секций относительно теплонагревающего элемента 5 и охлаждающего элемента (ванны) 6 с термостатирующей жидкостью происходит путем поворота пробки на угол, равный 360 /Y, где Y число секций колонны. Перед началом поворота пробки платформа 7 с теплонагревающим элементом 5 и охлаждающим элементом 6 опускается, а после завершения поворота поднимается. Таким образом, через теплонагревающий элемент и охлаждающий элемент последовательно проходят все секции 8 колонны. The movement of the contact sections relative to the heating element 5 and the cooling element (bath) 6 with thermostatic liquid occurs by rotating the plug by an angle equal to 360 / Y, where Y is the number of column sections. Before starting the rotation of the cork, the platform 7 with the heating element 5 and the cooling element 6 is lowered, and after the completion of the rotation rises. Thus, through the heating element and the cooling element all sections 8 of the column pass sequentially.

Возможные варианты проточек на внутренней поверхности муфты показаны на фиг. 2. Possible grooves on the inner surface of the coupling are shown in FIG. 2.

Схема установки изображена на фиг.3. В зоне десорбции контактная секция 19 с сорбентом находится в нагревающем элементе (поз. 5 на фиг. 1) при температуре, достаточной для полной десорбции, газа и сорбента. Газ, выделившийся из сорбента, удаляется по трубопроводу 20. При выходе контактной секции из зоны десорбции находящийся в ней сорбент свободен от газа. После поступления этой контактной секции в зону сорбции (поз. 6 на фиг. 1), находящуюся при рабочей температуре, начинается заполнение сорбента газом, выходящим из контактной секции 9 в зоне разделения. The installation diagram is shown in figure 3. In the desorption zone, the contact section 19 with the sorbent is located in the heating element (item 5 in Fig. 1) at a temperature sufficient for complete desorption of gas and sorbent. The gas released from the sorbent is removed through line 20. When the contact section exits the desorption zone, the sorbent in it is free of gas. After this contact section arrives at the sorption zone (pos. 6 in Fig. 1) at the operating temperature, the sorbent is filled with gas leaving the contact section 9 in the separation zone.

Питающий поток газа по трубопроводу 21 подается в контактные секции 18 - 9, находящиеся в зоне разделения также при рабочей температуре, а затем, выходя из контактной секции 9, по трубопроводам 22, 23 подается в контактную секцию 8 зоны сорбции. The feed gas stream through a pipe 21 is supplied to the contact sections 18 - 9, located in the separation zone also at the operating temperature, and then, leaving the contact section 9, through pipelines 22, 23 is supplied to the contact section 8 of the sorption zone.

Рабочие температуры поддерживаются термостатирующей жидкостью, циркулирующей в охлаждающем элементе 6. Секции последовательно проходят зоны сорбции, разделения, десорбции. При этом питающий поток подается по трубопроводу 21, а потоки обогащенного и обедненного целевым продуктом газа выводится по трубопроводам 22, 20 и 24 практически непрерывно, т. к. длительность поворота пробки на угол 360o/Y много меньше времени покоя пробки между двумя поворотами.Operating temperatures are maintained by a thermostatic fluid circulating in the cooling element 6. Sections successively pass through sorption, separation, and desorption zones. In this case, the feed stream is supplied through pipeline 21, and the flows of gas enriched and depleted in the target product are discharged through pipelines 22, 20, and 24 almost continuously, since the turn time of the plug at an angle of 360 o / Y is much less than the rest time of the plug between two turns.

Описанный режим работы с сорбционным (верхним) узлом обращения потоков соответствует режиму работы устройства, выбранного в качестве прототипа. Кроме того, предлагаемое устройство без каких-либо принципиальных изменений может работать в режимах с десорбционным (нажимным) и с двумя (верхним и нижним) узлами обращения потоков. The described mode of operation with the sorption (upper) node of the circulation flows corresponds to the operating mode of the device selected as a prototype. In addition, the proposed device without any fundamental changes can work in modes with desorption (push) and with two (upper and lower) nodes of the flow.

В режиме с десорбционным узлом обращения потоков исходный газ по трубопроводам 25, 23 поступает в контактную секцию 8 зоны сорбции. При работе устройства эта контактная секция последовательно проходит через позиции 18 9 зоны разделения и попадает в зону десорбции 19. При температуре десорбции газ десорбируется из секции 19, по трубопроводу 21 направляется в контактную секцию 18 зоны разделения и проходит по системе проточек 2 и каналов 4 (на фиг. 1) через все контактные секции 18 9 находящиеся в зоне разделения, противоположном по отношению к перемещению сорбента в контактных секциях колонны, после чего газ, обедненный целевым изотопом, удаляется по трубопроводу 22, 24. In the mode with the desorption unit for circulating flows, the source gas through pipelines 25, 23 enters the contact section 8 of the sorption zone. When the device is operating, this contact section sequentially passes through the positions 18 9 of the separation zone and enters the desorption zone 19. At the desorption temperature, the gas is desorbed from section 19, is piped 21 to the contact section 18 of the separation zone and passes through the system of channels 2 and channels 4 ( in Fig. 1) through all the contact sections 18 9 located in the separation zone, opposite to the movement of the sorbent in the contact sections of the column, after which the gas depleted in the target isotope is removed through the pipe 22, 24.

Контактная секция 19, свободная от газа, из зоны десорбции попадает в зону сорбции 8 и насыщается исходным газом. The contact section 19, free from gas, from the desorption zone enters the sorption zone 8 and is saturated with the source gas.

Отбор продукта осуществляется из зоны десорбции по трубопроводу 20. The selection of the product is carried out from the desorption zone through the pipeline 20.

Режим с двумя узлами обращения потоков реализуется при работе без отбора продукта. Перед работой в безотборном режиме сорбент в контактных секциях 8, 9 18 насыщается исходным газом из баллона 26 по трубопроводам 21, 24, 23. После насыщения сорбента начинается работа устройства в безотборном режиме. С поворотом пробки на угол 360o/Y организуется противоток газа из сорбента, как описано выше; при этом контактные секции проходят последовательно зоны сорбции, разделения, десорбции, а газ, выходящий из зоны десорбции, по трубопроводам 20 и 21 попадает в секцию 18, проходит через контактные секции 18 9 и по трубопроводам 22, 23 направляется в зону сорбции 8, где насыщает сорбент, свободный от газа.The mode with two nodes of the circulation of flows is realized when working without product selection. Before operating in non-selective mode, the sorbent in the contact sections 8, 9 18 is saturated with the source gas from the cylinder 26 through pipelines 21, 24, 23. After saturation of the sorbent, the device starts operating in the non-selective mode. With the rotation of the plug through an angle of 360 o / Y, a counterflow of gas from the sorbent is organized, as described above; in this case, the contact sections pass successively the sorption, separation, and desorption zones, and the gas leaving the desorption zone, through pipelines 20 and 21, enters the section 18, passes through the contact sections 18 9 and goes through the pipelines 22, 23 to the sorption zone 8, where saturates a sorbent free of gas.

Проточки согласно изобретению могут быть выполнены, например, в варианте, представленном на фиг. 2. The grooves according to the invention can be made, for example, in the embodiment shown in FIG. 2.

Пример 2. Example 2

Работа предлагаемого устройства поясняется на схеме фиг.3. Перед началом работы устройства секции 9 18 и 8 из баллона 26 по трубопроводам 25, 21, 23 заполняются исходной смесью. При этом газ по трубопроводам подается к муфте 1 (на фиг. 1), в которой через каналы попадает в секции 8, 18. По системе проточек 2 и каналов 4 (на фиг.1) в пробке газ проходит через все секции 18
9 колонны, находящиеся в зоне разделения. После заполнения сорбента в секциях 9 18, 8 газом начинается работа устройства в режиме разделения изотопов.
The operation of the proposed device is illustrated in the diagram of figure 3. Before starting the operation of the device, sections 9 18 and 8 from the cylinder 26 through the pipelines 25, 21, 23 are filled with the initial mixture. In this case, gas is supplied through pipelines to the coupling 1 (in Fig. 1), in which it enters sections 8, 18 through the channels. Through the system of grooves 2 and channels 4 (in Fig. 1), gas passes through all sections 18 in the plug
9 columns located in the separation zone. After filling the sorbent in sections 9 to 18, 8 with gas, the device starts to work in isotope separation mode.

Пpобка 3 (на фиг.1) поворачивается под углом 360o/Y. В результате поворота секция 8, находившаяся в зоне сорбции, попадает в зону разделения, секция 18 из зоны разделения в зону десорбции, а секция 19 из зоны десорбции в зону сорбции.The sample 3 (in figure 1) is rotated at an angle of 360 o / Y. As a result of the rotation, section 8 located in the sorption zone enters the separation zone, section 18 from the separation zone to the desorption zone, and section 19 from the desorption zone to the sorption zone.

Пример 3. Example 3

На фиг. 4 изображена схема работы устройства для разделения изотопов, включающего колонну из двух секций и два узла обращения потоков фаз, с запорно-распределительным узлом в виде пластин, на фиг. 5 конструкция устройства (сечение А А фиг. 7), на фиг. 6 верхняя неподвижная пластина (сечение Б Б фиг. 5), на фиг. 7 нижняя пластина (сечение В В фиг. 5). In FIG. 4 shows a diagram of the operation of a device for separating isotopes, including a column of two sections and two nodes for reversing the flow of phases, with a locking distribution node in the form of plates, FIG. 5 design of the device (section A A of FIG. 7), FIG. 6 the upper fixed plate (section B B of FIG. 5), in FIG. 7 bottom plate (section B In FIG. 5).

Устройство для разделения изотопов включает массообменную колонну, состоящую из четырех последовательно соединенных секций 1а,б 4а,б (см. фиг. 4: пунктирной линией обозначены проточки и каналы во вращающейся пластине, направление вращения указано стрелкой, к которым подсоединены секции колонны 1а, б 4а,б). Цифрами с буквами обозначены входы и выходы секций (а вход, б выход). Непрерывной линией обозначены проточки и каналы в неподвижной пластине, а также проводимые к ней трубопроводы ввода и вывода потока газа. Каждая из четырех секций присоединяется к вращающейся пластине запорно-распределительного узла. В неподвижной верхней пластине сделаны каналы 5, 6, 7 для подвода внешних трубопроводов к секционированной колонне, а на внутренней поверхности пластины выполнены проточки 8, 9, 10, 11, 12, 13, которые в сочетании с проточками 14, 15, 16, 17, 18, 19 21 на нижней пластине позволяют соединять секции между собой и через каналы 5, 6, 7 с внешними трубопроводами ввода и вывода газа. Во вращающейся нижней пластине имеются каналы, которые соединяют проточки 14, 15, 16, 17, 18, 19 21 на внутренней поверхности пластины со входами и выходами секции колонны. В зависимости от режима работы секции разделение, десорбция, сорбция, она соединяется либо с соседней секцией через проточки 9 11 в верхней пластине, либо с внешним трубопроводом вывода газа 22 через канал 7 в верхней пластине, либо через канал 6 с трубопроводом 23, 24 подачи газа из секции 2, находящейся в режиме разделения, в секцию 3, находящуюся в режиме сорбции. The device for separating isotopes includes a mass transfer column consisting of four series-connected sections 1a, b 4a, b (see Fig. 4: the dashed line indicates the grooves and channels in the rotating plate, the direction of rotation is indicated by the arrow to which the sections of the column 1a, b are connected 4a, b). The numbers with letters indicate the inputs and outputs of the sections (a input, b output). The continuous line marks the grooves and channels in the fixed plate, as well as the gas inlet and outlet pipelines conducted to it. Each of the four sections is attached to the rotating plate of the locking and distribution unit. Channels 5, 6, 7 are made in the fixed upper plate for supplying external pipelines to the partitioned column, and grooves 8, 9, 10, 11, 12, 13 are made on the inner surface of the plate, which, in combination with grooves 14, 15, 16, 17 , 18, 19 21 on the bottom plate allow connecting sections to each other and through channels 5, 6, 7 with external gas inlet and outlet pipelines. In the rotating lower plate there are channels that connect the grooves 14, 15, 16, 17, 18, 19 21 on the inner surface of the plate with the inputs and outputs of the column section. Depending on the mode of operation of the section, separation, desorption, sorption, it is connected either to the neighboring section through grooves 9 11 in the upper plate, or to an external gas outlet pipe 22 through channel 7 in the upper plate, or through channel 6 with the supply pipe 23, 24 gas from section 2, which is in separation mode, to section 3, which is in sorption mode.

На схеме 4 секции 1, 2 находятся в режиме разделения изотопов, секция 3
в режиме сорбции, секция 4 в режиме десорбции газа. Трубопроводы 23 29 обеспечивают работу устройства в различных режимах, баллон 30 является источником водорода.
In scheme 4, sections 1, 2 are in isotope separation mode, section 3
in sorption mode, section 4 in gas desorption mode. Pipelines 23 29 provide the device in various modes, the cylinder 30 is a source of hydrogen.

Перемещение секций колонны относительно нагревателя 31 и емкости с термостатирующей жидкостью 32 (см. фиг. 5) происходит путем непрерывного вращения нижней пластины вокруг своей оси. Перед переходом секции из режима разделения в режим десорбции и из режима сорбции в режим разделения нагреватель 31 и емкость 32 опускаются, а после окончания перехода поднимаются. Таким образом через нагреватель 31 и емкость 32 последовательно проходят все секции колонны. The movement of the sections of the column relative to the heater 31 and the tank with thermostatic fluid 32 (see Fig. 5) occurs by continuous rotation of the lower plate around its axis. Before the section transitions from the separation mode to the desorption mode and from the sorption mode to the separation mode, the heater 31 and the container 32 are lowered, and after the transition is completed, they rise. Thus, through the heater 31 and the tank 32 all sections of the column pass sequentially.

Перед началом работы устройства секции 1 2 заполняются исходной смесью из баллона 30 по трубопроводам 25, 26 (фиг. 4). При этом газ по трубопроводам подается в верхней пластине, в которой через канал 5 попадает в проточку 8. Проходя проточку 8 и проточку 14 в нижней пластине, газ приходит на вход 1а секции 1. На выходе 16 секции 1 он попадает в проточку 15, из нее в проточки 9 11, 16 и поступает в секцию 2. После заполнения сорбента в секциях 1 2 газом начинается работа устройства в режиме разделения изотопов. Before starting operation of the device sections 1 2 are filled with the initial mixture from the cylinder 30 through pipelines 25, 26 (Fig. 4). In this case, gas is supplied through pipelines in the upper plate, in which through channel 5 it enters the groove 8. Passing groove 8 and groove 14 in the lower plate, the gas enters the input 1a of section 1. At the outlet 16 of section 1 it enters the groove 15, from it into the grooves 9 11, 16 and enters section 2. After filling the sorbent in sections 1 to 2 with gas, the device starts to work in isotope separation mode.

Нижняя пластина начинает вращаться. Газ, подаваемый на разделение, проходит секции 1, 2 и затем через проточки 17, 12, канал 6, трубопроводы 23, 24, канал 23 и проточки 34, 18 поступает на вход 3а секции 3, где поглощается сорбентом. Во все время пока проточка 8, 14, а также 15, 9 и 11, 16 налагаются друг на друга, газ может проходить секции 1, 2 и собираться в секции 3. При дальнейшем вращении нижней пластины наступает момент, когда указанные проточки перестают налагаться друг на друга, и секции становятся разъединенными. После некоторого времени вращения нижней пластины приводит к тому, что начинают накладываться друг на друга проточки 15, 13, а также 16, 8 и 21, 34. При этом секция 1 переходит в режим десорбции: попадает в нагреватель и из нее по каналу 7 и трубопроводам 27, 29 откачивается газ. Секция 4 переходит в режим сорбции: она попадает в емкость с термостатирующим раствором и в нее по проточкам 20, 12 каналу 6, трубопроводам 23, 24, каналу 33 и проточке 34 начинает поступать газ из секции 3. А секция 3 переходит в режим разделения и в нее приходит газ из секции 2. The bottom plate begins to rotate. The gas supplied to the separation passes through sections 1, 2 and then through the grooves 17, 12, channel 6, pipelines 23, 24, channel 23 and grooves 34, 18 enter the input 3a of section 3, where it is absorbed by the sorbent. All the while the grooves 8, 14, as well as 15, 9, and 11, 16 are superimposed on each other, the gas can pass through sections 1, 2 and collect in sections 3. With further rotation of the lower plate, the moment comes when these grooves cease to overlap on a friend, and sections become disconnected. After some time of rotation of the lower plate, grooves 15, 13, as well as 16, 8 and 21, 34 begin to overlap. Section 1 then goes into desorption mode: it enters and from the heater through channel 7 and pipelines 27, 29 pumped gas. Section 4 goes into sorption mode: it enters the tank with thermostatic solution and into it through channels 20, 12 of channel 6, pipelines 23, 24, channel 33 and groove 34 gas begins to flow from section 3. And section 3 goes into separation mode and gas from section 2 comes into it.

В режиме десорбции секция с сорбентом находится в нагревателе при температуре, достаточной для полной десорбции газа из сорбента. In the desorption mode, the section with the sorbent is in the heater at a temperature sufficient to completely desorb gas from the sorbent.

С использованием устройств, описанных в примерах 1 3, осуществляют способ разделения изотопов следующим образом. Using the devices described in examples 1 to 3, carry out the method of separation of isotopes as follows.

Пример 4. Example 4

Смесь изотопов Н2 D2 подают в устройство для разделения изотопов, контактные секции которого заполнены неподвижным слоем синтетического цеолита NaX. Устройство разделения изотопов работает в режиме концентрирования протия. Количество контактных секций в зоне разделения 3, в зоне сорбции 1, в зоне десорбции 1. Высота слоя сорбента в каждой контактной секции 1 см. Питающий поток газа подается в первую секцию зоны разделения. Обогащенный продукт отбирается из потока газа, идущего из зоны разделения в зону сорбции.The mixture of H 2 D 2 isotopes is fed to an isotope separation device, the contact sections of which are filled with a fixed layer of synthetic zeolite NaX. The isotope separation device operates in the mode of concentration of protium. The number of contact sections in the separation zone 3, in the sorption zone 1, in the desorption zone 1. The height of the sorbent layer in each contact section is 1 cm. The gas feed stream is supplied to the first section of the separation zone. The enriched product is taken from the gas stream coming from the separation zone to the sorption zone.

Температура контактных секций в зоне разделения и зоне сорбции - 196oC, в зоне десорбции 20oC.The temperature of the contact sections in the separation zone and the sorption zone is 196 o C, in the desorption zone 20 o C.

Степень разделения в стационарном режиме работы разделительной колонны устройства составляет 1670. The degree of separation in the stationary mode of the separation column of the device is 1670.

Предлагаемое устройство используется для разделения изотопов как в газовых, так и жидких средах. The proposed device is used for the separation of isotopes in both gas and liquid media.

Пример 5. Example 5

Разделение изотопов в жидкой среде проводили путем химического изотопного обмена RNH4 с NH4OH (где R ионит) следующим образом. Пять контактных секций, заполненных ионитом КУ 2 х 8 в RH-форме, насыщали раствором NH4OH содержащего разделяемые изотопы азота. В первую контактную секцию (нижняя часть разделительной колонны) непрерывно подавали поток ионов Na (в виде раствора NaOH), имеющих более высокое сродство к иониту. При этом ионы разделяемых изотопов вытеснялись в жидкую фазу в форме водного раствора NaOH. При полном насыщении секции ионами Na, с помощью устройства для распределения потоков жидкости производили переключение жидких потоков, за счет перемещения контактных секций на одну в направлении, противоположном движению жидкой фазы. Отработавшая контактная секция регенерируется соляной кислотой с переводом ионита в Н-форму; промывается водой и возвращается в начале цикла, где происходит насыщение твердой фазы разделяемыми ионами аммония (верхний узел обращения потоков фаз). Тяжелый изотоп (15N) концентрируется в твердой фазе, легкий (14N) в жидкой. Обогащенный по 15N продукт отбирали из нижней части колонны, объединенный из верхней. При общей высоте слоя ионита КУ 2 х 8 в разделительной части 35 см и при температуре 23oC получена степень разделения 2,05 (при коэффициенте разделения α 1,025).Isotopes were separated in a liquid medium by chemical isotopic exchange of RNH 4 with NH 4 OH (where R is an ion exchanger) as follows. Five contact sections filled with KU 2 x 8 ion exchanger in the RH form were saturated with a solution of NH 4 OH containing separated nitrogen isotopes. A stream of Na ions (in the form of a NaOH solution) having a higher affinity for ion exchanger was continuously supplied to the first contact section (the lower part of the separation column). In this case, the ions of the separated isotopes were displaced into the liquid phase in the form of an aqueous solution of NaOH. When the section was completely saturated with Na ions, using a device for distributing liquid flows, the liquid flows were switched by moving the contact sections by one in the direction opposite to the movement of the liquid phase. The spent contact section is regenerated with hydrochloric acid with the conversion of the ion exchanger into the H-form; it is washed with water and returns at the beginning of the cycle, where the solid phase is saturated with the separated ammonium ions (upper phase flow reversal site). The heavy isotope ( 15 N) is concentrated in the solid phase, the light ( 14 N) in the liquid phase. The 15 N enriched product was taken from the bottom of the column, combined from the top. With a total height of the KU 2 × 8 ion exchanger layer in the separation part of 35 cm and at a temperature of 23 ° C., a separation degree of 2.05 is obtained (with a separation coefficient α of 1.025).

При реализации изобретения обеспечиваются следующие преимущества: увеличение степени разделения; увеличение производительности за счет непрерывного отбора продуктов; уменьшение времени достижения стационарного состояния разделительной колонны и накопления изотопа в устройстве за счет уменьшения объема коммуникаций; компактность устройства; возможность остановки или прекращения процесса разделения при сохранении достигнутого эффекта разделения; простота автоматизации процесса разделения. When implementing the invention provides the following advantages: increase the degree of separation; increased productivity through continuous product selection; reducing the time to reach the stationary state of the separation column and the accumulation of the isotope in the device by reducing the volume of communications; compactness of the device; the possibility of stopping or terminating the separation process while maintaining the achieved separation effect; ease of automation of the separation process.

Claims (8)

1. Устройство для разделения изотопов, включающее секционированную колонну с узлами обращения потоков фаз, выполненными в виде последовательно расположенных контактных секций, трубопроводы для ввода и вывода реагентов, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено единым запорно-распределительным узлом, включающим пробочный кран или две цилиндрические пластины, расположенные соосно одна над другой, одна из которых установлена с возможностью вращения относительно оси, причем в теле запорно-распределительного узла выполнены сквозные каналы для сообщения внутренних поверхностей запорно-распределительного узла с контактными секциями и трубопроводами. 1. A device for separating isotopes, including a partitioned column with phase flow reversal nodes made in the form of successively arranged contact sections, pipelines for input and output of reagents, characterized in that it is additionally equipped with a single shut-off and distribution unit, including a plug valve or two cylindrical plates located coaxially one above the other, one of which is mounted for rotation about an axis, moreover, in the body of the locking and distribution unit are made through e channels for communicating the inner surfaces of locking-distribution unit with the contact sections and piping. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности элемента запорно-распределительного узла, сообщенного с трубопроводами ввода и вывода реагентов, выполнены проточки для сообщения выхода предыдущей контактной секции с входом следующей, причем число проточек определяется из условия
X ≅ Y-N-1,
где X -число проточек;
Y число контактных секций;
N число контактных секций в зонах обращения потоков фаз.
2. The device according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the element of the locking and distribution unit in communication with the pipelines for input and output of reagents, grooves are made for communicating the output of the previous contact section with the input of the next, and the number of grooves is determined from the condition
X ≅ YN-1,
where X is the number of grooves;
Y is the number of contact sections;
N is the number of contact sections in the zones of circulation of the phase flows.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что проточки для сообщения выхода предыдущей контактной секции с входом следующей выполнены в теле указанного элемента и сообщены с его внутренней поверхностью дополнительными каналами. 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the grooves for communicating the output of the previous contact section with the input of the next are made in the body of the specified element and communicated with its internal surface by additional channels. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренних поверхностях элементов пробочного крана выполнены сегментные проточки в плоскостях, расположенных параллельно одна другой и перпендикулярно оси вращения, причем сегментные проточки, расположенные в одной плоскости, сообщены с входами контактных секций, сегментные проточки в другой плоскости сообщены с выходами указанных секций и длина указанных проточек пропорциональна диаметру соответствующей окружности. 4. The device according to claim 1, characterized in that on the inner surfaces of the elements of the plug valve made segmented grooves in planes parallel to one another and perpendicular to the axis of rotation, and segmented grooves located in the same plane are in communication with the inputs of the contact sections, segmented grooves in another plane are communicated with the outputs of these sections and the length of these grooves is proportional to the diameter of the corresponding circle. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренних поверхностях цилиндрических пластин выполнены сегментные проточки по двум концентрическим окружностям, причем сегментные проточки, расположенные на окружности одного диаметра, сообщены с входами контактных секций, а сегментные проточки, расположенные на окружности другого диаметра, сообщены с выходами указанных секций, и длина указанных проточек пропорциональна диаметру соответствующей окружности. 5. The device according to claim 1, characterized in that on the inner surfaces of the cylindrical plates there are segmented grooves along two concentric circles, wherein the segmented grooves located on the circumference of one diameter are in communication with the inputs of the contact sections, and the segmented grooves located on the circumference of another diameter , communicated with the outputs of these sections, and the length of these grooves is proportional to the diameter of the corresponding circle. 6. Устройство по пп.4 и 5, отличающееся тем, что число сегментных проточек на поверхности элемента запорно-распределительного узла, сообщенного с контактными секциями, равно числу последних, а число сегментных проточек в другом элементе, сообщенном с трубопроводами ввода и вывода реагентов, определяется из условия X ≅ Y-1, причем одни из них сообщены через сквозные каналы в теле элемента с трубопроводами ввода и вывода реагентов, а другие, рядом расположенные по одной окружности сегментные проточки, число которых определяется из условия X ≅ Y-N-1, сообщены с проточками на другой окружности посредством дополнительных проточек. 6. The device according to PP.4 and 5, characterized in that the number of segment grooves on the surface of the element of the locking distribution node communicated with the contact sections is equal to the number of the latter, and the number of segment grooves in another element communicated with the pipelines for input and output of reagents, is determined from the condition X ≅ Y-1, and some of them are communicated through the through channels in the body of the element with pipelines for input and output of reagents, and others, segmented grooves located adjacent to one circumference, the number of which is determined from the condition X ≅ YN -1, communicated with grooves on the other circle through additional grooves. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дополнительные проточки выполнены по поверхности элемента запорно-распределительного узла и по кратчайшему расстоянию между проточками на двух окружностях. 7. The device according to claim 6, characterized in that the additional grooves are made on the surface of the element of the locking and distribution unit and the shortest distance between the grooves on two circles. 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что дополнительные проточки выполнены в теле элемента запорно-распределительного узла и сообщены с его внутренней поверхностью дополнительными каналами для соединения входа и выхода рядом расположенных контактных секций. 8. The device according to p. 6, characterized in that the additional grooves are made in the body of the element of the locking and distribution unit and communicated with its inner surface with additional channels for connecting the input and output of adjacent contact sections.
SU5040869 1992-05-05 1992-05-05 Device for separation of isotopes RU2069166C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5040869 RU2069166C1 (en) 1992-05-05 1992-05-05 Device for separation of isotopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5040869 RU2069166C1 (en) 1992-05-05 1992-05-05 Device for separation of isotopes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2069166C1 true RU2069166C1 (en) 1996-11-20

Family

ID=21603583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5040869 RU2069166C1 (en) 1992-05-05 1992-05-05 Device for separation of isotopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2069166C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Андреев Б.М., Полевой А.С. Непрерывное противоточное разделение изотопов водорода в системе водород - палладий. Журнал физической химии.- 1982, т.LVI, N 2, с.349 - 352. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8459302B2 (en) Fluid-directing multiport rotary valve
US5478475A (en) Fluid distribution apparatus, an artificial moving bed, and a continuous adsorption method
US3192954A (en) Distributing valve
US3706812A (en) Fluid-solid contacting apparatus
EP0170349B1 (en) Liquid-solid contacting apparatus and method
US11738286B2 (en) Rotary solid/fluid counter-current contacting apparatus
KR860006402A (en) Deionized Water Manufacturing Equipment
US3542525A (en) Cycling zone adsorption process
US20120111435A1 (en) Fluid-directing multiport rotary apparatus
Wankat The relationship between one‐dimensional and two‐dimensional separation processes
RU2069166C1 (en) Device for separation of isotopes
US4209308A (en) Sorption system
EP0539834A1 (en) Process and apparatus for conducting the flow in radial flow reactors
US6001262A (en) Cascade ion exchange for high purity water production
RU2069165C1 (en) Device for separation of isotopes
JPH0596134A (en) Method and device for producing acid solution inventry
JP2740780B2 (en) Simulated moving bed equipment
CN116445196A (en) Method and device for efficiently regenerating amine liquid of coupling heat pump
US2739664A (en) Methods of and means for dehydrating and processing streams
US3665677A (en) Method and device for absorbing gases or components of gas mixtures
CN104815460B (en) A kind of continous way adsorption plant
RU2069083C1 (en) Method of hydrogen isotopes in gas mediums separation
US5094755A (en) Purification of fluid mixtures by a thermal swing adsorption recycle system
EP2991745B1 (en) System and method for desorption of acid gas from an absorption liquid
RU2089271C1 (en) Method of separating isotopes