RU2228215C2 - Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 - Google Patents
Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228215C2 RU2228215C2 RU2002121273/15A RU2002121273A RU2228215C2 RU 2228215 C2 RU2228215 C2 RU 2228215C2 RU 2002121273/15 A RU2002121273/15 A RU 2002121273/15A RU 2002121273 A RU2002121273 A RU 2002121273A RU 2228215 C2 RU2228215 C2 RU 2228215C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- reactor
- stage
- mixture
- adsorber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для промышленного получения изотопов С-13. Смесь CF2HCl с буферным газом - азотом подают в лазерный реактор 1, расположенный внутри импульсного СО2-лазера 2. В лазерном реакторе 1 на первой ступени облучают молекулы CF2HCl с получением С2F4. В смесь на выходе из лазерного реактора 1 добавляют пары брома. Направляют в фотохимический реактор 3, облучают светом ламп накаливания. Полученный в результате облучения С2F4Br2 и избыток брома улавливают в адсорбере 4, подают в реактор бромирования 5, где получают CF2Br2, обогащенный по изотопу С-13. Прошедшие через адсорбер 4 газы направляют в криогенный конденсатор 7, где выделяют азот и снова направляют его с помощью газодувки 8 в реактор 1. Жидкую смесь фреона, обедненного С-13, и HCl из криогенного конденсатора 7 подают в испаритель 9, пропускают через абсорбер 10 и осушитель 11. Осушенный фреон сжижают с помощью компрессора 12 и собирают в сборнике 13. Полученный на первой ступени CF2Br2, обогащенный по изотопу С-13, выделяют на ректификационной колонке 6 и подают на вторую ступень в лазерный реактор 1, добавив кислород. В лазерном реакторе 1 получают высокообогащенный COF2 с содержанием С-13 более 99%, который можно использовать в качестве сырья для синтеза изотопически модифицированных соединений углерода или гидролизовать до СО2. В адсорбере 4 улавливают остаточный CF2Br2 и Br2. COF2 можно последовательно пропустить через конденсатор 7 и абсорбер 10 с получением Na CO3, из которого можно выделить двуокись углерода действием кислоты. Изобретение позволяет устранить непроизводительные потери лазерного излучения, повысить производительность при высокой степени обогащения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области разделения изотопов с помощью лазерного излучения, в частности к промышленному получению изотопов С-13 путем многофотонной диссоциации молекул CF2HCl.
Известны способы получения изотопов углерода, включающие диссоциацию молекул CF2HCl излучением импульсного СО2-лазера, выделение образовавшегося тетрафторэтилена (ТФЭ) и конвертирование его в двуокись углерода [1, 2].
К недостатку этих способов можно отнести то, что на первой лазерной стадии не удается получить высокообогащенный конечный продукт с содержанием С-13 более 99% и приходится использовать комбинации очень разных методов обогащения изотопов. Для получения высокообогащенного изотопа С-13 чисто лазерным методом необходимо проводить две стадии лазерного обогащения. При этом конечный продукт диссоциации молекул на первой стадии необходимо конвертировать в химическое соединение, пригодное для использования в качестве исходного соединения для второй стадии лазерного обогащения.
Прототипом настоящего изобретения является способ обогащения изотопов С-13 [3], согласно которому газовую смесь молекул CF2HCl с парами брома облучают излучением импульсного СО2-лазера. Образовавшийся CF2Br2, обогащенный изотопом С-13, выделяют и используют его в смеси с кислородом на второй стадии лазерного обогащения. При диссоциации молекул СF2Вr2 в присутствии кислорода образуется высокообогащенный оксифторид углерода СОF2.
Особенность изотопически-селективной диссоциации молекул CF2HCl в присутствии брома состоит в том, что в оптимальных для технологического процесса условиях (высокая интенсивность лазерного излучения и высокая производительность установки) даже при очень большом избытке брома в газовой смеси кроме СF2Вr2 образуется значительное количество (10÷50%) молекул C2F4Br2. Последнее соединение по своим фотохимическим свойствам непригодно для лазерного разделения изотопов углерода. Его необходимо выделять из смеси и конвертировать в СF2Вr2.
Кроме того, и CF2Br2, и C2F4Br2 хорошо поглощают лазерное излучение. При их образовании внутри лазерного реактора такое поглощение излучения является непроизводительным и с учетом внутрирезонаторного эффекта приводит к значительному падению интенсивности лазерного излучения и производительности установки в целом (в 4÷10) раз. Еще один недостаток прототипа состоит в том, что в этом случае невозможно охладить лазерный реактор и газовую смесь в нем до температуры -50100°С, так как бром будет конденсироваться в лазерном реакторе. В то же время такое охлаждение очень желательно, так как изотопическая селективность диссоциации молекул фреона возрастает при этом в 3÷4 раза.
Цель настоящего изобретения состоит в устранении непроизводительных потерь лазерного излучения, повышении производительности оборудования и создания технологических условий для охлаждения лазерного реактора и газовой смеси в нем до низких температур.
Цель достигается тем, что изотонически-селективную диссоциацию молекул CF2HCl в лазерном реакторе проводят в отсутствии паров брома.
Сущность изобретения состоит в том, что предлагается добавлять пары брома в газовую смесь уже после лазерного реактора. В лазерном реакторе протекает диссоциация молекул CF2HCl с образованием ТФЭ:
После добавления паров брома в облученную смесь ее направляют в фотохимический реактор, где под действием света происходит диссоциация молекул брома и протекает радикально-цепная реакция бромирования ТФЭ:
Затем образовавшийся С2F4Вr2 и избыток паров брома выделяют из газовой смеси и направляют в химический реактор бромирования, где при температуре 600-900°С протекает реакция бромирования C2F4Br2:
Образовавшийся СF2Вr2 очищают и используют в качестве исходного соединения для второй стадии лазерного обогащения изотопов:
Высокообогащенный оксифторид углерода COF2 (>99% С-13) выделяют и используют либо в качестве исходного сырья для химического синтеза изотонически модифицированных соединений углерода, либо гидролизуют его до двуокиси углерода.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена принципиальная схема технологической установки по двухступенчатому лазерному получению изотопа С-13.
Рассмотрим пример выполнения предлагаемого способа. Лазерный реактор 1 расположен внутри резонатора импульсно-периодического СО2-лазера 2, работающего с частотой следования импульсов 400 Гц. Буферный газ (на первой ступени обогащения - азот) подается в соединительные трубы. Состав газа на входе в лазерный реактор: 20 мм рт.ст. CF2HCl и 200 мм рт.ст. азота. В газовую смесь на выходе лазерного реактора (CF2HCl, N2, HCl, C2F4) добавляют пары брома (0,2÷0,5 мм рт.ст.) и направляют в фотохимический реактор 3, изготовленный из стекла и облучаемый светом трех ламп накаливания мощностью по 300 Вт. Образовавшийся С2F4Вr2 и избыток брома улавливаются в адсорбере 4, и подается в реактор 5 бромирования С2F4Вr2, где при температуре 800°С получают СF2Вr2. Последний выделяют на ректификационной колонке 6.
Прошедшую через адсорбер смесь газов направляют в криогенный конденсатор 7. Далее газообразный азот с помощью газодувки 8 подается на вход лазерного реактора. Обедненный фреон и хлористый водород в виде жидкой смеси подают из криогенного конденсатора в испаритель 9. Из испарителя газовую смесь при давлении 5÷8 атм пропускают через абсорбер 10 с раствором щелочи и осушитель 11. Осушенный фреон с помощью компрессора 12 сжижают и подают в сборник 13.
Полученный на первой стадии обогащения СF2Вr2 (с содержанием С-13 50÷80%) используют в качестве исходного вещества на второй ступени лазерного обогащения. В этом случае кроме буферного газа в лазерный реактор подают также кислород (кислород можно использовать как буферный газ). В адсорбере улавливаются остаточный CF2Br2 и бром. Высокообогащенный оксифторид углерода (с содержанием С-13 более 99%) подается из конденсатора в абсорбер. Из соответствующего карбоната затем действием кислоты получают двуокись углерода.
Источники информации
1. Патент США №4,436,709, В 01 D 59/00, от 13.03.1984.
2. Российский патент №2144421, от 10.03.1998.
3. Патент США №5,085,748, B 01 D 005/00, от 04.02.1992.
Claims (1)
- Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа С-13 путем облучения излучением импульсного CO2-лазера, включающий облучение на первой ступени молекул CF2HCl, а на второй - смеси обогащенного изотопом С-13 CF2Br2 с кислородом с образованием оксифторида углерода - СОF2, обогащенного изотопом С-13, отличающийся тем, что облучение CF2HCl на первой ступени проводят в присутствии буферного газа, в газовую смесь, содержащую тетрафторэтилен, облученную на первой ступени, добавляют пары брома и подают эту смесь в фотохимический реактор, в котором проводят бромирование тетрафторэтилена, с последующим выделением продукта бромирования - C2F4Br2 и избытка брома, выделенную смесь направляют в реактор бромирования и получают в этом реакторе CF2Br2, который подают на вторую ступень.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121273/15A RU2228215C2 (ru) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121273/15A RU2228215C2 (ru) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002121273A RU2002121273A (ru) | 2004-03-27 |
RU2228215C2 true RU2228215C2 (ru) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002121273/15A RU2228215C2 (ru) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2228215C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577275C1 (ru) * | 2014-12-11 | 2016-03-10 | ОАО "Национальный центр лазерных систем и комплексов "Астрофизика" | Способ изотопической селекции |
RU2712592C1 (ru) * | 2019-05-23 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт спектроскопии Российской академии наук (ИСАН) | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом |
RU2719352C2 (ru) * | 2015-04-21 | 2020-04-17 | Спаллакэтч Аб | Способ для применения при генерировании энергии и соответствующее устройство |
-
2002
- 2002-08-13 RU RU2002121273/15A patent/RU2228215C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577275C1 (ru) * | 2014-12-11 | 2016-03-10 | ОАО "Национальный центр лазерных систем и комплексов "Астрофизика" | Способ изотопической селекции |
RU2719352C2 (ru) * | 2015-04-21 | 2020-04-17 | Спаллакэтч Аб | Способ для применения при генерировании энергии и соответствующее устройство |
RU2712592C1 (ru) * | 2019-05-23 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт спектроскопии Российской академии наук (ИСАН) | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002121273A (ru) | 2004-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110094874A1 (en) | Oxygen isotope concentration method | |
US3467493A (en) | Method for removal of impurities in rare gases | |
RU2228215C2 (ru) | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 | |
Osif et al. | Oxidation of formyl radicals | |
JP4364529B2 (ja) | 酸素同位体の濃縮方法及び装置 | |
Dunn et al. | Isotopic enrichment of carbon-13 and oxygen-18 in the ultraviolet photolysis of carbon monoxide | |
KR20010067156A (ko) | 투과에 의해 크세논 및/또는 크립톤 스트림에서 플루오로화합물 또는 플루오로설포 화합물을 제거하는 방법 | |
US4447303A (en) | Method of separating boron isotopes | |
RU2144421C1 (ru) | Способ получения высокообогащенного изотопа 13c | |
Arai et al. | First-stage enrichment in CO 2-laser-induced 13 C separation by a two-stage IRMPD process: IRMPD of CHClF 2/Br 2 mixtures | |
JP5620705B2 (ja) | 酸素同位体の濃縮方法および酸素同位体の濃縮装置 | |
RU2212271C1 (ru) | Способ лазерного получения изотопа с-13 | |
KR102205241B1 (ko) | 탄소 동위원소를 분리하는 방법 및 이를 이용한 탄소 동위원소 농축 방법 | |
Stief et al. | Xenon sensitized photolysis of carbon dioxide | |
RU98104493A (ru) | Способ получения высокообогащенного изотопа 13с | |
RU2701834C2 (ru) | Способ получения высокообогащенного изотопа 13C | |
Czarnowski et al. | Data on the formation and decomposition of bis (pentafluorosulfur) trioxide, bis (pentafluorosulfur) dioxide, bis (pentafluorosulfur) monoxide and of the radicals SF5O2 and SF5O. A review of earlier kinetic investigations | |
Marshall | Photosensitization by Optically Excited Mercury Atoms. The Hydrogen Oxygen Reaction | |
EP0105637A1 (en) | Method of separating isotopes of zirconium | |
Ma et al. | Production of highly concentrated 13 C by continuous two-stage IRMPD. CBr 2 F 2/HI, CCl 2 F 2/HI, and CBrClF 2/HI mixtures | |
JP4953196B2 (ja) | レーザーによる酸素18の分離・濃縮法 | |
RU2712592C1 (ru) | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом | |
JPH0360722A (ja) | ↑1↑3c同位体分離法 | |
JPH0314491B2 (ru) | ||
RU2166982C2 (ru) | Способ разделения изотопов углерода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070814 |