RU2494482C2

RU2494482C2 - Method of trapping hydrogen chloride

Info

Publication number: RU2494482C2
Application number: RU2011141269/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Корнилов; Павел Сергеевич Буткалюк; Александр Борисович Алексеев
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-09-27
Also published as: RU2011141269A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: radioactive hydrogen chloride is trapped by bubbling gas or vapour containing hydrogen chloride through a solution of a reagent which forms a partially soluble compound with chloride ions.

EFFECT: invention enables to reduce the amount of radioactive wastes containing hydrochloric acid.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для утилизации промышленных отходов, содержащих галогеноводород.The invention relates to the field of radiochemistry and can be used for the disposal of industrial waste containing hydrogen halide.

Общеизвестно, что хлороводород и его водный раствор - соляная кислота являются веществами, токсичными для растительных и животных организмов. Кроме того, эти вещества вызывают весьма сильную коррозию нержавеющей стали, которая не предназначена для работы соляной кислотой. В промышленности, и производствах, где используются хлороводород или соляная кислота (HCl), применяются следующие меры: герметизация оборудования, надлежащая вентиляция с улавливанием хлороводорода. Способ улавливания определяется экономической целесообразностью. Если содержание хлороводорода в отходящих газах достаточно велико, то газовый поток барботируют через воду и образующуюся соляную кислоту возвращают в производство. Если нет необходимости в рекуперации HCl, то улавливание производят барботированием газа через раствор щелочи или пропусканием его через ловушку с активированным углем, пропитанным щелочью.It is well known that hydrogen chloride and its aqueous solution, hydrochloric acid, are substances toxic to plant and animal organisms. In addition, these substances cause very severe corrosion of stainless steel, which is not intended for use with hydrochloric acid. In industry and industries where hydrogen chloride or hydrochloric acid (HCl) is used, the following measures are applied: sealing equipment, proper ventilation with trapping of hydrogen chloride. The method of capture is determined by economic feasibility. If the content of hydrogen chloride in the exhaust gases is high enough, the gas stream is bubbled through the water and the resulting hydrochloric acid is returned to production. If there is no need for HCl recovery, then trapping is carried out by bubbling gas through an alkali solution or passing it through an activated carbon trap impregnated with alkali.

В радиохимическом производстве из-за высокой радиоактивности перерабатываемых веществ все работы проводятся в защитном оборудовании: горячих камерах из нержавеющей стали, встроенных в каркас здания и оборудованных спецвентиляцией и спецканализацией. Все заменяемое оборудование из горячей камеры и вентиляционной и канализационной систем подлежит захоронению в хранилище твердых радиоактивных отходов. Сама горячая камера замене не подлежит, поэтому к радиохимическим процессам и используемым веществам предъявляются очень жесткие требования с точки зрения сохранности горячей камеры. Например, использование галогеноводородных кислот в открытом виде запрещено. Все процессы с применением соляной кислоты (например, аффинаж Ni-63 и Ru-106 с использованием 8 моль/л HCl) проходятся в закрытом оборудовании со сдувкой, подсоединенной к системе щелочных ловушек.In radiochemical production, due to the high radioactivity of the processed substances, all work is carried out in protective equipment: hot chambers made of stainless steel, built into the frame of the building and equipped with special ventilation and special sewage. All replaceable equipment from the hot chamber and ventilation and sewer systems must be disposed of in the storage of solid radioactive waste. The hot chamber itself cannot be replaced, therefore very stringent requirements are imposed on the radiochemical processes and substances used from the point of view of the safety of the hot chamber. For example, the use of hydrohalic acids in open form is prohibited. All processes using hydrochloric acid (for example, refining Ni-63 and Ru-106 using 8 mol / L HCl) are carried out in closed equipment with a blow-off connected to an alkaline trap system.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ выделения рутения из радиоактивных растворов, например, при получении препаратов хлоридов рутения-106 и никеля-63, в котором образующаяся паровоздушная смесь пропускается через систему щелочных ловушек. (Ситтинг М. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов: Справочник. - М: Металлургия, 1985. - 186-188 с.) По окончании процессов нейтрализованные солянокислые растворы разбавляют, водой до концентрации хлорид-ионов не более 150 мг/л, подкисляют и по системе спецканализации передают в хранилище жидких высокооактивных отходов (ЖРО). Для утилизации 1 л раствора НС1 с концентрацией 8 моль/л необходимо разбавить приблизительно в 2000 раз. При стоимости 1 м³хранилища высокоактивных жидких отходов 28500 руб. это составит 57000 руб. Кроме высокой стоимости захоронения ЖРО недостатками прототипа являются необходимость подкисления раствора и отсутствие контроля выработки ресурса ловушек.The closest analogue of the present invention is a method for the separation of ruthenium from radioactive solutions, for example, upon preparation of ruthenium-106 and nickel-63 chlorides, in which the resulting vapor-air mixture is passed through a system of alkaline traps. (Sitting M. Extraction of metals and inorganic compounds from waste: Handbook. - M: Metallurgy, 1985. - 186-188 p.) At the end of the processes, the neutralized hydrochloric acid solutions are diluted with water to a concentration of chloride ions of not more than 150 mg / l, acidified and through the special sewage system they transfer to the storage of liquid high-level waste (LRW). For disposal, 1 liter of HCI solution with a concentration of 8 mol / l must be diluted approximately 2000 times. At a cost of 1 m ^{3 of} storage of highly active liquid waste, 28,500 rubles. it will be 57,000 rubles. In addition to the high cost of disposal of LRW, the disadvantages of the prototype are the need for acidification of the solution and the lack of control over the production of resource traps.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности путем уменьшения объемов радиоактивных отходов, содержащих соляную кислоту.The objective of the invention is to increase efficiency by reducing the volume of radioactive waste containing hydrochloric acid.

Для решения этой задачи улавливают хлороводород, барботируя газы или пары, содержащие хлороводород, через раствор реагента, образующего с хлорид-ионами малорастворимое соединение.To solve this problem, hydrogen chloride is captured by sparging gases or vapors containing hydrogen chloride through a solution of a reagent that forms a poorly soluble compound with chloride ions.

В качестве реагента используют раствор, содержащий ионы свинца(II).As a reagent, a solution containing lead (II) ions is used.

При барботировании образуется тяжелый, хорошо отделяющийся от раствора осадок хлорида свинца и соответствующая кислота (например азотная или уксусная).When bubbling, a heavy precipitate of lead chloride is formed, which separates well from the solution and the corresponding acid (for example, nitric or acetic).

Предлагаемый способ прост в исполнении и легко контролируется визуально: появление осадка хлорида свинца во второй ловушке свидетельствует о насыщении первой ловушки и необходимости ее замены, что очень существенно при упаривании растворов соляной кислоты неизвестной концентрации. После насыщения ловушек маточный раствор декантируется и выдается в спецканализацию, а осадок хлорида свинца передается в хранилище твердых радиоактивных отходов (ТРО). Емкость ловушки, объемом 1 л, содержащей 1,8 моль/л Pb(СН₃СОО)₂ равна приблизительно 3 моль соляной кислоты. При этом концентрация хлорид-ионов в маточном растворе равна 290 мг/л, а объем осадка хлорида свинца - 0,25 л (417 г). Для 1 л 8 моль/л HCl масса осадка хлорида свинца составит 1,126 кг. При стоимости захоронения 1 кг высокоактивных твердых радиоактивных отходов 115 руб. это будет соответствовать 128 руб. Стоимость захоронения 5.4 л (разбавление в 2 раза) маточного раствора - жидких радиоактивных отходов - 154 руб. Итого - 282 руб.The proposed method is simple and visually controlled: the appearance of a precipitate of lead chloride in the second trap indicates the saturation of the first trap and the need to replace it, which is very important when evaporating hydrochloric acid solutions of unknown concentration. After saturation of the traps, the mother liquor is decanted and discharged into a special sewage system, and the lead chloride precipitate is transferred to the solid radioactive waste (SRW) storage facility. The capacity of the trap, with a volume of 1 l, containing 1.8 mol / l Pb (CH ₃ COO) ₂ is approximately 3 mol of hydrochloric acid. The concentration of chloride ions in the mother liquor is 290 mg / l, and the volume of lead chloride precipitate is 0.25 l (417 g). For 1 L of 8 mol / L HCl, the weight of the precipitate of lead chloride will be 1.126 kg. With the cost of the disposal of 1 kg of highly active solid radioactive waste 115 rubles. it will correspond to 128 rubles. The burial cost is 5.4 l (dilution 2 times) of the mother liquor - liquid radioactive waste - 154 rubles. Total - 282 rubles.

100 мл раствора 8 моль/л HCl упаривали с улавливанием паров HCl по предлагаемому способу и прототипу. Сравнение результатов приведено в в прилагаемой таблице.100 ml of a solution of 8 mol / L HCl was evaporated with trapping of HCl vapor according to the proposed method and prototype. A comparison of the results is given in the attached table.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить объемы радиоактивных отходов при упаривании радиоактивных растворов, содержащих соляную кислоту. Немаловажным фактором является уменьшение общего количества хлоридов удаляемых через слив ЖРО. Это позволяет уменьшить риск коррозии используемых коммуникаций.As can be seen from the table, the proposed method can significantly reduce the volume of radioactive waste during evaporation of radioactive solutions containing hydrochloric acid. An important factor is the decrease in the total amount of chlorides removed through the discharge of LRW. This reduces the risk of corrosion of the communications used.

Характеристика сравниваемых способовThe characteristics of the compared methods Предлагаемый способThe proposed method ПрототипPrototype ПоглотительAbsorber 300 мл 1.8 моль/л раствора Pb(СН₃СОО)₂ 300 ml of 1.8 mol / L Pb solution (CH ₃ COO) ₂ 300 мл 3 моль/л раствора NaOH300 ml of 3 mol / L NaOH solution Состав ловушек после упаривания 1 л 8 моль/л HClThe composition of the traps after evaporation of 1 l of 8 mol / l HCl 0,1 кг осадка PbCl₂+400 мл раствора с концентрацией хлорид-ионов 290 мг/л0.1 kg of PbCl ₂ precipitate + 400 ml of a solution with a chloride ion concentration of 290 mg / l 400 мл щелочного раствора NaCl с концентрацией хлорид-ионов 71 г/л400 ml of alkaline NaCl solution with a concentration of chloride ions of 71 g / l Подготовка отходов к захоронениюDisposal of waste Декантация раствора с осадка, разбавление раствора в 2 раза для непревышения нормы по содержанию хлорид-ионов 150 мг/л. Передача раствора (400 мл) в хранилище ЖРО. Передача емкости с 0,1 кг осадка PbCl₂ в хранилище ТРО.Decanting the solution from the precipitate, diluting the solution 2 times to not exceed the norm for the content of chloride ions of 150 mg / l. Transfer the solution (400 ml) to the LRW storage. Transfer the tank with 0.1 kg of PbCl ₂ sediment to the SRW storage. Подкисление раствора до рН 1. Разбавление в 474 раза для непревышения нормы по содержанию хлорид-ионов 150 мг/л. Передача раствора (190 л) в хранилище ЖРО.Acidification of the solution to pH 1. A dilution of 474 times to not exceed the norm for the content of chloride ions of 150 mg / L. Transfer of the solution (190 L) to the LRW storage.

Claims

1. The method of trapping radioactive hydrogen chloride, which consists in sparging gases or vapors containing hydrogen chloride, through a solution of a reagent, forming a poorly soluble compound with chloride ions.

2. The method according to claim 1, characterized in that the reagent uses a solution containing lead ions (II).