RU2712592C1 - Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом - Google Patents
Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2712592C1 RU2712592C1 RU2019115884A RU2019115884A RU2712592C1 RU 2712592 C1 RU2712592 C1 RU 2712592C1 RU 2019115884 A RU2019115884 A RU 2019115884A RU 2019115884 A RU2019115884 A RU 2019115884A RU 2712592 C1 RU2712592 C1 RU 2712592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isotope
- laser
- molecules
- enrichment
- pulsed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
- B01D59/34—Separation by photochemical methods
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения высокообогащенного изотопа углерода 13С методом инфракрасной многофотонной диссоциации молекул излучением импульсного СО2-лазера. Способ включает облучение молекул хлордифторметана CF2HCl излучением импульсного СО2-лазера с образованиием обогащенного по изотопу 13С тетрафторэтилена C2F4 на первой ступени обогащения, конверсию тетрафторэтилена в дифтордибромметан CF2Br2 и облучение молекул дифтордибромметана излучением импульсного СО2-лазера на частотах генерации 1075-1088 см-1 на второй ступени обогащения, при этом диссоциации подвергаются молекулы 12CF2Br2, а обогащение по целевому изотопу 13С достигается в остаточном газе 13CF2Br2. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса разделения, снижение себестоимости целевого продукта и достижение концентрации изотопа 13C более 99%.
Description
Изобретение относится к области разделения изотопов углерода методом инфракрасной многофотонной диссоциации молекул излучением импульсного СО2-лазера и предназначено для получения изотопа 13С, обогащенного до концентрации более 99%.
Известен способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа 13С, предложенный в работе В.М. Апатина, В.Б. Лаптева, Е.А. Рябова, А.Н. Петина. (Исследование возможностей одно- и двухступенчатой схем разделения для получения высокообогащенного углерода-13 лазерным методом. Химия высоких энергий, 37(2), 133, 2003). Ранее, на первой ступени обогащения в разделительном реакторе излучением импульсного СО2-лазера облучались молекулы хлордифторметана CF2HCl с природной концентрацией 13С=1.1% с образованием тетрафторэтилена C2F4, обогащенного по изотопу 13С до концентрации 31%. Затем тетрафторэтилен преобразовывался в хлордифторметан с той же концентрацией 13С. На второй ступени обогащения использовалась та же схема облучения. В результате в продукте диссоциации C2F4 была достигнута конечная концентрация 13С=99.5±0.5%. К недостаткам этого способа можно отнести низкую производительность процесса обогащения, поскольку необходимая конечная концентрация 13С=99% достигалась лишь при невысоких значениях выхода диссоциации, т.е. производительности. Второй существенный недостаток способа - высокая себестоимость продукта, поскольку требуемая концентрация 13С достигалась при малых степенях исчерпывания 13С-содержащей компоненты, т.е. значительная часть дорогостоящего исходного соединения (13CF2HCl) уходила в отвал.
Известен также способ двухступенчатого лазерного обогащения, предложенный в патенте S. Arai, K. Sugita, S. Isomura, Н. Kaetsu (Патент США №4941956, от 17.07.1990. Класс МКП: B01D 59/34). На первой ступени облучался хлордифторметан в смеси с парами брома с образованием обогащенного по 13С дифтордибромметана CF2Br2. На второй ступени обогащения проводилось облучение CF2Br2 в смеси с кислородом, при этом излучение СО2-лазера настраивалось так, чтобы диссоциировали молекулы 13CF2Br2, при этом обогащение по целевому изотопу достигалось в продуктах диссоциации COF2. Экспериментально полученное изотопное обогащение составило 91%. К недостаткам этого способа можно отнести недостаточное конечное обогащение по целевому изотопу и высокую себестоимость продукта, поскольку, вследствие конечной селективности процесса, значительная часть дорогостоящего исходного соединения второй ступени (13CF2Br2) уходит в отвал.
Цель предполагаемого изобретения - повышение производительности двухступенчатого процесса разделения с одновременным снижением себестоимости целевого продукта и достижением концентрации изотопа 13C более 99%.
Указанная цель достигается тем, что облучение рабочего вещества на второй ступени обогащения производится на частотах генерации 1075-1088 см-1 СО2-лазера, при этом диссоциации подвергаются молекулы 12CF2Br2, обогащение по целевому изотопу 13C до 99% и выше происходит в остаточном газе 13CF2Br2, а потери 13C-содержащей компоненты из CF2Br2 не превышают 15%.
На первой ступени обогащения излучением СО2-лазера воздействуют на помещенную в разделительный реактор смесь хлордифторметана с азотом (буферный газ). При этом диссоциируют молекулы, содержащие целевой изотоп 13C. В результате фотохимической реакции
CF2HCl+nhν → CF2+HCl
CF2+CF2 → C2F4
в реакторе образуется обогащенный до 30-50% по изотопу 13С тетрафторэтилен в смеси с остаточным хлордифторметаном. Тетрафторэтилен извлекается из смеси и достаточно просто, без потери изотопного обогащения, конвертируется в дифтордибромметан.
На второй ступени обогащения излучением СО2-лазера воздействуют на помещенную в разделительный реактор смесь дифтордибромметана, обогащенного до 30-50% по изотопу 13C с кислородом (газ-акцептор). При этом частота лазерного излучения выбирается так, что диссоциируют молекулы, содержащие нецелевой изотоп 12C. В результате фотохимической реакции
12, 13CF2Br2+O2+mhν → 13CF2Br2+12COF2
в реакторе образуется содержащий изотоп 12С дифторфосген в смеси с целевым продуктом - обогащенным до 99% и выше по изотопу 13С дифтордибромметаном. После выделения дифтордибромметана из смеси он может быть использован для синтеза различных изотопно-модифицированных соединений углерода.
В проведенных экспериментах были достигнуты высокие параметры элементарного акта разделения: выхода диссоциации нецелевой изотопной компоненты 12CF2Br2 (до 20%) и селективности по 12C (до 100), которые достигались при умеренной плотности излучения СО2-лазера (2.8 Дж/см2). Данный способ позволяет всегда достигать концентрации изотопа 13С более 99% в указанных экспериментальных условиях.
Claims (1)
- Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом, включающий облучение молекул хлордифторметана CF2HCl излучением импульсного СО2-лазера с образованиием обогащенного по изотопу 13С тетрафторэтилена C2F4 на первой ступени обогащения, конверсию тетрафторэтилена в дифтордибромметан CF2Br2, облучение молекул дифтордибромметана излучением импульсного СО2-лазера на второй ступени обогащения, отличающийся тем, что с целью повышения производительности двухступенчатого процесса и снижения себестоимости продукта облучение на второй ступени обогащения проводится на частотах генерации 1075-1088 см-1 СО2-лазера, диссоциации подвергаются молекулы 12CF2Br2, а обогащение по целевому изотопу 13С достигается в остаточном газе 13CF2Br2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115884A RU2712592C1 (ru) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115884A RU2712592C1 (ru) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2712592C1 true RU2712592C1 (ru) | 2020-01-29 |
Family
ID=69625231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115884A RU2712592C1 (ru) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2712592C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4436709A (en) * | 1981-05-26 | 1984-03-13 | Canadian Patents & Development Limited | Laser production of carbon-13 based on CF2 HCl |
US4941956A (en) * | 1988-01-21 | 1990-07-17 | Rikagaku Kenkyusho | Method of enriching the isotope carbon 13 by means of laser irradiation |
RU2144421C1 (ru) * | 1998-03-10 | 2000-01-20 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д.В.Ефремова | Способ получения высокообогащенного изотопа 13c |
RU2228215C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2004-05-10 | Кузьменко Владимир Александрович | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 |
-
2019
- 2019-05-23 RU RU2019115884A patent/RU2712592C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4436709A (en) * | 1981-05-26 | 1984-03-13 | Canadian Patents & Development Limited | Laser production of carbon-13 based on CF2 HCl |
US4941956A (en) * | 1988-01-21 | 1990-07-17 | Rikagaku Kenkyusho | Method of enriching the isotope carbon 13 by means of laser irradiation |
RU2144421C1 (ru) * | 1998-03-10 | 2000-01-20 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д.В.Ефремова | Способ получения высокообогащенного изотопа 13c |
RU2228215C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2004-05-10 | Кузьменко Владимир Александрович | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
IL195704A (en) | Method for concentrating oxygen isotope | |
JP5026974B2 (ja) | 酸素同位体の濃縮方法 | |
RU2007135880A (ru) | Способ и устройство для концентрации изотопов кислорода | |
RU2712592C1 (ru) | Способ двухступенчатого получения высокообогащенного изотопа углерода 13С лазерным методом | |
DE2732573A1 (de) | Verfahren zum trennen und anreichern von deuterium enthaltenden molekuelen | |
JP6925379B2 (ja) | 水から酸素17同位体を分離する方法及びこれを利用した酸素17同位体の濃縮方法 | |
Lyman | Laser-Induced Molecular Dissociation Applications in Isotope Separation and Related Processes | |
US4447303A (en) | Method of separating boron isotopes | |
JPH01189338A (ja) | レーザーを用いた炭素13の濃縮法 | |
JPH0314491B2 (ru) | ||
CA2064740C (en) | Method for enrichment of oxygen 18 with a laser | |
Laptev et al. | Production of high-enriched carbon-13 by two-stage laser method | |
Fisk | Multiple photon induced chemistry in mixtures of C2F6 with H2 or C6H14 | |
RU2724748C1 (ru) | Способ лазерного разделения изотопов кислорода | |
RU2228215C2 (ru) | Способ двухступенчатого лазерного получения высокообогащенного изотопа с-13 | |
Shiba et al. | Effects of alcohol addition on decay of sonoluminescence intensity | |
JP2007289854A (ja) | 酸素同位体の濃縮方法および濃縮装置 | |
JP3360165B2 (ja) | 同一作業物質を用いた複数の同位体の効率的なレーザー同位体分離・濃縮法 | |
Laptev et al. | Effective IR Laser Conversion of Carbon-13 Enriched Chlorodifluoromethane to Dibromodifluoromethane | |
US7307233B2 (en) | Isotope separation method and working substance for isotope separation | |
JPH02258022A (ja) | レーザーを用いた炭素13同位体の分離、濃縮法 | |
JPH0331489B2 (ru) | ||
Astakhov et al. | Technological complex for average-mass isotope separation by powerful CO2 laser | |
JPH04300633A (ja) | 炭素13のレーザー濃縮法 | |
JP2005081321A (ja) | 酸素同位体の濃縮方法 |