Способ очистки газов от радиоактивных аэрозольных частиц
Изобретение относится к технике очистки отходящих газов. Целью изобретения является повышение эффективности очистки отходящих газов путем увеличения прочности связи материала зернистой насадки с задержанными на ней аэрозольными частицами. Цель достигается тем, что газы фильтруют через зернистую насадку в качестве которой используют гранулы порошка срли из ряда твердых фторирующих агентов SbFj , CoF3, SnFv KF-nHF, CeF4 и др. фильтрацию проводят в интервале температур от 2СГС до температуры точки разложения комплексной соли, образующейся при взаимодействии соединения радиоактивного элемента с солью зернистой насадки. В качестве зернистой насадки можно использовать смесь солей двух или более твердых фторирующих .агентов, или разные соли размещают в разных слоях зернистой насадки. 1 з.п, А-лы, 1 табл. с S
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„15845 (51) 5 С 21 F 9/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (46) 15.05. 91. Бюл. Р 18 (21) 4631484/25 (22) 18. 10,88 (72) P.Ê.Ãÿýèçoâ и С.В.Осипов (53) 621.039.7 (088,8) (56) Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М,:
Химия, 1973, с. 236.
Ужов В.H и Мягков Б.И. Очистка промьпппеннь»х газов фильтрами, М.:
Химия, 197Î, с. 271-277. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к технике очистки отходящих газов. Целью изоб ретения является повышение эффективности очистки отходящих газов путем увеличения прочности связи материала
Изобретение относится к ядерной энергетике, преимущественно к приготовлению ядерного топлива с использованием солевых расплавов хлоридов металлов, и может быть использовано для очистки отходящих газов от радиоактивных аэрозольных частиц.
Цель изобретения — поньппение эффективности очистки отходящих газон путем увеличений прочности связи материала зернистой насадки с задержанными на ней аэрозольными частицами, несущими радиоактивное загрязнение, а также упрощение конструкции и .обслуживания фильтров.
Сущность изобретения заключается .в очистке газов, содержащих радиоак2 зернистой насадки с задержан»»ьм» на ней аэрозольньтми частицами. Цель достигается тем, что газы фильтруют через зернистую насадку н качестве котгрой» используют гранулы поро»пка
cgJIH иэ ряда твердых фтор»»рующ»»х агентон SbF». CoF >, SnF <, КГ пНГ, CeF4 и др. фильтрацию проводят B интервале температур от 20"С до температуры точки разложения комплексной соли, образующейся при взаимодействии соединения радиоактивного элемента с солью зернистой насадки. В качестве зернистой насадки можно испольэовать смесь солей днух или более твердых фторирующих агеп»тон, или разные соли размещают в разных слоях зернистой насадки. 1 з.п. A-лы, 1 табл. тинные аэроэольные частицы в ниде твердых или жидких ноэгонон солей хлоридов, оксидов и других соединений, химически активных по отношению к соединениям, относящимся к твердым фторирующим агентам, фильтрацией через зернистую насадку, в качестве которой используют гранулы лоро»пка соли из ряда твердых фторирующих агентов, например SbFq, Сакэ, SnF4, .TiF, MnFg, KF-nHF, ИаГ- nIIF,NH4F nHF>
РЬР, 9 Сег4Ф ВР У и » «х е и Отходящие газы фильтруют через указанную зернистую насадку прн температуре в интервале от 20 С до температуры точки плавления или разложения соли зернистой насадки н комплексной соли, 1)МГ)2 (т (:") ) Уюlпеifc)I пРJI 1) злимолейстеи111 P(f JTIto яктг|п)t<)f о элеыентл с солгью зернистой лслдки. Во и:)бежа забггвки фронTit (IT Jtoif части насадки ío 31 offer JH co5 держание твердой дисперснои Фазь| в
Отходяп(нх газах доводят до концептра1(1111 пе более 0,1-0,5 г/м предварительнои очисткой на насып)гом фильтре с хггмически EIEIPPTFtnif нас«1дкой JIJIIIPH 10, мер с алундовой или фарфоровой кропгi Кой.
Зернистая насадка из твердого фторирующегo агPFIT;l обеспечивает сначала. мех;апическое гэадержаггие лэроздльггг»х ( ч(tcTJIJI) вкл!0)гающгах соединения радиО лг< ггггэпг»х элементов (например, хлориды или окс|гдг») . . Зятем Осевпгие аэрозольпые, чястпцы Ifступают с материалом зернис-! той насадки (с одним из выбрагнгых из ряда irJJlt нескольких в смеси, или pàñлож(гии»х раздел) Ho) )э химическое п.г ).111(оде(асти)ге и. некоторые из них мож|го Опггслть реакциями, приведенными
ItH>Kc, В случае улавливания хлоридных 2 соленых воэгонов на кисльг< (1)ToptIJIax щопо г ьгх металлов и аммония rapoucxoÃt H E <) () )(Е 11 | f ñ1 ß Р Е Л К ЦИ Я !
2-ИЛ. +(Ле Hl > — Ме „MF» „+пНС1,.„
t) гд» 2!е — катион щелочного ме BIIJIB и . tl+; 2 — радиолктивньгй Оскол(:;пый
oJ1 -)ieff t U) Ho) Nh) Ru) Sb и гада, образованием двойной 1 )!е„2!Ã), включающей радиолкгивный оскола гный элемент М. Hplf улавлггвсJJIJIII 1)лдиол 1(та<1) пг>гх лэроэольцьгх частиц клоридл цезия на с . .! c .pl ill(. тОЙ гга с;|дг<е из фт01) ида с ур ьмы ITPoTel<;feT > cтаповительпый fTpoIIQcc в сочетании с рел кап|(- и присоединения Eto3tfo>t;Efo P(ЛГ|lf. 1()1)ЛТЬ ITP JI JIB T Ji |Ва НИИ EM (1>Tot)tf,".,;t щелочного металла NP с три.фторидом кобальта радиоактивных лэроv эоагь)гг,гх частиц, в которых уллвливаемое с()единение, »aiгример диоксид ура- < .« 11», п;|ходится H Одно*й из пизш|п< сте Б дчнпом случае вместо СО1>3 можifo Вз)1 гь 1!111 >9 AgF 9 Pr)F С(1 % BiF л ула вл)гнаемой аэрозоль)гой частицей мОР(ет 61»Tb со(,г(иве|(не тра)1сура нояогО эл(.м(.птл . Таким обрлчом, вследствие химического взаимодействия аэрозольных частиц с зернистой насадкой из твердого фторирующего агента образуются комплексные соли радиоактивных элементов и элементов, состлвлягощих фтористое соединение зерен, в результате чего радиоактивные элементы удерживаются в матрице черен насадки, Нижняя граница температурного интервала 20 С обусловлена тем, что в этом случае. для технического осуществления фильтрации не требуется ни нагрева, ни охлаждения (комнатная температура) и вместе с тем для подавляющегo большинства указанных твердь;х фторирующих агентов возможно oc q(.cTI)ление необходимых для фиксацш: аэрозольгэих часгиц химических реакций. При температуре ниже 20 С, например г(ри 0 Г, наблюдается значительное снижение реакционной сп6собпости дагп ых веществ (в 2-3 раза) и cliff; eEIJIC удерживания аэрозольных частиц. Нагрев при фильтрации необходим для интелсификации химического взаимсдействия аэрозольных частиц с солями зер:чистой насадки. Вместе с темфильтрацию отходящих газов„ как правило, целесообразно производить при температуре ниже ".î÷êè плавления зернистой насадки соли (например, точка пггавления соли KF HF равна 238, 7 ".). Преимущество фильтрации Отходящих газов через твердую насадку (по сравнению с барботированием герез mETIII Выбор «онкретного температурного режима saE.»CF;". J 15846 состава и физического состояния аэрозальных частиц — это является решением конкретной технической задачи. и может быть установлено опытным или расчетным путем. Использование в фильтре зернистой насадки иэ различных солей фторирующих агентов обусловлено тем, что когда аэрозоль имеет сложный химический 19 состав, то .каждое соединение из сос- тава дисперсной фазы может проянить разную химическую актинность по отношению к отдельным фторирующим агентам. В этом случае подбор смеси одно- 15 го — двух и более видов Фторирующих агентов в качестве зернистой насадки обеспечивает более полную очистку газов, Однако использование их в сме- ,си не всегда эффективно, так как они могут вступить межцу собой н химическре взаимодействие, ослабляя протекание реакций с соединениями аэрозольных частиц. В этом случае необходимо рячличные фторирующие агенты располагать в отдельных слоях. Пример 1. Применительно к процессам приготовления ядерного топлива с использованием соленых расплавов хлоридов металла способ осуществляет- 30 ся следующим образом,. Берут корпус насыпного фильтра с рабочим сечением 0,015 м и высотой О, 20 м, снабженный подводящим и отводящим газы патрубками, Наполняют корпус . гранулами из порошка соли SbF крупностью 2 мм в диаметре. Обогревают фильтр до 100 С нихромовой спи,ралью, наложенной на корпус фильтра и подсоединенной к источнику тока. щ Впускают в аппарат через входной патрубок с расходом 0,30 м /ч отходящие хлорсодержащие газы, включающие аэразольные частицы хлоридов урана, плутония и осколочных элементов (2пС1,, NbCl « СзС1, Ruclä и т.д.) при этом концентрация твердой Фазы в аэрозоле составпяет О, 01 г/м . Аэроэольные частицы оседают и зернистой насадке фильтра, осколочные элементы и деля- 5О щиеся материалы вступают в химическую реакцию обменного типа, образуя при этом комплексную соль, связанную с Ю матрицей насадки, В данном примере выбранный матери- 55 ал насадки задерживает радиоактивные о аэрозольные частицы и при 20 С, т.е. без дополнительного нагрева, однако при этом химически менее активные 6 загрязняющие соединения оседают хуже, чем химически более активные хлориды, суммарный коэффициент очистки при этом, определяемый соотношением С 2 100 = y (где G и à — начяль-G 1 ное и конечное содержания дисперсной фазы, г/и, 1 — коэффициент очистки, XJ, равен 99,07. При 100 С коэффициент очистки достигает 99,87.. Температура плавления БЬЕ равна о 287 С и заметного преимущества при фильтрации н интервале от 100 до о 287 С нет, степень очксткн сохраняется на уровне 99,82. При температуре о. ниже 100 С степень очистки на пинает ухудшаться, составляя при 20 С 997 и при более низких -.åìïåðÿòóðàõ степень очистки приближается к значениям,, равным для насыпных фильтров с хими-. чески инертной насадкой. ! Пример 2, Берут корпус насыпного фильтра с рабочим сечением 0,015 м и высотой 0,20 и„ снабженный подводящим и отводящим газы патрубка- .ми. Наполняют корпус грянулами зерен крупностью 2 мм н диаметре ич nopomкон соли СаГ и КГ, взятых по массе 3 в одинаковом соотношении. Обогревают фильтр до 2 0 С наложенной па корпус о нихромовой спиралью, подсоединенной к источнику тока, Впускают в аппарат через входной патрубок с расходом О, 20 м /ч отходяшие газы, включающие аэрозольные частицы диоксида урана с концентрацией в аэрозоле 0,001 г/мз. В фильтре происходит реакция Фториравания аэрозольных частиц диоксида урана на трифториде кобальта с последующим образованием комплексной соли с Фторидом калия. Таким образом, радиоактивное чагрязнение переходит н матрицу зерен насадки . С выходHor о патрубка фипьтра получают очищенный гаэ, коэффициент очистки при этом достигает 98Х при 20 С и 99,852 при 240 С. Проводить фильтрацию отводящих газон при значениях температуры выше 250 С (при котором =99,85Е), не слее дует, так как при этом происходит терморазложение соли трифторида кобальта и дейстние способа фильтрации становится неэффективным. При снижео нии темпера-уры фильтрации до 20 С соответственно снижается и коэффициент очистки, а при температуре ниже о 20 С степень очистки приближается к t584б25 Показатель Известный Предлагаемь>П Ы». Коэффи ии сит очистки, Х Прочность связи радиоактивного загрязнения с фильтруя>чим материалом Емкость фильтра 90-97 99>8 Сильная и Поаьпаеи»ая по отноа>ени» к прототипу в (,52 раза Простое, более компактное Слабая Слокное> так как обеспечение безопасности процесса при наличии воды ведет к конструктивному условие>пиа Повыа>аннан (наличие влаги) Воэмовность аппаратурного оформления Пониеенная Корроэионная >>>:= тиаиость газовой среды Воэмояность филь трации высокодисперсных аэроэольиъ>х кастиир > q < 9O - 9Ь ч ъ99,8 Составитель В.Костерев Редактор Л.Курасова Техред Л„Серд(окова Корректор Т>Палий Заказ 2445 Тираж 274 Подпис но е ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР 113()35, г(осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно--.>издательский комбинат патент . r.Óÿëород, ул. Гагарина,(О1.(начйниям, равным для насыпных фильтров с химически инертной насадкой. В таблице приведены сравнительные данные основных показателей для изве5 стного и предлагаемого способов. Условия фильтрации и определяющие пара1 В ЕтРЫ НаСЫПНОГО фИЛЬтРа ПРИИЯтЫ, КаК и примере 1. Из таблицы видно, что изобретение т1озволяет эффективно улавливать раиоактивные аэрозольные частицы H вязывать их с материалом насадки .на(сыпного фильтра, что исключает воз-г В ожность пропуска радиоактивных аэро- 15 ф льных частиц посредством их вторичого уноса через фильтр, увеличивает мкость фильтра, упрощает аппаратурое оформление процесса .очистки отходящнх газов, позволяет эффективно 6чищать отходящие газы от азрозольных частиц мелкой дисперсности. Формула и з о б р е т е н и я.1. Способ очистки газов от радио- 25 активных аэрозольных частиц, при коi 1 ! тором отходящие газы фильтруют через зернистую насадку, о т л и ч а ю — . шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки отходящих газов путем увеличения прочности связи материала зернистой насадки с за- держанными на ней аэрозольными частицами, в качестве зернистой насадки используют гранулы порошка соли из ряда твердых фторирующих агентов БЪРз, СаРВ, $nFg, ТЫф, MnF3 KF nHF> NaF>nHF ° NH 1 ператур от 20 С до температуры точки атлавления или разложения соли зернистой насадки и комплексной соли, образующейся при взаимодействии соединения радиоактивного элемента с солью зернистой насадки. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве зернистой насадки используют смеси солей двух или более твердых фторирую(цих агентов, или же разные соли размещают в разных слоях зернистой насадки.
