Выпарной аппарат

Авторы патента:

Двоеглазов Константин Николаевич (RU)

Круглов Сергей Николаевич (RU)

Тюменцев Михаил Анатольевич (RU)

Шляжко Дмитрий Сергеевич (RU)

Чешуяков Сергей Александрович (RU)

Зенченко Евгений Владимирович (RU)

B01D1/06 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2755893:

Акционерное общество «Прорыв» (RU)

Изобретение относится к массообменным процессам кондиционирования растворов от радиохимической переработки отработанного ядерного топлива, в частности растворов, содержащих азотнокислые соли урана, плутония и нептуния. Настоящее изобретение касается выпарного аппарата, который включает вынесенную греющую камеру с электрическим нагревателем, сепаратор с брызгоуловителем и патрубком для отвода пара, соединённый через верхнюю циркуляционную трубу с греющей камерой, нижнюю циркуляционную трубу, соединяющую греющую камеру с сепаратором и снабженную штуцером ввода упариваемого раствора и сливным штуцером. Между греющей камерой и верхней циркуляционной трубой установлен дополнительный сепаратор, который соединен с основным сепаратором при помощи переливной трубы, расположенной параллельно верхней циркуляционной трубе. Диаметр дополнительного сепаратора и переливной трубы больше, чем диаметр верхней циркуляционной трубы. Дополнительный сепаратор оборудован брызгоуловителем, основной сепаратор снабжен штуцером для вывода упаренного раствора или органической фазы с зеркала раствора, а сливной штуцер используют только для опорожнения аппарата. Технический результат – предотвращение капельного уноса ядерного материала с выводным паром и вывод накопленной органической фазы из выпарного аппарата. 10 пр., 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к массообменным процессам кондиционирования растворов от радиохимической переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), в частности растворов, содержащих азотнокислые соли урана, плутония и нептуния.

Выпаривание - это процесс, заключающийся в частичном удалении растворителя путем его испарения при кипении. При этом растворитель испаряется во всем объеме кипящего раствора, что значительно интенсифицирует процесс удаления растворителя из раствора [Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов: в 2-х кн. Ч. 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты / Ю.И. Дытнерский. - 2-е изд. - М.: Химия, 1995. - 400 с.].

В технологиях переработки ОЯТ для кондиционирования растворов зачастую применяют метод непрерывного упаривания - кондиционирование жидких отходов, концентрирование целевых продуктов. Поэтому обеспечение эффективного непрерывного режима цепи технологических переделов будет зависеть от работы выпарного оборудования. Существенным отличием выпарного аппарата для концентрирования растворов от переработки ОЯТ является малый объем вследствие относительно небольшого масштаба производства в защитном исполнении и обеспечения ядерной безопасности [Козин К.А., Ефремов Е.В., Грачев М.И. Математическая модель выпарного аппарата для создания системы автоматического управления выпарным оборудованием в технологиях переработки отработанного ядерного топлива // Молодой ученый. - 2015. - №10. - С. 223-228].

Известна конструкция выпарного аппарата для глубокого концентрирования радиоактивных растворов [Пат. 2317127 Российская Федерация, «Выпарной аппарат для радиоактивных растворов», опубл. 20.02.2008], который состоит из растворной камеры, патрубка для ввода исходного раствора, патрубка для вывода упаренного раствора, греющей камеры и трубопровод для отвода вторичного пара.

Недостатком данного способа концентрирования радиоактивных растворов является то, что геометрия аппарата и использование в качестве теплоносителя греющий пар не отвечают условиям ядерной безопасности при концентрировании U-Pu-Np растворов.

Известна конструкция выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора, с вынесенной поверхностью нагрева и электрическим обогревом [Ефремов Е.В. Система автоматизированного контроля и управления выпарными аппаратами аффинажного стенда АО «Сибирский химический комбинат»: диссертация канд. техн. наук: 05.13.06 – Томск., 2017. С. 17-18], предназначенного для выпарки реэкстракта U-Pu-Np-лигатуры до заданной плотности. Выпарной аппарат содержит вынесенную греющую камеру с электрическим нагревателем, сепаратор с брызгоуловителем и патрубком для отвода пара, соединённый через верхнюю циркуляционную трубу с греющей камерой, нижнюю циркуляционную трубу, соединяющую греющую камеру с сепаратором, и снабженную штуцером ввода упариваемого раствора и сливным штуцером.

Отличием данной конструкции выпарного аппарата от подобных промышленных аппаратов является его малые габаритные размеры и обеспечение ядерной безопасности в процессе концентрирования U-Pu-Np растворов за счет омического обогрева. Конструкция данного выпарного аппарата взята за прототип.

Недостатком конструкции выпарного аппарата по прототипу является капельный унос значительного количества ядерного материала с отводимым паром.

Кроме того, при концентрировании растворов от радиохимической переработки ОЯТ возможно попадание растворенных органических соединений вместе с азотнокислым раствором U-Pu-Np в выпарной аппарат. В процессе концентрирования таких растворов происходит выделение растворенных органических соединений в отдельную фазу и её последующему накоплению в аппарате. В свою очередь, накопленная органическая фаза может вступать в реакцию нитрования с азотной кислотой, поступающей в аппарат с ядерным материалом. Реакция нитрования органических веществ является одним из основных способов получения взрывчатых веществ. В данном случае атомы углерода и водорода органического вещества будут окисляться кислородом, а нитрогруппа будет выполнять роль источника кислорода для детонации, сопровождающейся взрывом [Колевич Т.А. Органическая химия: пособие для учащихся: изд. - Igor Waraxe, 2014. - 592 с.]. Таким образом, для безопасного ведения процесса необходимо предусмотреть вывод накопленной органической фазы из сепаратора выпарного аппарата.

Технической задачей изобретения является предотвращение капельного уноса ядерного материала с выводимым паром и вывод накопленной органической фазы из выпарного аппарата.

Поставленная задача решается тем, что в выпарном аппарате, включающем вынесенную греющую камеру с электрическим нагревателем, сепаратор с брызгоуловителем и патрубком для отвода пара, соединённый через верхнюю циркуляционную трубу с греющей камерой, нижнюю циркуляционную трубу, соединяющую греющую камеру с сепаратором, и снабженную штуцером ввода упариваемого раствора и сливным штуцером, между греющей камерой и верхней циркуляционной трубой установлен дополнительный сепаратор, который соединен с основным сепаратором при помощи переливной трубы, расположенной параллельно верхней циркуляционной трубе, причем диаметр дополнительного сепаратора и переливной трубы больше, чем диаметр верхней циркуляционной трубы, дополнительный сепаратор оборудован брызгоуловителем, основной сепаратор снабжен штуцером для вывода упаренного раствора или органической фазы с зеркала раствора, а сливной штуцер используют только для опорожнения аппарата.

Схематично выпарной аппарат для концентрирования U-Pu-Np растворов представлен на фиг. 1.

Выпарной аппарат содержит греющую камеру 1 с электрическим нагревателем, основной сепаратор 2, соединенный с греющей камерой 1 нижней циркуляционной трубой 3 напрямую, а верхней циркуляционной трубой 4 и переливной трубой 5, через дополнительный сепаратор 6.

Нижняя циркуляционная труба 3 снабжена штуцером ввода упариваемого раствора 7, расположенным тангенциально касательной к направляющей изгиба в месте врезки штуцера 7, и сливным штуцером 8.

Основной сепаратор 2 оборудован брызгоуловителем 9, патрубком для отвода пара 10 и штуцером для вывода упаренного раствора или органической фазы с зеркала раствора 11.

Дополнительный сепаратор 6 снабжен брызгоуловителем 12.

Переливная труба 5, расположена параллельно верхней циркуляционной трубе 4, причем диаметр переливной трубы 5 и дополнительного сепаратора 6 больше, чем диаметр верхней циркуляционной трубы 4.

Предлагаемый выпарной аппарат работает следующим образом.

Упариваемый раствор подают через штуцер 7 в нижнюю циркуляционную трубу 3, который увлекается движущимся раствором по направлению к греющей камере 1. Под действием электрического нагревателя греющей камеры 1 раствор U-Pu-Np нагревают. Затем происходит первичное разделение пара и жидкости в дополнительном сепараторе 6 на брызгоуловителе 12. После первого этапа сепарации парогазовая фаза поступает через верхнюю циркуляционную трубу 4 в основной сепаратор 2, а отделенная на дополнительном сепараторе 6 жидкость поступает в основной сепаратор 2 через переливную трубу 5, где поддерживают постоянный уровень жидкости. В основном сепараторе 2 происходит второй этап отделения жидкости от пара на брызгоуловителе 9. Вывод упаренного раствора или накопленной органической фазы осуществляют через штуцер 11, который расположен таким образом, чтобы выдача раствора осуществлялась с зеркала раствора. Отвод пара осуществляют через патрубок для отвода пара 10. В случае необходимости, полное опорожнение аппарата осуществляют через штуцер 8.

В таблице 1 приведены результаты проверки эффективности новой конструкции выпарного аппарата в сравнении с прототипом. В экспериментах использовались уран-плутониевые растворы с аффинажного экстракционно-кристаллизационного стенда (АЭКС) с содержанием плутония и урана в интервале (1,8-41,7) и (27,1-198,1) г/л соответственно.

Таблица 1 - Результаты испытаний новой конструкции выпарного аппарата в сравнении с прототипом

№ эксперимента	К_{упаривания}	Температура греющей камеры, °С	Состав конденсата по прототипу	Состав конденсата по заявляемому способу
[Pu], г/л	[U], г/л	[HNO₃], г/л	[Pu], г/л	[U], г/л	[HNO₃], г/л
1	5	160	0,039	0,12	28,1	0,0027	0,004	81,12
2	5	160	0,046	0,13	33,1	0,0014	0,019	19,6
3	5	160	0,033	0,11	19,2	0,0031	0,034	30,2
4	5	160	0,041	0,09	27,5	0,0048	0,028	18,4
5	5	160	0,029	0,13	29,3	0,0039	0,031	13,4
6	5	190	0,11	0,31	24,1	0,032	0,13	16,1
7	5	190	0,13	0,29	19,5	0,037	0,28	17,3
8	5	190	0,112	0,23	11,8	0,035	0,32	16,5
9	5	190	0,101	0,33	19,3	0,048	0,24	13,1
10	5	190	0,115	0,29	24,9	0,043	0,31	6,8

Из таблицы 1 видно, что упаривание уран-плутониевых растворов с АЭКС по заявляемому способу позволяет снизить содержание плутония и урана в отводимом конденсате в сравнении с прототипом в среднем в 3,5 и 1,5 раза соответственно.

Таким образом, предложенное устройство позволяет значительно снизить потери ядерного материала с выходящим из аппарата паром. Кроме того, предложенный в устройстве способ вывода упаренного раствора или накопленной органической фазы позволяет избежать процесса нитрования органических соединений, тем самым обеспечивая соответствие процесса требованиям взрыво-пожаробезопасности.

Выпарной аппарат, включающий вынесенную греющую камеру с электрическим нагревателем, сепаратор с брызгоуловителем и патрубком для отвода пара, соединённый через верхнюю циркуляционную трубу с греющей камерой, нижнюю циркуляционную трубу, соединяющую греющую камеру с сепаратором и снабженную штуцером ввода упариваемого раствора и сливным штуцером, отличающийся тем, что между греющей камерой и верхней циркуляционной трубой установлен дополнительный сепаратор, который соединен с основным сепаратором при помощи переливной трубы, расположенной параллельно верхней циркуляционной трубе, причем диаметр дополнительного сепаратора и переливной трубы больше, чем диаметр верхней циркуляционной трубы, дополнительный сепаратор оборудован брызгоуловителем, основной сепаратор снабжен штуцером для вывода упаренного раствора или органической фазы с зеркала раствора, а сливной штуцер используют только для опорожнения аппарата.

Настоящее изобретение относится к области экстракции сернистых соединений, таких как меркаптаны, COS или H2S, из углеводородной фракции. Эту селективную экстракцию осуществляют, приводя в контакт углеводородную фракцию в жидкой фазе с щелочным раствором, например гидроксидом натрия.

Способ подготовки углеводородного газа к транспорту // 2754978

Предложен способ подготовки углеводородного газа к транспорту, включающий подачу углеводородного газа от кустов скважин на первичную сепарацию газа, ввод метанола в газовый поток после первичной сепарации, охлаждение потоком подготовленного газа, проведение промежуточной сепарации газового потока, последующее охлаждение газового потока падением давления, проведение окончательной сепарации, последующий нагрев газового потока пластовым газом и вывод из установки подготовки газа и конденсата к транспорту, отделение жидкости на первичной сепарации, разделение жидкости на низкоконцентрированную смесь пластовой воды и метанола, углеводородного нестабильного конденсата и газа дегазации, отделение потока углеводородного газа от потока углеводородной жидкости на промежуточной сепарации, отделение легкого углеводородного конденсата на окончательной ступени сепарации, ввод углеводородного конденсата после промежуточной сепарации и легкого углеводородного конденсата после окончательной сепарации в поток нестабильного углеводородного конденсата после трехфазного разделения, разделение смешанного потока нестабильного углеводородного конденсата на газ выветривания и нестабильный углеводородный конденсат, ввод газа дегазации после трехфазного разделения в газовый поток после адиабатного расширения и охлаждения для дальнейшей окончательной сепарации, ввод газа выветривания на эжектор в качестве пассивного газа, нагрев потока нестабильного углеводородного конденсата после выветривания потоком стабильного конденсата, разделение на газ дегазации, дегазированный нестабильный конденсат и водометанольный раствор, нагрев потока дегазированного нестабильного конденсата потоком стабильного конденсата, стабилизацию в ректификационной колонне, охлаждение в две ступени потоками нестабильного конденсата потока стабильного конденсата и вывод из установки подготовки углеводородного газа и конденсата, охлаждение потока газов стабилизации воздушным потоком, разделение потока газов стабилизации на легкие газы стабилизации и сконденсировавшие широкие фракции легких углеводородов, вывод потока широких фракций легких углеводородов из установки подготовки углеводородного газа и конденсата, ввод потока низкоконцентрированной смеси метанола и пластовой воды после трехфазного разделения углеводородной жидкости в поток водометанольного раствора после трехфазного разделения нестабильного углеводородного конденсата, нагрев потока водометанольного раствора потоком метанольной воды, ректификацию водометанольного раствора на метанол и метанольную воду, охлаждение потока метанола воздухом, конденсацию и повторный ввод в газовый поток в качестве ингибитора гидратообразования, вывод метанольной воды после ректификации, охлаждение потока низкоконцентрированного раствора пластовой воды и метанола, вывод из установки подготовки газа и конденсата часть потока низкоконцентрированного раствора пластовой воды и метанола, повышение давления другой части потока метанольной воды, ввод потока метанольной воды в поток нестабильного углеводородного конденсата, экстракцию метанола из нестабильного конденсата, где осуществляют повышение давления потока газов стабилизации компримированием, разделение мембранным газоразделением на метанолонасыщенный пермеат и подготовленный газ стабилизации, охлаждение воздушным потоком подготовленного газа стабилизации, ввод в поток подготовленного товарного газа и вывод из установки, охлаждение потоком подготовленного природного газа метанолонасыщенного пермеата, сепарацию на легкие углеводородные газы выветривания и насыщенный метанольный раствор, повышение давления компримированием легкого углеводородного газа выветривания и ввод в поток нестабильного углеводородного конденсата, ввод насыщенного метанольного раствора в поток водометанольного раствора для последующей ректификации.

Полностью масштабируемый способ производства raav на основе колонок // 2754467

Изобретение относится к биохимии. Описан способ очистки частиц рекомбинантного вектора аденоассоциированного вируса (rAAV), включающий стадии: (a) сбора клеток и супернатанта культуры клеток, содержащего частицы вектора rAAV для получения сбора; (b) необязательно, концентрирования указанного сбора, полученного на стадии (а), для получения концентрированного сбора; (c) лизирования указанного сбора, полученного на стадии (а), или указанного концентрированного сбора, полученного на стадии (b), для получения лизата; (d) обработки лизата, полученного на стадии (с), для снижения содержания контаминирующей нуклеиновой кислоты в лизате и, таким образом, получения лизата со сниженным содержанием нуклеиновой кислоты; (e) фильтрации указанного лизата со сниженным содержанием нуклеиновой кислоты, полученного на стадии (d), для получения очищенного лизата и, необязательно, разведения указанного очищенного лизата для получения разведенного очищенного лизата; (f) подвергания указанного очищенного лизата или разведенного очищенного лизата, полученного на стадии (е), анионообменной хроматографии на колонках для получения колоночного элюата, состоящего из частиц вектора rAAV, и, необязательно, концентрирования указанного колоночного элюата для получения концентрированного колоночного элюата; (g) подвергания указанного колоночного элюата или указанного концентрированного колоночного элюата, полученного на стадии (f), эксклюзионной хроматографии на колонках для получения второго колоночного элюата, состоящего из частиц вектора rAAV, и, таким образом, разделения частиц вектора rAAV и белковых примесей и, необязательно, разведения указанного второго колоночного элюата для получения разведенного второго колоночного элюата; (h) подвергания указанного второго колоночного элюата или указанного разведенного второго колоночного элюата, полученного на стадии (g), катионообменной хроматографии на колонках для получения третьего колоночного элюата, состоящего из частиц вектора rAAV, и, таким образом, разделения частиц вектора rAAV и белковых или других производственных примеси и, необязательно, концентрирования указанного третьего колоночного элюата для получения концентрированного третьего колоночного элюата; и (i) фильтрации указанного третьего колоночного элюата или указанного концентрированного третьего колоночного элюата, полученного на стадии (h), и, таким образом, получения очищенных частиц вектора rAAV.

Улучшенные композиции адсорбентов rho, способы их получения и применения // 2754269

Изобретение относится к цеолитам RHO, которые могут быть использованы в качестве кинетически селективных адсорбентов для кислорода и/или азота, а также для удаления низких уровней N2 из Ar и удаления CO2 из метана. Раскрыты цеолиты RHO с соотношением Si/Al от 3,2 до 4,5 и содержанием непротонных внерешеточных катионов, причем цеолиты содержат не более 1 протона на элементарную ячейку, и при этом размер, количество и заряд внерешеточных катионов, которые присутствуют в цеолите, таковы, что требуется 1 или меньшее количество непротонных внерешеточных катионов на элементарную ячейку для занятия положений 8-членного кольца.

Установка комплексной подготовки природного газа низкотемпературной конденсацией // 2753753

Настоящее изобретение относится к установке комплексной подготовки природного газа низкотемпературной конденсацией, включающей холодильную машину, расположенные на линии сырого природного газа узел охлаждения, сепаратор, соединенный с деметанизатором линиями подачи газа и остатка сепарации с редуцирующими устройствами, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора соединен линией вывода подготовленного природного газа с узлом охлаждения.

Переработка углеводородного газа // 2753698

Изобретение относится к способу и установке для разделения газового потока, содержащего метан, C2 компоненты, C3 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты на летучую фракцию остаточного газа и сравнительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть вышеуказанных компонентов. Способ включает следующие стадии: (a) обработка вышеуказанного газового потока для получения первого потока и второго потока; (b) расширение конденсированного первого потока до более низкого давления и поставка его в точку верхней подачи в дистилляционной колонне; (c) расширение охлажденного второго потока до более низкого давления и его поставка в промежуточную точку подачи сырья в дистилляционной колонне и (d) фракционирование расширенных дополнительно охлажденных первого потока и второго потока в дистилляционной колонне.

Способ получения сульфата натрия из фосфогипса // 2753536

Изобретение относится к химической промышленности и охране окружающей среды. Фосфогипс (PG) выщелачивают (101) с помощью основного раствора, содержащего 0,1 - 0,8 М хелатирующего агента, выбранного из этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и ее натриевой, калиевой, кальций динатриевой, диаммонийной соли, соли триэтаноламина (ТЭА-ЭДТА), гидроксиэтилэтилендиаминтетрауксусной кислоты (ГЭДТА) и ее тринатриевой соли и их смесей.

Централизованная и автономная система очистки отходящих газов множества рабочих процессов и способ ее управления // 2753521

Группа изобретений представляет собой систему очистки отходящих газов с возможностью эффективной очистки отходящих газов, образованных при множестве рабочих процессов. Заявлены централизованная и автономная система очистки отходящих газов и способ очистки отходящих газов множества рабочих процессов.

Смешанный оксид на основе церия и циркония // 2753046

Изобретение может быть использовано при очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Предложен смешанный оксид циркония, церия, лантана и необязательно по меньшей мере одного редкоземельного элемента, отличного от церия и лантана (РЗЭ), также содержащий гафний.

Среда на основе железа // 2752401

Изобретение относится к средам на основе железа (ZVI), предназначенным для удаления одного или множества загрязнителей из почвы, воды или сточных вод. Фильтровальная среда для уменьшения содержания загрязнителей в текучих средах включает промытый в HCl порошок на основе железа, при этом удельная площадь поверхности по ВЕТ промытого кислотой порошка на основе железа составляет 1,2-10 м2/г, промытый кислотой порошок характеризуется содержанием Fe, по меньшей мере, 90 мас.%, характеризуется величиной pH-специфического окислительно-восстановительного потенциала (PSE) менее -0,03 в равновесных условиях (спустя 48 ч), причем PSE определяется как результат деления окислительно-восстановительного потенциала (Eh) на рН, Eh/pH, измеренных в общем объеме, состоящем из 50 мл бескислородной воды и 1 г упомянутого порошка на основе железа, при этом средний размер частиц D50 промытого кислотой порошка на основе железа составляет от 20 до 10000 мкм.

Ротационно-ударный испаритель с дисковым эжектором // 2756079

Заявленное изобретение относится к устройствам, обеспечивающим интенсивное испарение жидкостей без подвода тепла в вакууме. Это изобретение может быть применено в различных технологических процессах, предусматривающих испарение сложных и однородных по составу жидкостей. Ротационно-ударный испаритель состоит из герметичной испарительной камеры, подводящей жидкостной магистрали с подводящим краном, по которой исходная жидкость подается к установленному на испарительной камере форсуночному устройству, управляемому дозатором, устройства для забора пара, образовавшегося в испарительной камере, соединенного с устройством для откачки пара, создающим заданный вакуум в испарительной камере, отводящей паровой магистрали, а также накопителя неиспарившейся жидкости, соединенного с отводящей жидкостной магистралью с отводящим краном. Форсуночное устройство обеспечивает распыл исходной жидкости с заданным малым расходом в заданном направлении. В испарительной камере установлен разгонный диск, вращающийся на валу, введенном в испарительную камеру через уплотнение и приводящимся в движение приводом. Направленная к верхней поверхности разгонного диска под острым углом, навстречу вращению, капельная струя от форсуночного устройства испытывает удар, приводящий к образованию динамической пленки жидкости, которая движется под воздействием центробежных сил и сил трения с ускорением по поверхности разгонного диска к его краю; срывается с этого края; испытывает повторный удар со стороны внутренней поверхности испарительной камеры и формирует на ней вторичную динамическую пленку. Это приводит к интенсивному дроблению и испарению жидкости. Испарительная камера содержит полое герметичное центральное тело с проходным каналом для пара, образовавшегося в испарительной камере, обеспечивающим подачу пара к устройству для забора пара за счет эжекции, создаваемой нижней частью разгонного диска. Технический результат: испарение как сложных, так и однородных по составу жидкостей эффективным испарителем без подвода тепла, простота конструкции и изготовления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.