Гидрофторирование, реакторы

Для удаления тонких циркониевых оболочек больше подходит газовое гидрофторирование для обработки сердечников или стержней из циркониевых сплавов удобнее производить гидро-фторирование в жидкой фазе (в расплавленной соли), так как при этом легче решаются вопросы отвода реакционного тепла. Главная трудность применения этих процессов заключается в правильном подборе удовлетворительного материала для реактора (ср. [59]). [c.126]

Этот тип реактора имеет явные преимущества перед периодически действующими реакторами по безопасности работы и однородности продукта. В отношении размеров и простоты конструкции он имеет также незначительное преимущество перед непрерывным денитратором желобкового типа. Однако реакционная способность продукта пока слишком низка. Восстановление в кипящем слое измельченного продукта, получаемого в денитраторе кипящего слоя, может увеличить реакционную способность в достаточной степени, чтобы достигнуть приемлемые скорости гидрофторирования на операции получения и 4 (см. гл. VI). [c.199]

Система реактора. Загрузка двуокисью этих реакторов на некоторых установках производится непосредственно из реакторов, производящих НО2, на других — из промежуточного склада. Во всех случаях двуокись подается в небольшой запорный бункер, из которого винтовым конвейером она передается на верх одного из трех последовательно соединенных реакторов для гидрофторирования. Каждый из этих реакторов представляет собой горизонтальную трубу диаметром 408 мм, длиной около [c.229]

Вторая проблема, возникшая при повышении производительности, — это возврат пыли из потока отходящих газов в систему реактора. Как упоминалось выше, газы, выходящие из системы реактора гидрофторирования, входят в фильтр с угольной трубой, расположенный непосредственно над верхним реактором. Через определенные интервалы времени фильтр продувается обратным током азота и собранная пыль выдувается из угольных трубок и падает вниз в реактор. Поскольку производительность установки увеличивалась, расходы газов также пропорционально увеличивались. Это вызывало увеличение скорости газов и соответствующее увеличение количества пыли, выдутой на фильтр. Когда фильтр продувался обратно в трубу верхнего реактора, сразу поступало большое количество материала, создававшее дополнительную нагрузку на конвейер этой трубы. В некоторых случаях возникала необходимость выключения конвейера и прочистки соответствую-236 [c.236]

Тетрафторид урана, не удовлетворяющий техническим условиям, часто можно смешать с хорошим материалом, так что получится смесь удовлетворительного качества. Однако иногда из-за производственных неполадок получается материал с таким низким анализом, что смешивать его нецелесообразно. На некоторых установках для получения ир4 предусматривается возврат этого материала на гидрофторирование в постоянно действующем реакторе для вторичной обработки . [c.247]

Рис. 7. 14. Схема первоначальной системы реактора гидрофторирования в движущемся слое [11].

При проведении реакции гидрофторирования из-за ее особенностей необходимо строго соблюдать основные требования, предъявляемые к гетерогенным реакциям в системе газ — твердое. Эти требования заключаются в обеспечении однородности условий реакции и возможности легкого изменения этих условий создании максимальной эффективности контактирования фаз для снижения расходных коэффициентов по газообразному реагенту. С точки зрения этих требований лучшими реакторами являются аппараты с кипящим слоем и шахтные печи с движущимся слоем. [c.162]

I — газодувка 2 — реактор для восстановления ООз 3 — конденсатор 4 — фильтр 5 — сборник для плавиковой кислоты 6 — реактор для гидрофторирования иОз 7 — скруббер в — испаритель для НР [c.236]

В отличие от вращающихся печей шнековые реакторы применяют в тех случаях, когда необходима более тщательная герметизация процесса. Например, при фторировании и гидрофторирования урана, когда даже небольшие утечки газов нз реакционной зоны могут привести к тяжелым поражениям обслуживающего персонала и авариям, применение вращающихся печей значительной производительности очень ограничено. В связи с этим единственным типом аппаратов непрерывного действия, которые длительное время применяли в таких производствах, были шнековые реакторы. [c.241]

Применение шнекового реактора позволяет создавать любое число температурных зон реакции. Так, для процесса гидрофторирования двуокиси урана, где необходимо плавное повышение температуры от 300 до 550° С, применяют реакторы, в которых семь-девять и более температурных зон. Реактор при этом может быть разбит на две-три секции, размещенные друг под другом. [c.241]

Содержание пыли в отходящих газах при проведении пилотных испытаний реакторов обезвоживания трехокиси урана, восстановления ее и гидрофторирования двуокиси урана составляло ОД—1,3% от количества подаваемого сырья. [c.245]

Рис. 96. График изменения температуры (кривая 1), концентрации НР (кривая 2) и степени превращения иОг в ир4 (кривая 3) по высоте реактора для гидрофторирования

Подобные реакторы испытывали при восстановлении трехокиси урана до двуокиси и гидрофторировании последней до тетрафторида урана. Как показали эксперименты, расширение слоя в коническом реакторе (угол конусности 0,5°) значительно меньше, чем в цилиндрическом. Например, при псевдоожижении частиц [c.283]

Рис. 112. Реактор с перемешиваемым кипящим слоем для гидрофторирования двуокиси урана

Ограничения применимости пламенных реакторов могут быть связаны и с величиной константы равновесия реакции. Если с повышением температуры, что необходимо для достижения высоких скоростей реагирования, константа равновесия заметно убывает, то применение реактора становится неоправданным. К таким реакциям относится процесс гидрофторирования двуокиси урана, равновесное состояние для которого уже при 500—700° С заметно сдвинуто в сторону гидролиза тетрафторида урана. [c.315]

Гидрофторирование в реакторах со шнековым перемешиванием [c.260]

Если двуокись урана обладает высокой реакционной способностью, гидрофторирование осуществляется при бо-пее низкой температуре в течение меньшего промежутка времени в этом случае мешалка главным образом транспортирует материал. Скорость вращения мешалки колеблется в пределах 4—20 об/мин, она перемещает твердый продукт внутри реакционной трубы, перемешивает и разгребает его, улучшая таким образом контакт между твердой и газовой фазами. В большинстве случаев оптимальным является следующий температурный режим равномерный подъем температуры по длине реактора (от загрузочного конца) от 300 до 550°. [c.260]

Гидрофторирование в реакторах с вибрирующим лотком [c.262]

Реактор с вибрирующим лотком для гидрофторирования двуокиси урана показан па рис. 11.8. По своей конструкции он подобен вибрационному конвейеру, но приспособлен к жестким условиям процесса — высокой температуре и вибрации бо.льшой частоты. Реактор изготавливается из инконеля или монель-металла. Лоток, внутри которого перемещается фторируемый продукт, слегка выгнут в форме свода, что придает ему большую прочность. Он крепится на горизонтальных трубах, проходящих через отверстия в стенах печи и укрепленных в свою очередь на трубча- [c.262]

Рис. 11.8. Схема реактора с вибрирующим лотком для гидрофторирования двуокиси урана

Гидрофторирование двуокиси урана проводят в двух последовательно установленных реакторах с вибрирующими лотками. Двуокись урана вводят в реактор через запорный бункер небольшим винтовым конвейером. Электропечи сопротивления, в которые помеш,ены реакторы, разделены на пять зон каждую контролируют термопарой, находящейся в середине зоны с внешней стороны трубы снизу. Газообразный фтористый водород, предварительно нагретый до 500°, поступает в первый реактор после очистки от пыли в трубчатом угольном фильтре отходящие газы из первого реактора поступают во второй реактор. Во избежание конденсации смесей фтористого водорода с водой все трубопроводы, по которым проходит газ, а также торцовые части реакторов, выходящие из печей, снабжены электрическими нагревателями. [c.263]

Было исследовано [ЗО] влияние условий реакции на выход винилфторвда при гадрофторировании ацетилена в присутствии окиси хрома. Гидрофторирование проводили в вертикальном трубчатом реакторе диаметром 0,03 м, длиной 1 м, изготовленном из железа. Он помещался в электрическую печь высотой 0,9 м. Слой катализатора в реалсторе поддерживался сеткой из нержавеющей стали. [c.14]

Рис. 2. 31. Влияние температуры восстановления иОг на скорость гидрофторирования при 540° С, полученной изиОз(И1) в реакторах с перемешиванием промышленного типа

Температура. Важность регулирования температуры в этих реакторах вызвана тем, что она определяет скорость реакции восстановления и реакционную способность продукта на последующей операции гидрофторировапия в производстве ир (см. 2. 13). Если температура ниже оптимальной, то скорость реакции падает. В результате снижается производительность и идет неполное восстановление или происходит только неполное восстановление. С другой стороны, имеются убедительные данные, показывающие что при температурах выше оптимальной поверхности частиц спекаются, что мешает как дальнейшему восстановлению, так и последующему гидрофторированию. Поэтому для достижения максимальной производительности и получения продукта высокого качества необходимо иметь хороший контроль температуры. [c.209]

Процесс в кипящем слое. В результате эксцерименталь-ных исследований, начатых Юнион Карбайд Ньюклеар Компани на Ок-Риджском заводе газовой диффузии в 1956 г., была пущена установка с реактором восстановления в кипящем слое [3—5]. Работа этого агрегата производственного масштаба оказалась удовлетворительной, и еще три объекта КАЭ установили один или несколько таких реакторов. Было известно, что производительность оборудования гидрофторирования ограничивается в связи с тем, что в системах реакторов с перемешиваемым слоем или в виброреакторах отдельные частицы плавятся или спекаются вследствие местного повышения температуры. Некоторые виды окисей спекались сильнее, чем другие. Так как теплопередача в кипящем слое происходит гораздо лучше, температура отдельных частиц, восстанавливаемых в реакторе с кипящим слоем, должна понизиться. В результате успешной работы этого реактора нового типа производительность реакторов гидрофторирования на ряде окисей возросла в три раза. [c.214]

Самым удовлетворительным материалом для компонентов реактора оказался монель. Из других материалов для изготовления лодочек годились магний и графит, однако гидрофторирование в лодочках из магния, имеющего низкуюточку плавления и способ ного загораться, должно вестись при температуре, непревышающей 454° С. Наиболее удовлетворительными уплотнениями для торцовых стенок реактора был монель с прокладками из асбеста. Краны, арматура и трубы, через которые пропускался фтористый водород, были из монеля. Арматура входных и выходных трубок для подвода газа к реактору, которые обязательно должны были разъединяться каждый раз, когда реактор извлекался из печи, делались из хэстэллоя С. [c.224]

Все реакторы для гидрофторировапия, так же как и реакторы для иОг, помещались в электрические печи сопротивления. На некоторых установках верхний реактор гидрофторирования имел четыре температурные зоны, следующий — три зоны и нижний реактор — две зоны. На других установках у каждого реактора были четыре температурные зоны. Контроль температуры был такой же, как и в реакторах для иОа с перемешиваемым слоем. [c.231]

На установках для производства и 4 непрерывно получаются небольшие количества материалов с ураном, содержащих фторид, и относительно большие количества металлических или иных загрязнений. Этот материал может получиться от сметок с пола, чистки реакторов или во время уборки при ремонте. На некоторых производствах для обработки этих материалов имеются специальные реакторы для регенерации. В них можно перевести ир4 н другие фтористые соли в окислы путем обработки паром. Для этого используются небольшие реакторы, подобные реакторам для гидрофторирования с одной 200-мм инконелевой трубой длиной около 3 Л1, в которой находится маленький конвейер. Труба помещена в электрическую печь, поддерживающую температуру 677° С. В этот реактор загружается около 18 кг ч этих отходов. Пар вводится противотоком к движению порошка с расходом около [c.247]

Процессы гидрофторирования в кипящем слое. Процесс в кипящем слое. Такой процесс исследуется в Аргоннской национальной лаборатории [7, 8]. Эта работа показала пригодность использования реактора с кипящим слоем для производства ир4 из иОг- На рис. 7. 12 показана схема реактора диаметром 75 мм, сконструированного и используемого для полупроиз-водственных экспериментов по получению иОо из НОз, а также Нр4 из иОг. Производительность этой установки при изготовлении иОг г бсуждалась в гл. VI. В этом реакторе — три кипящих слоя, каждый поддерживается перфорированной пластиной, распределяющей газ. Двуокись урана вводится сверху этой трехступенчатой установки и там переводится во взвешенное состояние движущимся огерх потоком газообразного фтористого водорода. Скорость газа поддерживается такой, что твердые частицы непрерывно двигаются, но не уносятся газовым потоком. Смесь твердого вещества и газа ведет себя в таком состоянии как жидкость и с прибавлением твердой фазы перетекает через отводную трубу из одной ступени в следующую (ниже). Каждая ступень реактора нагревается трубчатым электрическим нагревателем мощностью 1 кв, помещенным снаружи и регулируемым таким образом, что кипящий слой поддерживается при желаемой температуре. [c.250]

Была также сделана попытка осуществить на этой установке одновременно и восстановление, и гидрофторирование [13]. В этом случае смесь UO3 — вода, содержащая около 7% крахмала, выдавливалась в виде таблеток. Этот материал вводился в реактор гидрофторировання так же, как раньше вводилась UO2- Крахмал действовал как восстановитель, и с образовавшейся UOo реагиро-254 [c.254]

Ранее такая реакция одновременного восстановления — гидрофторирования изучалась в Ок-Риджской национальной лаборатории [16]. В этом случае применялся реактор диаметром 100 мм. При производительности 5,7 кг/ч было получено свыше ИЗО кг продукта, содержащего от 91,3 до 99,3% ир4- Серьезной проблемой этого процесса является загрязнение углеродом. [c.255]

Фторирование. Продукт, полученный в реакторе для гидрофторирования посредством бункеров и шнеков, подается в два монелевых реактора с кипящим слоем, работающих параллельно. Приблизительные размеры их следующие диаметр 0,61л, высота 4,61 м. Слои состоят из фтористого кальция, классифицированного по крупности частиц приблизительно между —40 и +200 меш. Исходный тетрафторид вводится в аппараты ниже поверхности этих слоев. Кипящей средой, является фтор, предварительно нагретый электрическим током до температуры реакции. Скорость газа в кипящем слое в зависимости от условий составляет от 0,12 до 0,21 м/сек. Системы нагревания и охлаждения этих реакторов в принципе схожи с системами, описанными для реакторов восстановления и гидрофторировапия. Температура слоя поддерживается в пределах 343—482° С. [c.502]

Реакторы для восстановления и гидрофторировання сами по себе герметизированы и заключены в электрические печи (см. гл. Vi, VII). Избыток водорода в отходящих газах удаляется сжиганием в воздухе и газообразные продукты горения, содержащие урановую пыль, пропускаются через большие пылеуловительные системы. Температура этих газов понижается разбавлением воздухом, поступающим из других пылеуловительных укрытий, до температур, допустимых в сборнике пыли. Отходящие газы, содержащие избыток фтористого водорода, фильтруются через пористые угольные фильтры и собранная пыль зеленой соли возвращается обратно в реакторы. [c.543]

Рис. 18. 13. Местный отсос, устанавливаемый на конце реактора для гидрофторировання

Для определения технологического времени Хтехн и высоты печи Н необходимо воспользоваться данными по равновесию и скорости реакции UO2 + 4HF i UF4 -Ь 2НаО. Причем необходима точная зависимость скорости реакции от температуры и парциальных давлений HF и Н2О, исходя из которой можно условно разбить реактор гидрофторирования на зоны (рис. 96), и выбрать в каждой из зон оптимальную, с точки зрения равновесия и кинетики реакции, температуру. Для каждой из зон рассчитывают далее время, необходимое для достижения конечной степени реагирования (начальной степени реагирования для следующей зоны) зная это время, определяет минимальную высоту каждой зоны. Тепловой баланс также составляют по зонам. Зная количество тепла, которое необходимо отвести, и коэффициент теплопередачи между слоем и хладагентом, можно определить поверхность теплопередачи и высоту реакционной зоны. Для исполнения принимают значения высоты реакционной зоны, найденные при тепловом расчете, если они намного больше величин, получаемых при кинетическом расчете. Такой метод расчета показывает, что реактор движущегося слоя для производства тетрафторида урана из двуокиси с годовой производительностью, например, 5000 т должен иметь внутренний диаметр 0,61 м, высоту 13,73 м (с зонами высотой по 2,75 м) и отношение H/D — 23. [c.264]

Полупромышленный четырехступенчатый реактор для восстановления трехокиси урана производительностью до 1000 кг/ м -ч) слоя имел диаметр 0,13 м и высоту слоя 0,25 см. Аналогичный аппарат диаметром 0,15 м и пятью ступенями по 0,25 м с температурой, изменяющейся от 340° С в верхней секции до 600° С в нижней, применяли для гидрофторирования двуокиси урана. Линейная скорость газа составляла 0,09— 0,18 м/сек, предварительно подогретый фтористый водород подавали с 50—70%-ным избытком сверх стехиометрически требуемого. При времени контакта 2,3—10 ч максимальная производительность составляла 560 кг/ м -ч). Испытания реактора показали, что его можно применять для переработки резко отличающихся по свойствам материалов, причем загрязнение их [c.306]

Так как реакция гидрофторпрования двуокиси урана обратима, причем вероятность протекания обратной реакции увеличивается с нагреванием, иовышение температуры процесса целесообразно только в случае,, если в реакционной смеси газов концентрация фтористого водорода высока по отношению к содержанию паров воды. В присутствии больнюго количества водяных паров (на выходе из реактора в противоточном процессе) необходимо поддерживать сравнительно низкую температуру. Это условие можно выполнить, если процесс гидрофторирования разделяется па несколько стадий. В соответствии с данными о равновесной концентрации фтористого водорода в смеси с водяными парами, гидрофторирование двуокиси выгодно проводить при возмоншо более низких температурах однако при этом заметно снижается скорость процесса на практике гидрофторирование ведут при 400—600° С. [c.254]

Указанные обстоятельства обусловили необходимость создания в аппаратах гидрофторпрования градиента температуры на выходе твердого из реакционного аппарата темиература максимальна, на входе в реакционный аппарат она минимальна. В свежем фтористом водороде, поступающем на гидрофторирование, пары воды отсутствуют и температура в этой части реактора может быть весьма значительной (500—600°), что обусловливает высокую скорость процесса. По мере увеличения содержания паров воды в газовой фазе температуру реакционного пространства необходимо снизить, и на входе твердого она может составлять 300—400° С здесь аппарат работает лишь для улавливания и связывания непрореагировавшего ранее фтористого водорода. [c.258]

Возросшая потребность в уране вызвала необходимость замены периодических методов получения тетрафторида урана более эффективными, высокопроизводительным и непрерывными процессами. Наиболее значительным усовершенствованием способа гидрофторирования двуокиси урана оказалось создание горизонтальных шнековых реакторов с вибрирующим лотком, а также реакторов для гидрофторпрования в псевдо-ожиженном слое и вертикальных реакторов для гидрофторпрования таб-летированной или гранулированной двуокиси урана. [c.260]

Общая схема процесса производства тетрафторида урана из трехокиси представлена на рис. 11.6. Двуокись урана, полученную при восстановлении трехокиси водородом, обрабатывают безводным фтористым водородом процесс осуществляется по принципу противотока. На рис. 11.7 показано устройство реактора со шнековым перемешиванием для гидрофторирования двуокиси урана. Горизонтальная труба реактора выполнена из иико-неля или из сплава хастел-лой. Внутри трубы имеется мешалка, конструкция которой определяется условиями гидрофторпрования. При обработке двуокиси урана с низкой реакционной способностью для полного перевода ее в тетрафторид требуется высокая температура в этом случае мешалка предназначена главным образом для предотвращения спекания твердого продукта и выполняется без центрального вала с лентами, изогнутыми в спираль. [c.260]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология