Дейтерий извлечение из водорода

Основные выводы, сделанные в разд. 3,3 и 3,4 при анализе проницаемости и селективности непористых полимерных мембран, корректны и для металлических мембран. Следует лишь отметить высокие значения селективности при извлечении водорода из смеси с другими газами, кроме дейтерия. Фактор разделения бинарной смеси Нг—Ог на металлических мембранах колеблется в пределах 1,38—1,65 [8]. [c.117]

Для улучшения технико-экономических показателей процесса получения тяжелой воды вместо сжигания обогащенного дейтерием водорода используют более совершенные методы извлечения дейтерия из водорода. [c.39]

Тяжелый изотоп водорода — дейтерий Оа нашел применение в атомной энергетике. Дейтерий входит в состав тяжелой воды ОаО, которая используется в качестве замедлителя нейтронов и как теплоноситель. Атомные электростанции используют значительное количество тяжелой воды (100 000—250 000 кг). Малое содержание дейтерия в водороде (1/6400) создает известные трудности при его получении. Извлечение дейтерия и получение тяжелой воды может быть осуществлено различными методами ректификацией воды, изотопным обменом, двухтемпературным (сероводородным) методом, ректификацией жидкого водорода. [c.253]

Экономический анализ показывает, что метод низкотемпературной ректификации является наиболее перспективным. Следует подчеркнуть, что в СССР впервые в мировой технике была решена задача извлечения дейтерия из водорода методом низкотемпературной ректификации [16]. [c.253]

Извлечение дейтерия из водорода на ступени КИО существенно зави- [c.257]

В СССР вопросами концентрирования дейтерия в промышленном масштабе методом низкотемпературной ректификации начали заниматься давно. Для освоения этого метода необходимо было решить очень многие сложные технические вопросы, для чего, помимо предварительного расчетного исследования, были проведены большие лабораторные исследования, построены опытные установки, давшие возможность получить необходимые экспериментальные данные для проектирования крупных промышленных установок. В дальнейшем такие крупные установки были спроектированы, построены и с успехом эксплуатируются уже много лет [37 ]. В СССР, впервые в мировой технике, была решена задача извлечения дейтерия из водорода методом низкотемпературной ректификации промышленность низких температур перешла с уровня 80° К (разделение воздуха) на уровень температур 20° К (разделение водорода). [c.20]

Применив многоступенчатый противоточный каскад, можно повысить извлечение дейтерия из водорода при обмене с водяным паром по сравнению с рассмотренным выше случаем одной сту- [c.445]

Максимально возможное извлечение дейтерия из природной воды с помощью такого каскада при бесконечном увеличении числа ступеней равно 64% (что вытекает из уравнения (И. 13), если а заменить /С = 2,8). Это в два раза больше максимального извлечения, возможного при экономичном использовании одного лишь электролиза. Концентрация дейтерия в водороде, находящемся Б равновесии с природной водой, составляет 0,0053 6. [c.446]

Таким образом, в рассмотренной установке осуществляется эффективное поглощение дейтерия из водорода низкая степень извлечения объясняется лишь потерями. Большая часть потерь приходится на электролизеры. [c.454]

Водород в больших количествах применяется в химической, нефтехимической и металлургической промышленности. Значительное количество водорода в жидком виде используется в качестве ракетного топлива. Путем низкотемпературной ректификации жидкого водорода осуществляется извлечение тяжелого изотопа водорода - дейтерия. Жидкий водород применяют в качестве рабочей жидкости в пузырьковых камерах при исследовании ядерных частиц, в криогенных насосах и в некоторых других случаях. Из всех областей применения водорода наиболее значительным является использование его в производстве аммиака. [c.117]

При изотопном обмене дейтерий концентрируется в парах воды. Извлечение дейтерия из водорода в молекулы воды зависит от условий проведения процесса изотопного обмена. [c.142]

Извлечение дейтерия из водорода на каждой ступени КИО в значительной степени зависит от величины Я — соотношения потоков водорода и пара. С увеличением содержания водяного пара в смеси, т. е. при снижении к, возрастает расход пара, но одновременно повышается степень извлечения дейтерия из водорода, т. е. растет производительность всей схемы в целом. В конкретных условиях производства для каждой ступени КИО необходимо рассчитать оптималь- ный режим работы по технико-экономическим показателям. [c.143]

Вторая ступень электролиза состоит из меньшего числа ванн. Сухой водород из ванн этой ступени обычно тоже непосредственно поступает потребителю, так как извлечение из него дейтерия оказывается экономически нецелесообразным. Конденсат паров, уносимых газами из второй ступени, поступает на питание ванн третьей ступени. [c.352]

Метод извлечения тяжелой воды, основанный на каталитическом изотопном обмене между парами воды и обогащенным дейтерием водородом (КИО). По данному методу при контакте водорода, обогащенного дейтерием, с парами воды устанавливается равновесие [c.39]

Извлечение дейтерия. Схема установки для получения концентрата, содержащего 8% НО, нз электротехнического водорода показана на рис. 8.34 [27]. [c.246]

Расчеты показывают, что на установках, имеющих степень извлечения дейтерия 90%, при производительности 1000 м 1ч по водороду за год можно получить около 1000 дейтерия, что примерно эквивалентно 970/сг ОаО в год. Рассмотрим принципиальную схему блока разделения для получения дейтерия методом ректификации На (рис. 130). Процесс последовательно осуществляется в трех колоннах 1, 2 к 3. В колонну 1 поступает из холодильного цикла в виде насыщенного пара разделяемый поток водорода с содержанием 0,03% НО. Циркуляционный поток водорода высокого давления служит для создания холода и флегмы в колонне 1. Этот поток проходит куб колонны и дросселируется в ее верхнюю часть. Степень извлечения НО составляет —90%, в кубе колонны собирается концентрат с содержанием —7% НО. Полученный концентрат направляется в колонну 2, где содержание НО увеличивается до 100%, обратный поток (богатый НО) из верхней части колонны 2 направляется в колонну 1. Отводимая чистая фракция НО через теплообменники 4 поступает в реактор 5, где при высокой температуре протекает реакция [c.253]

Необходимо также отметить, что единственным методом, реализованным в промышленном масштабе для извлечения трития из тяжеловодных реакторов и получения товарного трития, является метод ректификации водорода. Принципиальная схема этого процесса была приведена на рис. 6.7.1. Для перевода трития из воды в водород используют каталитическую реакцию (6.7.2), которую проводят в системе пар-газ . В результате этого обмена тритий из молекул ВТО и протий из молекул НВО переходят в водород, который поступает в середину ректификационной колонны первой ступени. Из верха колонны отводятся НО и В2, которые идут на сжигание, образуя воду, содержание дейтерия в которой около 60 ат.%. Из низа колонны первой ступени [c.273]

Для производства тяжелой воды высокой концентрации этот каскад ванн непригоден, так как последние ступени отдают в сеть потребителя водород, существенно обогащенный дейтерием, вследствие чего степень извлечения дейтерия в установке падает и составляет всего 8—10%. Для повышения степени извлечения следовало бы сжигать газ из ванн, которые дают водород с повышенным по сравнению с природным содержанием дейтерия, и возвращать полученную воду в ванны, содержащие соответствующую концентрацию дейтерия в электролите. В этом случае понизится количество водорода и кислорода, производимых для химических целей, и увеличатся производственные расходы, падающие на себестоимость тяжелой воды. В наиболее благоприятном случае [c.11]

Основные расчетные технико-экономические показатели процесса следующие [23] степень извлечения дейтерия 33% расход пара 2,1 т/кг DjO расход электроэнергии 200 квт-ч кг DgO количество водорода на 1 т DgO — 26 млн. н. ж количество каталитической суспензии 8700 т (на 1 т годовой мощности требуется 16 кг платинового катализатора). Соотношение потоков газ/жидкость равно 2,4 1. К недостаткам процесса следует отнести сложность работы с каталитической суспензией и зависимость производства от источника водорода. В настоящее время процесс еще не разработан для промышленного применения, ведутся лишь экспериментальные и расчетные исследования. [c.16]

Совершенно естественно, что в поисках более дешевых способов получения дейтерия обратились к возможности извлечения тяжелого изотопа водорода путем непосредственной ректификации жидкого водорода. [c.18]

На рис. 4 дан принцип выделения дейтерия методом ректификации при низких температурах. Охлажденный до температуры конденсации разделяемый водород поступает в середину ректификационной колонны I. Флегмой колонны I служит циркуляционный сжатый водород, который после охлаждения в теплообменниках (на рисунке не показаны) поступает в змеевик куба колонны, где сжижается, испаряя жидкость куба, после чего в жидком виде подается на верх колонны I. Этот циркуляционный водород используется одновременно для покрытия потерь холода и поэтому сжимается до давления, обеспечивающего нужную холодопроизводительность. Из куба колонны I отводится концентрат, содержащий 5—10% НО. Степень извлечения НО в колонне можно довести до 90—95%. Полученный первичный концентрат НО направляется в колонну П, где происходит концентрирование практически до чистой фракции НО. Выходящий 2 19 [c.19]

Вопросами ректификации жидкого водорода для промышленного извлечения дейтерия занимались также в Европе (Англия, ФРГ, Франция) и в США [3, 8, 29, 30, 38, 39]. [c.20]

В дальнейшем изложении концентрация кубового продукта принимается равной 3,5% НО. Интересно отметить, что на извлечение дейтерия из нормального водорода в виде 3-процентного концентрата НО требуется такая же минимальная термодинамическая работа, как и на дальнейшую концентрацию его с 3 до 100% НО. [c.47]

Водород высокой чистоты можно получить в промышленном масштабе только электролизом. В газе, получаемом с промышленных электролизеров, содержится 0,010 ч- 6,02% азота. Электролизный водород, таким образом, является почти идеальным сырьем для извлечения дейтерия методом глубокого охлаждения. [c.86]

Колумбия), единственном заводе в Северной Америке, производившем водород и кислород методом электролиза в масштабах, достаточно больших для практического извлечения дейтерия. [c.355]

Заводы для концентрирования дейтерия методом дистилляции жидкого водорода были спроектированы немецкими инженерами [6 ] во время второй мировой войны и несколько позже — в США [15]. и заводы предназначались для извлечения 90% [c.370]

На рис. 11. 12 показана схема установки д я наиболее благоприятного случая, когда водород сжигают и возвращают в цикл с четвертой и последующих ступеней. Степень извлечения дейтерия из сырья составляет всего лишь [c.441]

Принцип процесса. В каскаде электролизеров, показанном на рис. И. 12, с водородом, производимым установкой, теряется 67,3% дейтерия, содержащегося в исходной воде. Концентрация дейтерия в этом водороде недостаточно высока, чтобы извлечение электролизом было бы экономичным (даже если половина дейтерия в этом водороде содержится при естественной илй несколько более высокой концентрации). [c.443]

Однако извлечение части дейтерия, содержащегося в таком водороде, может стать экономичным, если применить обмен между водяным паром и водородом. Принцип этого процесса виден из следующего примера. Выясним, что получится, если смешать водород из третьей ступени, содержащий 0,0394% D (см. рис. 11.12) с равным объемом пара, имеющего естественную концентрацию дейтерия (0,0149% D), и пропустить эту смесь при температуре 80°С над катализатором, с помощью которого устанавливается изотопное равновесие обменной реакции [c.443]

Извлечение при обмене равно отношению количества полученного продукта (нетто) к количеству дейтерия в воде, превращаемой в водород, [c.454]

Вторая ступень электролиза состоит из меньшего числа электролизеров. Сухой водород из них обычно тоже непосредственно поступает потребителю, так как извлечение из него дейтерия оказывается экономически нецелесообразным. Конденсат паров, уносимых газами из вто()ой ступени, поступает на питание электролизеров третьей ступени. Число их в третьей ступени еще меньше, чем во второй. Водород в этом случае после осушки содержит уже значительное количество дейтерия, извлекаемого в обменных колоннах с катализатором. В колонну подают пары питающей (исходной) воды, которые в результате изотопного обмена обогащаются дейтерием и после конденсации поступают на электролиз. Водород же, обедненный дейтерием, поступает потребителю. [c.315]

Третья ступень каскада, состоящая из еще меньшего, чем вторая, числа электролизеров, питается конденсатом второй ступени. Газообразный водород, образующийся в электролизерах третьей ступени, содержит значительные количества дейтерия, который должен быть извлечен из водорода. Для этого существуют следующие методы. [c.138]

Метод извлечения тяжелой воды, основанный на реакции каталитического изотопного обмена (КИО). В этом случае при контакте обогащенного дейтерием водорода, выходящего из электролизера, с парами воды устанавливается следующее равновесие [c.138]

Трудность технологическ ой задачи получения тяжелой воды, как и извлечения многих других изотопов, заключается в том, что дейтерий в природном водороде и водородных соединениях содержится в сравнительно небольшом количестве — около 1 части на 6000—7000 частей водорода. Таким образом, при выделении дейтерия необходимо добиваться, чтобы переработка очень боль- [c.4]

Циркуляционный водород, количество которого определяется количеством необходимой флегмы, сжимается компрессором 1 до давления около 100 ат и охлаждается в группе последовательнс расположенных теплообменников 2. Охлаждение этого потока проводится помимо обратного потока холодного водорода на соответствующих температурных уровнях также жидким аммиаком, жидким азотом, кипящим при 80° К, и жидким азотом, кипящим при 64° К- Попутно этот поток водорода очищается от возможных небольших загрязнений азота в адсорбере 3 до остаточного содержания примесей 10 доли. Дальнейшее охлаждение сжатогс циркуляционного водорода происходит в змеевиках регенераторов 6, в теплообменнике 4 и в змеевике нижней колонны ректификационного аппарата 5, после чего он дросселируется как флегма в верхнюю колонну. Этот поток циркуляционного водорода служит одновременно для получения холода на уровне 65° К вследствие эффекта Джоуля-Томсона (см. гл. V). Как показал опыт работы на этой установке, при установившемся режиме для компенсации потерь на недорекуперацию в окружающую среду и для компенсации теплоты ортпо-пара-конверсии давление сжатия этого циркуляционного водорода фактически устанавливается равным 40 ат вместо 100—150 ат в период запуска. Из ректификационного аппарата 5 отводится готовый продукт, содержащий 4% НО, который направляется на дальнейшее концентрирование. Общая степень извлечения дейтерия составляет 85—90%. [c.96]

Водород из электролизеров группы 5-0 выводится из установки, минуя колонны первой ступени. Если коэффициент разделения при электролизе равен 7, то это можно сделать без ущерба для извлечения дейтерия. Такое изменение схемы дает важное преимущество оно позволяет уменьшить нагрузку по пару в колоннах первой ступени до 36% от нагрузки в колоннах установки в Трейле. [c.455]

Несмотря на более высокую концентрацию дейтерия в обедненном водороде, расчетная производительность и извлечение в усо вершенствованной установке на 56% выше, чем на заводе в Трейле (Предполагается, что потери могут быть полностью устранены) [c.455]

Количество продукта (обогащенного дейтерием водорода) в установке для ректификации водорода так невелико (концентрация дейтерия в обычном водороде всего около 0,0150%), что количества поступающего в установку и уходящего из ректификационной колонны отбросного водорода после извлечения из него дейтерия практически одинаковы. Поэтому оба потока удобно пропускать через предназначенные для очистки теплообменники, )асположенные отдельно от остальной установки. Такая схема 5], применяемая для очистки азотоводородной смеси на заводах синтеза аммиака, изображена на фиг. 4 типичный состав очищаемой смеси характеризуется следующими данными [c.106]

Первые образцы водорода, обогащенного дейтерием путем дистилляции жидкого водорода, получены еще в 1932 г. Но сложность технологического оформления процесса, протекающего при —252°, явилась причиной того, что только в 50-х годах он впервые в Советском Союзе нашел воплощение в крупных промышленных установках. Высокая эффективность и экономичность метода обусловлены большой разницей (на 70% ) между упругостью паров Нг и НО при температуре кипения жидкого водорода. Высокий коэффициент разделения (примерно 1,7) позволяет вести ректификацию на небольшом числе тарелок с извлечением до 90% дейтерия, который быстро накапливается в системе. Обогащенный дейтерием водород сжижают в воду, из которой выделяют тяжелую воду методом электролиза в сочетании с изотопным обменом. Аппаратура тщательно теплоизолируется. Высоки требования к чистоте водорода, так как примеси, отвердевая, забивают теплообменники, а присутствие кислорода грозит еще и взрывом. В частности, содержание азота должно быть ниже 10-9%. [c.84]

Вданномпримере = 1,22при25°. Это значит, что отношение [0С1]/[НСЦ не равно отношению [DI3r]/[HBr], а больше его в 1,22 раза. Поэтому, если привести в соприкосновение хлористый водород с бромистым водородом, первоначальное содержание дейтерия в которых было одинаковым то после разделения обоих газов хлористый водород станет богаче дейтерием, чем бромистый водород, за счет извлечения некоторого количества дейтерия из последнего. [c.79]