Ректификационное разделение изотопов

Знание объема, занятого одной из фаз, необходимо по ряду причин. Так, нагрузка на фундамент абсорбционных или ректификационных колонн зависит от того, сколько в колонне содержится жидкости. При ректификации термочувствительных смесей необходимо, чтобы время пребывания жидкости в зоне высокой температуры колонны было как можно меньше, поэтому нужно, чтобы объем, занятый жидкостью, был минимальным. От этого объема зависит также время, необходимое для выхода колонны на стационарный режим при пуске. В некоторых процессах, например при ректификационном разделении изотопов, уменьшение этого времени крайне важно, поскольку стационарный режим колонны достигается иногда лишь через несколько десятков суток. [c.53]

Ректификация обеспечивает разделение компонентов и в том случае, если их температуры кипения различаются всего лишь на 0,5 °С. Применяя ректификационные колонны с числом теоретических тарелок порядка 400—500, как это требуется при разделении изотопов, удается разделять смеси компонентов с разностью телшератур кипения всего лишь 0,05 °С. С помощью [c.40]

Для обогащения или полного разделения изотопов применяют методы диффузии, термодиффузии, электролиза и обменные реакции. Обогащение можно также проводить с помощью методов осаждения и центрифугирования. Ректификационные методы разделения применяют для получения изотопов Не, О, В, С, N, 1 0, -Не, С1 и Аг. Обстоятельный обзор методов получе- [c.219]

Метод низкотемпературной ректификации гидридов получил широкое применение в лабораторной технике и в промышленности. Изучена ректификация моносилана как способ разделения изотопов кремния [131]. Ректифицированы также герман [1291 и сероводород [132]. После ректификационной очистки моногермана в насадочной колонне с высотой рабочей части 0,2 м получен продукт, содержащий гидриды П1 и IV групп в количестве менее 10 %. [c.200]

Ректификационные установки с промежуточным подводом энергии в настоящем разделе будем называть ректификационными каскадами, используя терминологию, сложившуюся в теории разделения изотопов. Элементами каскадов могут быть как ступени разделения, так и адиабатические секции. При рассмотрении вопроса об оптимизации возникает широкий круг задач, которые можно классифицировать по виду элементов каскада (ступень разделения, адиабатическая секция или элементарный участок насадочной колонны) по функции критерия оптимальности (работа разделения, суммарный межступенчатый поток, приведенные затраты на разделение) по характеру разделяемой смеси (бинарная или многокомпонентная). [c.199]

Наряду с задачей расчета такого процесса большое пр а к-тическое значение (особенно для разделения изотопов) имеет задача расчета каскада, оптимального в экономическом отношении" (т. е. с учетом капитальных и других затрат на разделение). Как отмечалось выше, аналитически были решены только простейшие задачи оптимизации ректификационных каскадов (идеальный каскад, а также ступенчатый каскад при очень малых концентрациях изотопов - ). [c.200]

Термодинамика разделения газов подробно освещена в литературе. Рассмотрим некоторые основные понятия и термины, используемые при описании процессов разделения изотопов. Первичный и наименьший самостоятельный элемент, создающий некоторую степень разделения, называется разделительным элементом. Например, разделительным элементом является тарелка ректификационной колонны, электролизер, газодиффузионный фильтр и т. д. Группу параллельно включенных разделительных элементов называют ступенью. [c.4]

При разделении изотопов, как и при характеристике работы ректификационной колонки, употребляют термин флегма . Для того чтобы получить определенную степень разделения, часть продукта, выходящего из колонки, должна быть присоединена в виде флегмы к потоку, идущему в противоположном направлении. В дистилляционной колонке флегма создается частичной конденсацией или частичным повторным кипячением [c.335]

Разделять природный бор на изотопы и получать соединения бора с измененным изотопным составом умеют уже во многих странах. Разделяют, конечно, не элементарный бор, а одно из его соединений, чаще всего газообразный при нормальных условиях трехфтористый бор. В жидкость ВРз превращается при температуре около минус 100° С. Установлено, что молекулы трехфтористого бора, в состав которых входит бор-11, немного подвижнее тех, в которых заключен бор-10. Из-за этого ВРг испаряется из жидкого трехфтористого бора чуть-чуть легче и быстрее, чем °ВРз. Этой минимальной разницей в свойствах и пользуются для разделения изотопов бора в ректификационных колоннах. Процесс этот сложный и долгий — все-таки разница в свойствах моноизотопных фторидов бора очень невелика. [c.79]

От объема, занимаемого жидкой фазой, зависит время выхода ректификационной колонны на стационарный режим при пуске. При разделении изотопов уменьшение этого времени крайне важно, поскольку стационарный режим достигается иногда лишь через десятки суток. [c.150]

Разделение смесей на составные компоненты играет большую роль в современном научном исследовании и в технике. Основным методом разделения жидких и газовых смесей (при возможности сжижения последних) следует считать ректификационную перегонку в различных ее вариантах. За последние годы, главным образом для разделения изотопов, получили значительное распространение новые методы разделения газовая диффузия через пористые перегородки, термодиффузия и другие. [c.7]

В настоящее время для промышленного производства тяжелой воды применяют крупномасштабные установки [471. Значительные трудности аппаратурного характера возникают при разделении газовых изотопных смесей. Поэтому лабораторное получение изотопов при температуре кипения жидкого азота и жидкого воздуха пока еще слишком дорого. Однако если ректификационную установку присоединить к промышленной установке для получения кислорода из жидкого воздуха, то концентрирование изотопов Аг, 0 и N может оказаться очень экономичным [48, 491. По-видимому, очень выгодна низкотемпературная ректификация N0 при одновременном получении и 0 [50], а также ректификация СО при концентрировании [511. [c.222]

В основном трудности касаются аппаратурного оформления. Получение изотопов в лабораторном масштабе при температурах жидкого воздуха пока оказывается дорогим. Если же соответствующую ректификационную установку присоединить к промышленной установке по разделению воздуха, то обогащение изотопов Аг , и N1 может стать очень экономичным [34]. [c.248]

Производство изотопов и веществ высокой чистоты характеризуется тем, что при небольшом его масштабе требуется высокая эффективность разделения. Этим требованиям отвечают маломасштабные ректификационные колонны тарельчатого и наса-дочного типа (с мелкой насадкой). [c.69]

Рекомендуемая методика оценки эффективности ректификационных колонн с помощью разбавленных растворов была проверена еще в 1955 г. [23] на примере испытания насадочной колонны с использованием разбавленного раствора тиофена в бензоле. Анализ тиофена в бензоле осуществлялся двумя методами — колориметрическим и радиометрическим, для чего был синтезирован тиофен, содержащий радиоактивный изотоп серы 8 . Тиофен 8 может быть получен как методами обычного химического синтеза, так и методами, основанными на реакциях изотопного обмена [24]. Экспериментальное изучение равновесия жидкость — пар непосредственно в области разбавленных растворов тиофена в бензоле привело к значению коэффициента разделения а = 1,094 0,002. Эта величина и использовалась при расчетах. [c.140]

Давления насыщенного пара имеют заметное различие лишь в случае изотопных веществ с малым мол. весом. Поэтому методом ректификации пользуются для разделения сравнительно легких изотопов (водорода, углерода, азота, кислорода и др.), находящихся в соедпнениях с небольшим мол. весом (простые газы, вода, аммиак окись углерода и др.). Процесс проводят (при темп-ре кипения исходного вещества) в ректификационных колоннах (тарельчатых или насадоч-ных), включающих много ступеней колонны соединяют в каскад. Ректификация воды и водорода использована в произ-ве тяжелой воды (см. Дейтерий). [c.100]

Далее трехкомпонентная смесь изотопов водорода охлаждается в теплообменниках 23 и 24 и направляется для разделения в ректификационную колонну 25, в кубе которой получается смесь, содержащая 97,7% О и 0,3% НО Дейтерий отдает свой холод в теплообменниках 23 и 24 и поступает в печь 25, где сжигается с кислородом, образуя тяжелую воду ОаО. [c.415]

Другие сведения по вопросу о получении О и можно найти в работах Джексона и Пигфорда [67], Розена [68] и Бродского [38]. В книге Лондона и Кохена [69] рассмотрена общая теория разделения изотопов. В ней содержатся также сведения об оптимизации условий разделения с использованием каскада ректификационных колонн, которая играет важную роль в промышленной ректификации, в том числе при разделении изотопов [71 ]. [c.233]

Обычная ректификация позволяет разделять компоненты с близкими температурами кипения при разности между последними вплоть до 0,5° ори применении ректификационных колрнн с числом теоретических ступеней разделения (тарелок) порядка 400—5 00, как это требуется при разделении изотопов, удается разделять смеси компонентов, температуры кипения которых различаются всего лишь на 0,05°. Путем использования избирательных методов, а в трудных случаях комбинированием с другими способами разделения, например с экстракцией и, главным образом, с газовой хроматографией, удается производить разделение смесей, до сих пор считавшееся неосуществимым. В следующих главах будут более подробно изложены сложные процессы ректификации, которые были теоретически детально рассмотрены Куном, а также Куном и Риффелем [3]. До проведения любой перегонки (это относится как к дистилляции, так и к ректификации), прежде чем начать расчеты, необходимо решить целый ряд вопросов. В табл. 3 приведена рабочая схема, которая должна оказать помощь при решении отдельных. проблем разделения. [c.46]

Отклонением от указанной схемы оценки и выбора ректификационных аппаратав являются случаи, когда применение некоторых ректификационных колонн диктуется специальными требованиями, вытекающими из нужд предприятия и условий проведения процесса. Так, например, для получения термически нестойких веществ высокой чистоты в колоннах высокой эффективности при небольших остаточных давлениях (—10—20 мм рт. ст.) целесообразно использовать аппараты со спирально-призматической насадкой малых размеров, обладающей малым удельным гидравлическим сопротивлением на единицу переноса АР/Н у. Возможность применения тарельчатых колонп в этом случае сомнительна. Представляется также перспективным применение для этих целей роторных и пленочных колонн, работа которых подробно описана в монографии [129, с. 38]. К подобному же выводу можно, по-видимому, прийти при выборе ректификационных колонн для разделения изотопов в системах с а, мало отличающимся от единицы. [c.124]

Ректификационный аффинаж в ядерной энергетике применяется главным образом при аффинаже гексафторида урана, направляемого на завод по разделению изотопов урана, и при производстве безводного фторида водорода, являющегося сырьем электролитического производства фтора. Однако роль ректификации при производстве UFe в некоторых странах, например в России, ограничена, поскольку на ранней стадии развития ядерной энергетики были разработаны мощные аффинажные операции по гидрохимической очистке соединений урана, в связи с чем на многих заводах надобности в ректификационном аффинаже практически не возникло. В других странах, например в США и ЮАР, ректификация является ненременной аффинажной операцией по очистке гексафторида урана от примесей перед стадией разделения изотопов урана. [c.37]

Различия в свойствах изотопов позволяют разделять изотопы и определять их содержание в изотопных смесях. Любой способ разделения изотопов, а также количественный анализ стабильных изотопов основаны на наличии И. э. (при этом метод разделения тем эффективнее, чем больше соответствующий И. э., см. Изотопов разделение и Изотопов стабильных анализ). Так, напр., ректификационный метод разделения основан на различии в давлениях пара изотопных соединений. В основе метода центрифугирования лежит различие плотностей. Диффузионный метод иредиолагает различие коэфф. диффузии. Методы разделения с использованием реакций изотопного обмена основаны на термодинамич. И. э. Имеются методы разделения изотопов, основанные на кинетич. И. э., как, напр., широко распространенный электро- [c.94]

Кезом, ван-Дик и Гантье (1933 г.) применили высокоэффективную ректификационную колонку, использовавшуюся для частичного разделения изотопов неона, и получили из 40 л обычного жидкого водорода 2 л газа с содержанием 1,5% дейтерия, Повидимому, этот метод не привьется для лабораторного получения тяжелого водорода, но он имеет перспективы промышленного использования. [c.118]

Примером многоступенчатых кубов второго типа является десятиступенчатый лабораторный куб с расположенными наклонно в виде ступзнек лестницы испарителями и конденсаторами [ ], работающий в условиях полного противотока паров и флегмы как ректификационная колонна. Принцип работы куба при полной флегме показан на рис. 33. Пары, поднимаясь с поверхности жидкости в участке А , конденсируются на наклонной поверхности б и стекают в виде капель в смежную вышестоящую секцию А . Избыточное количество жидкости из ячейки А переливается в ячейку А и т. д. Вся система заключена в герметический кожух, в котором поддерживается высокий вакуум. В течение 2—5 дней работы при разделении изотопов ртути аппарат, состоящий из каскада 10 ячеек, дал 6—7 теоретических тарелок. Несмотря на.хорошие результаты, получаемые в опытах, использование в этом аппарате толстых слоев жидкости связано с возможностью разложения термически неустойчивых веществ и с опасностью перемешивания паров, если скорости испарения станут достаточно большими. [c.38]

Вебер [92] установил, что при разделении методом парциальной конденсации можно использовать ректификационные колонны с меньшим диаметром верхней части (рис. 172). Возможность уменьшения объема верхней части колонны обусловлена возрастанием в ней концентрации низкокипящего компонента и снижением требуемого флегмового числа. При этом поперечное сечение колонны следует уменьшать в соответствии с ростом концентрации. Кроме того, необходимо устанавливать промежуточные дефлегматоры, пропускная способность которых снижается по ходу движения потока паров. Фойгт [93] на основе теоретических исследований показал, что разделительную способность ректификационной колонны можно существенно повысить, если отводить тепло не от определенных участков колонны, а от всей ее поверхности. Метод парциальной конденсации позволяет обогащать пары низкокипящим компонентом и, следовательно, не пригоден, например, для обогащения стабильных изотопов, являющихся в основном высококипящими компонентами. В этих случаях необходимо, наоборот, подводить тепло к стенкам исчерпывающей части ректификационной колонны, чтобы уменьшить ее прог пускную способность по жидкости (см. разд. 5.1.4 [93а, б]). [c.249]

Радиоизотопная индикация может быть применена для разработки методик разделения многокомпонентных смесей не только в химическом анализе. Так, весьма трудоемкие определения состава равновесных фаз при разработке ректификационных методов разделения многокомпонентных жидких смесей значительно упрощаются, если предпринять радиометрическое определение полноты разделения компонентов. Для этого один (или несколько) компонентов разделяемой смеси метят Подходящим радиоизотопом, и затем процесс ведут до тех пор, пока радиоактивность полйостьй не сосредоточится в одной из фракций. Контроль полноты разделения будет тем более эффективным, чем выше энергия излучения изотопа, введенного для метки. Вот почему в весьма часто встречающихся случаях разделения смесей органических веществ следует по возможности метить компонент не С , обладающим весьма малой энергией излучения, а иными радиоизотопами. Например, если одним из компонентов разделяемой смеси является бромбензол, следует в качестве радиоизотопной метки выбрать Вг . [c.162]

Для снижения затрат энергии на перемещение потоков, уменьшения объема аппаратуры и периода первонач. на-копления изотопа (см. ниже) обычно сокращают потоки при переходе от низких ступеней к более высоким, т.е. ведут процесс так, чтобы обогащенная фракция данной ступени была по массе меньше обогащенной фракции предыдущей ступени. В ряде случаев используют каскады без сокращения потоков (т. наз. прямоугольные каскады). Аналогами прямоугольного каскада являются противоточные разделит, колонны, напр, ректификационные. В каскадах перемещение потоков между ступенями осуществляют с помощью насосов или др. устройств, в колоннах за счет конвекц. потоков, возникающих из-за различия плотностей, избыточного давления, электрич. потенциала или др. При этом в каждом поперечном сечении колонны изотопы перераспределяются между перемещающимися в противоположных направлениях потоками (в соответствии с элементарным разделит эффектом). Для достижения в прямоугольном каскаде (или в противоточной колонне) степеней разделения больших, чем в единичной операции ( > Р), часть выходящего с последней ступени обогащенного потока возвращают в каскад или колонну (рис. 2) проводят обращение потока (напр., испарение жидкости или конденсация пара при ректификации). [c.199]