СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА Российский патент 2013 года по МПК G21F9/02 A62D3/00 

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для утилизации промышленных отходов, содержащих галогеноводород.

Общеизвестно, что хлороводород и его водный раствор - соляная кислота являются веществами, токсичными для растительных и животных организмов. Кроме того, эти вещества вызывают весьма сильную коррозию нержавеющей стали, которая не предназначена для работы соляной кислотой. В промышленности, и производствах, где используются хлороводород или соляная кислота (HCl), применяются следующие меры: герметизация оборудования, надлежащая вентиляция с улавливанием хлороводорода. Способ улавливания определяется экономической целесообразностью. Если содержание хлороводорода в отходящих газах достаточно велико, то газовый поток барботируют через воду и образующуюся соляную кислоту возвращают в производство. Если нет необходимости в рекуперации HCl, то улавливание производят барботированием газа через раствор щелочи или пропусканием его через ловушку с активированным углем, пропитанным щелочью.

В радиохимическом производстве из-за высокой радиоактивности перерабатываемых веществ все работы проводятся в защитном оборудовании: горячих камерах из нержавеющей стали, встроенных в каркас здания и оборудованных спецвентиляцией и спецканализацией. Все заменяемое оборудование из горячей камеры и вентиляционной и канализационной систем подлежит захоронению в хранилище твердых радиоактивных отходов. Сама горячая камера замене не подлежит, поэтому к радиохимическим процессам и используемым веществам предъявляются очень жесткие требования с точки зрения сохранности горячей камеры. Например, использование галогеноводородных кислот в открытом виде запрещено. Все процессы с применением соляной кислоты (например, аффинаж Ni-63 и Ru-106 с использованием 8 моль/л HCl) проходятся в закрытом оборудовании со сдувкой, подсоединенной к системе щелочных ловушек.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ выделения рутения из радиоактивных растворов, например, при получении препаратов хлоридов рутения-106 и никеля-63, в котором образующаяся паровоздушная смесь пропускается через систему щелочных ловушек. (Ситтинг М. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов: Справочник. - М: Металлургия, 1985. - 186-188 с.) По окончании процессов нейтрализованные солянокислые растворы разбавляют, водой до концентрации хлорид-ионов не более 150 мг/л, подкисляют и по системе спецканализации передают в хранилище жидких высокооактивных отходов (ЖРО). Для утилизации 1 л раствора НС1 с концентрацией 8 моль/л необходимо разбавить приблизительно в 2000 раз. При стоимости 1 м³ хранилища высокоактивных жидких отходов 28500 руб. это составит 57000 руб. Кроме высокой стоимости захоронения ЖРО недостатками прототипа являются необходимость подкисления раствора и отсутствие контроля выработки ресурса ловушек.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности путем уменьшения объемов радиоактивных отходов, содержащих соляную кислоту.

Для решения этой задачи улавливают хлороводород, барботируя газы или пары, содержащие хлороводород, через раствор реагента, образующего с хлорид-ионами малорастворимое соединение.

В качестве реагента используют раствор, содержащий ионы свинца(II).

При барботировании образуется тяжелый, хорошо отделяющийся от раствора осадок хлорида свинца и соответствующая кислота (например азотная или уксусная).

Предлагаемый способ прост в исполнении и легко контролируется визуально: появление осадка хлорида свинца во второй ловушке свидетельствует о насыщении первой ловушки и необходимости ее замены, что очень существенно при упаривании растворов соляной кислоты неизвестной концентрации. После насыщения ловушек маточный раствор декантируется и выдается в спецканализацию, а осадок хлорида свинца передается в хранилище твердых радиоактивных отходов (ТРО). Емкость ловушки, объемом 1 л, содержащей 1,8 моль/л Pb(СН₃СОО)₂ равна приблизительно 3 моль соляной кислоты. При этом концентрация хлорид-ионов в маточном растворе равна 290 мг/л, а объем осадка хлорида свинца - 0,25 л (417 г). Для 1 л 8 моль/л HCl масса осадка хлорида свинца составит 1,126 кг. При стоимости захоронения 1 кг высокоактивных твердых радиоактивных отходов 115 руб. это будет соответствовать 128 руб. Стоимость захоронения 5.4 л (разбавление в 2 раза) маточного раствора - жидких радиоактивных отходов - 154 руб. Итого - 282 руб.

100 мл раствора 8 моль/л HCl упаривали с улавливанием паров HCl по предлагаемому способу и прототипу. Сравнение результатов приведено в в прилагаемой таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить объемы радиоактивных отходов при упаривании радиоактивных растворов, содержащих соляную кислоту. Немаловажным фактором является уменьшение общего количества хлоридов удаляемых через слив ЖРО. Это позволяет уменьшить риск коррозии используемых коммуникаций.

Характеристика сравниваемых способов Предлагаемый способ Прототип Поглотитель 300 мл 1.8 моль/л раствора Pb(СН₃СОО)₂ 300 мл 3 моль/л раствора NaOH Состав ловушек после упаривания 1 л 8 моль/л HCl 0,1 кг осадка PbCl₂+400 мл раствора с концентрацией хлорид-ионов 290 мг/л 400 мл щелочного раствора NaCl с концентрацией хлорид-ионов 71 г/л Подготовка отходов к захоронению Декантация раствора с осадка, разбавление раствора в 2 раза для непревышения нормы по содержанию хлорид-ионов 150 мг/л. Передача раствора (400 мл) в хранилище ЖРО. Передача емкости с 0,1 кг осадка PbCl₂ в хранилище ТРО. Подкисление раствора до рН 1. Разбавление в 474 раза для непревышения нормы по содержанию хлорид-ионов 150 мг/л. Передача раствора (190 л) в хранилище ЖРО.

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для утилизации промышленных отходов, содержащих хлороводород. Для этого улавливают радиоактивный хлороводород, барботируя газы или пары, содержащие хлороводород, через раствор реагента, образующего с хлорид-ионами малорастворимое соединение. Изобретение позволяет уменьшить объем радиоактивных отходов, содержащих соляную кислоту. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ улавливания радиоактивного хлороводорода, заключающийся в барботировании газов или паров, содержащих хлороводород, через раствор реагента, образующего с хлорид-ионами малорастворимое соединение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента используется раствор, содержащий ионы свинца (II).