Способ разрушения нитрата аммония Российский патент 2022 года по МПК G21F9/04 

Описание патента на изобретение RU2776303C1

Изобретение относится к области радиохимической технологии, а именно к переработке радиоактивных растворов, содержащих соли аммония.

Наличие нитрата аммония в растворах не позволяет проводить их цементирование из-за газовыделения и вызывает затруднения при их остекловывании (безопасная концентрация нитрата аммония 1-5 г/л). Поэтому необходимым условием является разложение нитрата аммония в среднеактивных отходах (САО) и в ряде случаев, в высокоактивных отходах (ВАО), при окончательной утилизации технологических аммоний-содержащих растворов и жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Известен способ окислительного разрушения нитрата аммония в технологических растворах радиохимического производства [Патент РФ №2593163, МПК G21F 9/06, опубл. 27.07.2016]. Способ заключается в удалении избыточных количеств азотной кислоты и нитрата аммония путем взаимодействия жидких радиоактивных отходов со щавелевой кислотой на твердофазном катализаторе в динамическом режиме в термостатируемом аппарате колонного типа непрерывного действия. Недостатками данного способа являются невысокая растворимость щавелевой кислоты в азотнокислых растворах, что усложняет аппаратурное оформление процесса.

Наиболее близким техническим решением является способ окислительного разрушения солей аммония с использованием формальдегида в качестве индуктора реакции окисления [Патент РФ №2329554, МПК G21F 9/06, опубл. 20.07.2008].

Способ включает следующие стадии:

- перевод солей аммония, при необходимости, в кислую нитратную форму, доводка раствора до концентрации азотной кислоты от 2 до 10 моль/л и нагрев полученного исходного раствора до температуры 60°С и выше;

- окисление иона аммония азотной кислотой при дозировке раствора формальдегида через образование промежуточного соединения гексаметилентетраамин (уротропин) во время выдержки исходного раствора в реакционной емкости в диапазоне температуры от 60°С до температуры кипения перерабатываемого азотнокислого раствора.

Недостатком данного способа является то, что дозирование индуктора проводят только под зеркало раствора и небольшими порциями. При увеличении скорости ввода индуктора процесс становится неуправляемым.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании способа разрушения нитрата аммония, позволяющего проводить процесс безопасно, при небольших расходах реагентов и за непродолжительный период времени, в широких диапазонах концентрации азотной кислоты и температуры, но не зависящего от способа внесения индуктора реакции.

Технический результат заключается в упрощении способа разрушения нитрата аммония.

Технический результат достигается за счет того, что способ разрушения нитрата аммония включает нагрев и смешение раствора с индуктором, а в качестве индуктора реакции используют этиленгликоль, который вносят в полном объеме на поверхность раствора, и процесс проводят в присутствие гомогенного ванадиевого катализатора.

Предлагаемый способ реализуют в следующей последовательности: в исходный раствор, содержащий азотную кислоту с концентрацией 4,0÷6,0 моль/л и нитрат аммония с концентрацией до 2,0 моль/л, вносят гомогенный ванадиевый катализатор в виде V2O5 или растворимого в воде соединения ванадия (V) в концентрации 0,006-0,01 моль/л. Раствор нагревают до температуры 68±2°С и вносят этиленгликоль в мольном отношении нитрата аммония к этиленгликолю (2,9-3,3)/1 за один раз и в полном объеме на поверхность раствора для прохождения процесса разрушения нитрата аммония до конца. Температуру реакционной смеси поддерживают в интервале 68-85°С, обеспечивая тем самым образование диоксида азота.

Эксперименты, проведенные в указанной выше последовательности, показывают, что для достижения безопасной для дальнейшей переработки растворов концентрации нитрата аммония (1-5 г/л) требуется от 1 до 3 часов в зависимости от исходной концентрации нитрата аммония и азотной кислоты. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Предлагаемый способ имеет преимущество перед прототипом в более простом способе внесения индуктора реакции. Способ позволяет в течение 2-3 часов разрушить нитрат аммония в растворах САО и ВАО до требуемых концентраций (1-5 г/л) для включения в цементную матрицу или остекловывания.

Похожие патенты RU2776303C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ СОЛЕЙ АММОНИЯ 2006
  • Бартенев Сергей Александрович
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Есимантовский Вячеслав Михайлович
  • Фирсин Николай Григорьевич
  • Стрелков Сергей Александрович
  • Быховский Дмитрий Николаевич
  • Логунов Михаил Васильевич
  • Машкин Александр Николаевич
  • Корченкин Константин Константинович
RU2329554C2
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ И ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ 2013
  • Мурзин Андрей Анатольевич
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Мишина Надежда Евгеньевна
  • Макарычев-Михайлов Михаил Николаевич
  • Рябков Дмитрий Викторович
  • Рябкова Надежда Валентиновна
  • Шадрин Андрей Юрьевич
  • Виданов Виталий Львович
RU2532396C1
СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ НИТРАТА АММОНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРАХ РАДИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 2016
  • Апальков Глеб Алексеевич
  • Смирнов Сергей Иванович
  • Жабин Андрей Юрьевич
  • Дьяченко Антон Сергеевич
RU2607646C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ ХВОСТОВЫХ РАСТВОРОВ И КОНЦЕНТРАТОВ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 1999
  • Зильберман Б.Я.
  • Федоров Ю.С.
  • Старченко В.А.
  • Ахматов А.А.
  • Красников Л.В.
RU2164715C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ПАЛЛАДИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ 2002
  • Киршин М.Ю.
  • Похитонов Ю.А.
RU2235374C2
СПОСОБ РЕЭКСТРАКЦИИ МЕТАЛЛОВ 2002
  • Романовский В.Н.
  • Бабаин В.А.
  • Смирнов И.В.
  • Есимантовский В.М.
  • Тодд Терри А.
  • Лоу Джек Д.
  • Хербст Р. Скотт
RU2235375C2
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ 2015
  • Рябков Дмитрий Викторович
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Мишина Надежда Евгеньевна
  • Андреева Екатерина Викторовна
  • Водкайло Артем Габриелович
  • Шадрин Андрей Юрьевич
  • Костромин Константин Викторович
RU2596816C1
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ЦЕЗИЯ, СТРОНЦИЯ, ТЕХНЕЦИЯ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И АКТИНИДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ 1999
  • Зайцев Б.Н.
  • Есимантовский В.М.
  • Лазарев Л.Н.
  • Дзекун Е.Г.
  • Романовский В.Н.
  • Тодд Терри Аллен
  • Брюер Кен Нил
  • Хербст Роналд Скотт
  • Лоу Джек Дуглас
RU2180868C2
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ МОЛИБДЕНА ИЗ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ 2016
  • Наумов Андрей Александрович
  • Голецкий Николай Дмитриевич
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Кудинов Александр Станиславович
  • Мурзин Андрей Анатольевич
RU2624920C1
Способ селективного извлечения радионуклидов из радиоактивных азотнокислых растворов 2018
  • Голецкий Николай Дмитриевич
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Наумов Андрей Александрович
  • Шишкин Дмитрий Николаевич
RU2706212C1

Реферат патента 2022 года Способ разрушения нитрата аммония

Изобретение относится к области радиохимической технологии, а именно к переработке радиоактивных растворов, содержащих соли аммония. Способ разрушения нитрата аммония включает нагрев и смешение раствора с индуктором. В качестве индуктора реакции используют этиленгликоль, который вносят в полном объеме на поверхность раствора, и процесс проводят в присутствии гомогенного ванадиевого катализатора. Изобретение позволяет упростить способ разрушения нитрата аммония. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 776 303 C1

Способ разрушения нитрата аммония, включающий нагрев и смешение раствора с индуктором, отличающийся тем, что в качестве индуктора реакции используют этиленгликоль, который вносят в полном объеме на поверхность раствора, и процесс проводят в присутствии гомогенного ванадиевого катализатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2776303C1

СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ СОЛЕЙ АММОНИЯ 2006
  • Бартенев Сергей Александрович
  • Зильберман Борис Яковлевич
  • Есимантовский Вячеслав Михайлович
  • Фирсин Николай Григорьевич
  • Стрелков Сергей Александрович
  • Быховский Дмитрий Николаевич
  • Логунов Михаил Васильевич
  • Машкин Александр Николаевич
  • Корченкин Константин Константинович
RU2329554C2
СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ НИТРАТА АММОНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРАХ РАДИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 2016
  • Апальков Глеб Алексеевич
  • Смирнов Сергей Иванович
  • Жабин Андрей Юрьевич
  • Дьяченко Антон Сергеевич
RU2607646C1
US 4285830 A, 25.08.1981
JP 2000187097 A, 04.07.2000
CN 104517663 A, 15.04.2015.

RU 2 776 303 C1

Авторы

Мурзин Андрей Анатольевич

Камаева Елена Андреевна

Зительникова Ольга Вадимовна

Даты

2022-07-18Публикация

2021-12-27Подача