Устройство для очистки щелочных металлов от примесей Советский патент 1980 года по МПК B01D43/00 B01D9/00 

Изобретение относится к области химической технологии и ядерной энер гетики и может быть использовано дл очистки щелочных металлов от примесе как в условиях их промышленного прои водства, так и при эксплуатации ядер ных энергетических установок, в которых указанные щелочные металлы используются в качестве теплоносите лей. В частности, устройство может 5ыть испльзовано для глубокой очист ки натриевого теплоносителя от угле родсодержащих примесей. Известно устройство для очистки щелочных металлов, включающее изотермическую камеру, снабженную патрубком для ввода жидкого металла и заполненную поглотительной насадкой, и нагреватель, в котором за счет химического взаимодействия происходит поглощение примесей, например кислорода, углерода, азота из натрия при 650-7 . Например, в качестве геттеров могут быть использованы титан, цирконий или стали, легированные элементами, имею щими высокое сродство к азоту, угле роду или кислороду 1 . Недостатки этого устройства следующие:недостаточная глубина очистки вследствие того, что жидкометаллический теплоноситель загрязнен мелкими, т.е. трудно удаляемыми, взвешенными примесями (например натрий углеродом), которые могут образовываться в результате кристаллизации непоглощенной в горячей ловушке части примесей из теплоносителя при возврате его в очищаемый контур, температура которого во многих случаях ниже, чем в горячей ловушке; возможное охрупчивание геттера и загрязнение им жидкометаллического контура при длительной работе ловушки;недостаточная надежность устройства вследствие того, что в горячей зоне размещены два опорно-распределительных устройства, выполненные в виде решетки с сеткой и подверженные быстрому коррозионному износу. Целью изобретения является повышение глубины очистки щелочного металла. Цель достигается тем, что устройство, включающее изотермическую камеру, снабженную патрубком для ввода жидкого металла и заполненную поглотительной насадкой, и нагреватель, оборудовано рекуперативной камерой, расположенной над изотермической камерой и выполненной в виде трубчатог теплообменника, трубное пространство которого зат7олн,ена насадкой.

Кроме того слои насадки, расположенные на входе изотермической камеры и на выходе рекуперативной камеры выполнены из частиц, размер которых превышает размер частиц остальных слоев насадки не более, чем ..в пять разНа чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит последовательно соединенные изотермическую камеру 1 и рекуперативную камеру 2, размещенные в корпусе 3.

Изотермическая камера 1 выполнена в виде емкости, заполненной насадкойпоглотителем 4, имеющей большую поверхность и изготовленной, например, из порошка ПРО8Х18Н10, причем слой 5 с более крупными частицами, но не более, чем в пять раз крупнее основной массы, расположен непосредственно на опорно-распределительном устройстве б, выполненном в виде решетки с сеткой.

Рекуперативная камера 2 является продолжением изотермической камеры 1 и включает в себя рабочую зону в виде трубчатого теплообменника 7, заполненного фильтрующей насадкойкристаллизатором 8, межтрубное пространство 9, температурный конденсатор 10, например, в виде сильфона. На выходе иэ теплообменника 7 размещен фильтр 11 в виде решетки с сеткой, исключающий унос насадки. Слой 1.2 фильтрующей насадки-кристаллизатора выполнен из более крупных частиц. На входе в изотермическую камеру 1 установлен нагреватель 13. Устройство смонтировано в вертикальном положении, рекуперативная камера 2 расположена над изотермической камерой 1.

Устройство работает следующим образом. Очищаемый щелочный металл, например натрий, с Температурой 200450°С поступает из основного контура в межтрубное пространство 9 рекуп ративной камеры 2, где подогревается до 650°С. Затем, проходя нагрейатель 13f металл подогревается до 700°С и при этой температуре поступает снизу вверх через опорнораспределительное устройство б в изотермическую камеру 1.

В изотермической камере 1 при температуре примеси, находящиеQR в щелочном металле в результате химического взаимодействия, поглощаются насадкой, а затем щелочной

металл поступает в теплооменник -7 рекуперативной камеры 2, заполненный фильтрующей насадкой-кристаллизатором 8 и 12, где в результате охлаждения очищаемого щелочного металла примеси высаждаются на поверхности фильтрующей насадки-кристаллизатора. Очищенный щелочной металл проходит через фильтр 11 и поступает в контур.

Использование предлагаемого устрства позволяет:

исключить загрязнение основного контура мелкими трудноудаляемыми взвешенными примесями;

свести к минимуму унос в контур измельченных частиц в связи с возможным охрупчиванием геттера;

обеспечить экономию производственых мощностей вследствие компактности устройства;

повысить надежность работы, так как в горячей зоне расположено только одно опорно-распределительное устройство, а засыпка его более крупной насадкой позволяет выполнить опорно-распределительное устроство из более прочной и крупной сетки, что повышает его коррозионную СТОЙКОСТЬ;

сущ ественно сэкономить тепловую энергию за счет ее рекуперации.

Формула изобретения

1.Устройство для очистки щелочных металлов от примесей, включающе изотермическую камеру, снабженную патрубком для ввода жидкого металла и заполненную поглотительной нассЩкой, и нагреватель,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения глубины очистки, оно снабжено рекуперативной камерой, расположенной над изотермической камерой и выполненной в виде трубчатого теплообменника, трубное пространство которого заполнено насадкой.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что слои насадки, расположенные на входе изотермической камеры и на выходе рекуперативной камеры, выполнены из частиц, размер которых превышает размер частиц остальных слоев насадки не более, чем в пять раз.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Козлов Ф.А. и Кузнецов Э.К. Очистка натрия от кислорода с Помощью горячих ловушек. Жидкие мет.аллы. Сб. статей под ред. к.т.н. П.Л.Кириллова, д.т.и. В..И.Субботина П.А.Ушакова, М., Атомиздат, 1967, с.340-355 (прототип).