Способ денитрации высокорадиоактив-НыХ жидКиХ ОТХОдОВ Советский патент 1981 года по МПК G21F9/06 

ре около +Ир°С и давлении околов б ар., Работу по способу проводят с концентрированными растворами нитратных соединений, около 40 вес.%, что позволяет достигнуть высоких рабочих температур без кипения водной фазы и поддерживать высокое парциальное давление формаль дегида, Кроме того, используют буферлимонная кислота- фосфат для достиже ния ,2, Используемые буферные вещества (псевдокатализаторы) замед ляют достижение нижней границы рН до концентрации ионов водорода, дост гаемой в результате регулирования количества введенного п араформальдегида. Параформальдегид , по возможности вне реакционного сосуда,термически деполимеризуют и после итого вводят в реакционную емкость. В качестве химикалиев, отщепляющих формальдегид, мо}хно использовать также низкомолекулярные полимеры формальдегида, например триоксан, который в кислых растворах подвергается деп лимеризации. Реакция гидратации пре дотвращается при помощи очень точно дозировки тонкого порошка параформал дегида и быстрого нагревания до температуры разложения около 105°С. Дозировка приблизительно 50 г параформальдегида в минуту при средней величине зерна 50-60 мк и количеств используемого раствора около 300 л является наилучшей, причем равномер ное перемешивание параформальдегида им€;ет большое значение. При осуществленнк способа из-за высокой упругости паров параформальдегида часть формальдегида, образующегося путем деполимеризации пар формальдегида, стремится улетучитьс из реакционной среды. Для сокращения этой потери обработанные реагентами жидкие отходы после выхода из реакционного сосуда должны проходить через орошаемый уча ток , содержащий кольца Рашига или аналогичную насадку, и непосредстве но после этого через обратный холодильник . Благодаря включению такого ороша мого участка, повышается полнота взаимодействия параформальдегидом ,от 75-80% до более чем 95%. Одновременно повышается выход параформал дегида т.е. процент химически непрореагированного параформальдегида примерно от 45% до более, чем 80%. Интенсивность орошения отведенных из реакционной емкости и затем конденсированных в обратном холодильни паров составляет 10-12,5 конденсата на м орошаемой поверхности Дальнейшее ускорение и усовершенствование способа достигается путем.. применения кислого сернокислого калия, по меньшей мере 0,25%, преимущественно 0., 35-0,50% в пересчете на разрушаемое количество нитрата. Благодаря этому в системе денитрации протекает реакция замещения, в результате которой из нитратов образуется свободная азотная кислота, и соединение двойного катиона гидролизуется с образованием первоначальной соли. Таким образом.снова получают действующий как катализатор кислый сернокислый калий, Порошкообразный реагент также можно вносить в форме суспензии параформальдегида, причем в качестве суспензионной среды служат жидкие отходы, взятые из реакционной емкости и охлалшенные преимущественно до +4060 С. Стабильные суспензии с содержанием 30-35 вес,% параформальдегида могут быть изготовлены при помощи струи воздуха или насосов и введены обратно в реакционную емкость . П р и м е р 1.- Около 300 л радиоактивного раствора с. начальной концен трацией около-28 вес.% сме-. шивают приблизительно с 210,4 кг 37 вес.% раствора формальдегида, около 121,6 кг 30 вес.% раствора нитрата натрия и 113,6 кг 80вес,% раствора ортофосфорной кислоты и при температуре около 100°С подвергают реакции в течение 8-10 ч. При этом имеет место реакция денитрирования по уравнению 2HNO -t-HCHO CQ +NO.(-2H,jO с одновременным концентрированием в результате испарения раствора до 40 вес.%. Раствор формальдегида добавляют в три стадии. Уходящие газы, содержащие окись азота и насыщенные водой рекомбинируют около 20 вес.% азотной кислоты. П р и м е р 2. .ОКОЛО 300 л радиоактивного раствора с исходной концентрацией около 28 вес.% смешивают с 68,6 кг Jпричем коНцентрация без испарения увеличивается приблизительно до 38,2 вес.%. При температуре около 100°С примешивают обычную буферную смесь и тонкий порошок (величина зерна менее 60 мк) параформальдегида в количестве около 50 г в минуту. Раствор подвергают реакции при температуре, ниже температуры кипения. Отходящие газы,, содержащие окислы азота, концентрируют до тех пор, пока не рекомбинируется около 40 азотной кислоты. Реакция .продолжается около 5-6 ч. Примерз. Согласно описанному способу, в котором между выходом газа из реакционной емкое

ти и обратным холодильником включается орошаемый участок в виде стеклянной трубки, содержащей кольца Рашига с диаметром 5 мм, применяют 300 г параформальдегидд, при таких же условиях, как л- и первом примере.

1 Орошаемый участок интексивно орошают конденсатом паров, отведенных из реакционной емкости, а именно- 10-12 ,5 конденсата на каждый м орошаемой поверхности. Денитрация при этом составляет 95,8% и выход параформальдегида равен 81%.

. П.р и м е р 4. iСпособ осуществляют по примеру 2, но с добавкой 7, 5 г кислого сернокислого калия (KHSp) к обрабатываемым жидким отходам. При этом, несмотря на сокращение реакционного времени до 6,5 ч денитрация проходит на 99,6% и достигается более высокий выход параформальдегида 85,4%.

Благодаря введению реагентов в обрабатываемые отходы в виде воздушной и водной суспензии, исключается образование дополнительных жидких отходов . Введение орошаемого участка с насадкой из колец Рашига позволяет повысить полноту взаимодействия naipOB параформальдегида с нитратами, повысить разрушение нитратов с 75% до 85% и одновременно увеличить выход химически непрореагированного параформальдегида от 45% до 80%.

Введение кислого сернокислого калия в отходы позволяет в результат реакции замещения из нитратов получить свободную азотную кислоту.

годную для использования в технологическом процессе.

Формула изобретения

1.Способ денитрации высокорадиоактивных жидких отходов, включающи обработку их в реакционной емкости параформальдегидом и производным ортофосфорной кислоты, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности способа, параформдегид вводят в виде воздушной или водной суспензии с содержанием 3035 вес.% параформальдегида, к атходам добавляют кислый сернокислый калий в количестве О,35-0,50 вес.% от количества окисляемых нитратов, после выхода из реакционной емкости отходы пропускают по орошаемому учаку, содержащему кольца Рашига и обрному холодильнику, при этом интенсивность орошения конденсатом принимают 10-12,5 на м орошаемой поверхности,

2.Способ по П.1, отлича ющ и и с я тем, что, в качестве компонентов водной суспензии параформальдегида берут жидкие отходы из реакционной емкости, охлажденные

до температуры +40-60°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 4022708, кл. 252-301.1, 1977.

2.Заявка ФРГ 2629384, КЛ.С 21 F 9/06, 1978. (прототип) .