СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ АЗОТА Советский патент 1995 года по МПК B01D59/28 

Изобретение относится к технологии получения стабильных изотопов и может быть использовано для получения стабильных изотопов азота.

Известен способ разделения изотопов азота противоточным химическим обменом в системе окислы азота - азотная кислота с химическим обращением потока под действием двуокиси серы.

Недостатком этого способа является значительный расход двуокиси серы для обращения потока.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения изотопов азота двухтемпературным химическим изотопным обменом в системе окись азота - азотная кислота. Этот способ позволяет полностью устранить затраты двуокиси серы, однако приводит к снижению достигаемой степени разделения по сравнению с указанным способом. Кроме того, эффективное разделение изотопов двухтемпературным методом возможно лишь в ограниченном диапазоне изменения соотношения потоков газовой и жидкой фаз, что затрудняет технологическое проведение процесса.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков.

Цель достигают проведением разделения изотопов двухтемпературным химическим изотопным обменом в системе окись азота - азотная кислота, подачей от двух до семидесяти процентов обогащенной азотной кислоты в систему обращения потоков и возвратом образующихся окислов азота на изотопный обмен.

Отличительными признаками способа является подача от двух до семидесяти процентов обогащенной азотной кислоты в систему химического обращения потоков и возврат образующихся окислов азота на изотопный обмен.

Интервал изменения доли потока азотной кислоты, подаваемой на химическое обращение потока, определяется достигнутым в технике уровнем точности поддержания соотношения потоков жидкой и газовой фаз (≈ 2-3%) и технико-экономическими соображениями, учитывающими то, что при дальнейшем увеличении (выше 70%) доли подаваемого в узел химического обращения потока азотной кислоты затраты, связанные с расходом двуокиси серы и утилизацией возрастающего потока образующейся серной кислоты, будут превышать экономию, связанную с увеличением степени разделения установки.

П р и м е р. Разделение изотопов азота проводят на установке, состоящей из двух колонн: холодная секция (t = -40^оС, коэффициент разделения α = 1,061) и горячая секция (t = +25^оС, α = 1,021). Холодная секция имеет высоту 3,5 м и диаметр 2 см, горячая - 2,7 м и 1,75 см соответственно. Обе секции заполнены насадкой в виде трехгранных спиралей из нержавеющей проволоки Х18Н10Т с размером элемента 2х2х0,2 мм. Поток жидкостей 68% азотной кислоты природного изотопного состава 44 ммоль/мин, газовый поток в холодной колонне 81 ммоль/мин, поток отбора жидкости на границе между горячей и холодной зонами установки 0,1 ммоль/мин. Установка снабжена реактором химического обращения потока за счет двуокиси серы. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Настоящее изобретение применяют в противоточной колонне перед узлом химического обращения потока изотопного обмена между отбираемым потоком азотной кислоты и окислами азота, образующимися в узле химического обращения потока. Это приводит по существу к двухступенчатой схеме установки, что значительно увеличивает достигаемую степень разделения (до 16%).

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ АЗОТА двухтемпературным химическим изотопным обменом в системе окись азота - азотная кислота, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения, подают от двух до семидесяти процентов потока обогащенной азотной кислоты в систему химического обращения потоков и образующиеся окислы азота возвращают на изотопный обмен.