Способ получения растворов окиси азота в четырехокиси азота Советский патент 1982 года по МПК C01B21/24 

(54) СПСЮОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРОВ

ОКИСИ АЗОТА В ЧЕТЫРЕХОКИСИ АЗОТА Изобретение относится к области хими ческой технологии, в частности к техноло гии окислов азота, и может быть использовано при эксплуатации атомных электрических станций. Известно, что окись азота применяется как добавка, существенно улучшающая эксплуатааионные свойства четырехокиси азота, применяемой в качестве теплоносителя и рабочего тела для атомных энер гетических установок . В работающей установке за счет термического и радиационного разложения, а также при сдувках из конденсатора и отборйх на химическую очистку теплоносителя имеют место потери окиси азота ( W О ) и снижение концентрации окиси азота в растворе ниже допустимой. Таким образом, для поддержания заданной концентрации окиси азота необходимо ПОСТ01ШНО вводить в контур определенное количество окиси азота. При этом способ должен обеспечить получение чистого продукта, исключить возможность его загрязнения посторонними примесями, обеспечить возможность работы по замкнутому циклу, возможность автоматизации процесса, обеспечить минимальное потребление энергии, чтобы не вызвать сниже- ния. КПД АЭС. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения N0 из предварительно нагретых паров путем быстрого охлаждения и конденсации смеси окислов с одновременным отделением кислорода . Недостатком известного способа являете ся то, что отделение газообразного кислорода производитхгя за счет конденсации предварительно нагретых паров М 2 4 и растворения части N0 в образовавшемся конденсате. В результате этого имеют место непроизводительные затраты энергии на нагрев, а затем охлаждение и конденсацию той.части потока которая служит основой образовавшегося раствора. Непосредственно на образование N О идет только небольшая часть энергии, не превышающая 1О% от общих затрат. иеяью изобретения .$гопяется увеличение выхода окиси азота и снижение энергозатрат. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу получения растворов окиси азота в четырехокиси азота, включающий конве|х;ию четырехокиси азота, охлаждение полученной газовой смеси, сёпарашпо кислорода, в котором охлажJдение полученной при конверсии смеси газов путем смещения -ее с потоком жидкой четырехокиси азота с отношением га -за и жидкости 1:(1-1бОО), а сеперадн осуществляют через 0,001 - 1000с после смешения потоков газа и жидкости, Поток жиджой МзОд предварительно охлаждают. Отличительными признаками способа являются введение смеси N0 , NOj и 0 в noTok жидкой массовым соотношением газа и жидкости 1:(1-10ОО) сепарация O/j после смещения при времен 0,001 - ЮООс и отвод тепла реакшш путем охлаждения жидкой паро образной газовой смеси. В предложенном способе смесь газов КО , 02 и N О 2 вводят в жидкую четътрех окись азота, при этом КО абсорбируется на N5 0 , образуя N и переходит в жидкую фазу; НО. , конденсируясь, переходит также в жидкую фазу, а кислород, растворитмость которого на 3 порядка ниже, чем НО , накапливается в газовой фазе. В газовой фазе идет противоположный процесс - окисление NQ (реакция 2 N О + , НО ). Если прояесс про. исходит в аппарате, с низкими скоростями с больщим временем пребывания с неинтенсивным отделением и удалением кислорода, то происходит окисление N0 , и наработка N0 резко снижается. При проведении процесса выделяется значительное количество тепла. Если эту теплоту не отводить, то произойдет частичное испарение N/J 04 . и тем самым увеличится поток отводимой газовой фазы. Попавшая в газовую фазу окись азота МО окисляется избыточным кислородом, что приводит к снижению наработки N0. Экспериментально установлено, что введение смеси K0,0i и NOg в поток жидкой N 2 Од приводит к значительному увеличению выхода N0 по сравнению с известным способом, так как в нем при скоростной конденсации не хватает конденсирующего компонента N02 тором абсорбируют N О . Уже при соот вощении потоков газа и жидкости 1: 1 имеет место увеличение выхода окиси азота более, чем в 3 раза по сравнению с известным способом. С увеличением соотношения потоков выход окиси азота увеличивается, однако при соотношении более 1000 наблюдается снижение наработки N0 вследствие потерь окиси азота с газовой фазой. При времени менее 0,ОО1 окисления окиси азота практически не происходит, однако процесс абсорбции мало эффективен. При увеличении времени свьпие 1ООО с увеличивается окисление N0 и его выход уменьшается.. Пример. Для подпитки АЭС окисью азота в количестве 250 кг/ч пары N( отбирают после турбины, на-, гревают до 450°С при давлении 3 кгс/см и расходе 1 т/ч, вводят в поток жидкого раствора концентрацией N0 1 мае, % при 32°С,расходе 1ООО т/ч, время сепарации составляет 0,ОО2 с. Жидкий раствор с концентрацией N0 1,05 мас.% и температурой 34,бс подается насосом в контур АЭС, кислород в количестве 133 кг/ч удаляется в составе газовой сдувки в систему химочистки. Пример 2. Для подпитки контура АЭС окисью азота в количестве 6О кг/ч пары N204 отбирают после Турбины высокого давления при t , Р 20кгс/ /см и расходе 1 т/ч, дросселируют до давления 2,5 кгс/см , подают в абсорбер, куда также подают жидкий раствор концентрацией N О 1 мае. % при t 35°С и расходе 1О т/ч. На охлаж дение абсорбера подается вода. Время сепарации 20 с. Жидкий .раствор с концентрацией 1,6% и температурой поступает в контур АЭС; 32 кг/ч кислорода сдувается с парами. П р и м е р 3. Для подпитки контура экспериментальной установки окисью азота в количестве 8 кг/ч пары К 2 0, нагретые до 6ОО°С при давлении 5 кгс/см, в количестве 20О кг/ч подают в абсорбер, куда поступает жидкий раствор с концентрацией N0 0,5мас.% в количестве3 т/ч. Для охлаждения используется вода; время сепарации 10ОО с. Жидкий раствор с концентрацией N0 0,8мас.% подают в контур. Сдувку, содержащую. 4,3 кг/ч кислорода, подают в систему нейтрализации. Пример 4. Для подпитки экспериментальной петлевой установки окисью азота в количестве 20О г/ч пары N 0 нагретые до при давлении 1,1 кгс/ 594 /см, в количестве 2,8 кг/ч вводят в поток жидкого раствора с концентрацией 2,0 мае, % при 17°С с расходом 2,8 кг/ч Время сепарации 0,4с, охлаждение масляное от холодильной установки. Раствор с концентрацией N О 5,7 мас.% при тем/пературе 3 С подают в контур; пары, содержащие 1О 7 г/ч кислорода, сдувают в атмосферу. Для условий примера 1 по способу про тотипа {без подачи жидкого раствора) для получения того же количества N0 необходим поток пара 12,5 т/ч и дополнительно охлаждающая вода ; концентрация К О раствора на выходе составит 2,0 мас.%, т. е. расход горячего пара вьпие в 12,5 раз. Для условий примера 2 цо способу прототипа необходимо 8,6 т/ч горячего пара, концентрация на выходе составит КО 0,7мас.%. Расход горячего пара выше в 8,6 раз. Для условий примера 3 по способу прототипа необходимо 160О кг/ч горячего пара, концентрация Н О на выходе составит 0,5 мас.%. Расход горячего пара в 8 раз выше. Для условий примера 4 по способу прототипа необходимо 5 кг/ч горячего па,.ра. Концентрация N0 на выходе составит 5мас.%. Расход горячего пара в 1,8раз щлше. . Из примеров вкдно, что расход горячего пара по способу прототипа во всех случаях значительно выше (от 12,5 до 1,8 раза), 7 При производстве N0 по примеру 1 экономия электроэнергии за 1 год составит более 1 млн. руб. Формула изобретения 1. Способ получения растворов окиси азота в четырехокисн азота путем конверсии четырехокиси азота, охлаждения полученной газовой смеси, сепарации кислорода, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода окиси азота и снижения энергозатрат, охлажпение полученной при конверсии смеси газов ведут путем смешения ее с потоком Ж1Щкой четырехокиси азота с отношением газа и жидкости 1: (1 - 10ОО), а сепарацию осуществляют через О,001-1ОООс после смешения потоков газа и жщщости. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и И с я тем, что, с целью отвода тепла реакции, поток жидкой .j О А предварительно охлаждают. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 414913, кл. С 01 В 21/24, ощгблшс. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР МЬ 677213, кл. С О1 В 21/24, опублик; 1979 (прототип).г