Спосіб поділу ізотопів

Спосіб поділу ІЗОТОПІВ в ІЗОТОПНІЙ установці, Винахід відноситься до області подолу газових сумішей і ІЗОТОПІВ і може бути використаний в газопереробній, металургійній і ХІМІЧНІЙ промисловості в установках поділу багатокомпонентних сумішей у ректифікаційних колонах для одержання води, збагаченої ізотопом О-із Винахід може бути також використаний в апаратах очищення конвертованого газу агрегатів синтезу аміаку при виготовленні насадок (кілець Палля) Відомий спосіб поділу ІЗОТОПІВ, при якому поверхня сталевої насадки ізотопної установки, що використовується при виробництві води, збагаченої ізотопом О-І8, обробляється шляхом и ХІМІЧНОГО травлення сумішшю азотної і соляної кислот («царська горілка») з метою підвищення змочуваності поверхні спірально-призматичної насадки зі сталі 12Х18Н10Т Стан насадки, площа її поверхні та змочуваність - важливі фактори, що визначають продуктивність ректифікаційних каюк [1 Авдрєєв Б М, Зельвенский Я Д , Катальников С Г Важкі ізотопи водню в ядерній техніці - М Знергоатоміздат, - 1987,- 324с] Травлення насадки з дроту діаметром 0,2мм здійснюють партіями по 100 150м протягом 3-10 сек Поля обробки поверхні насадки в «царській горілці», змочуваність насадки змінюється за рахунок формування розгалуженої поверхні травлення Після травлення насадку промивають водою для видалення «царської горілки» і продуктів реакції Недоліками способу є нестабільна робота установки, зв'язана з незадовільним станом поверхні насадки в результаті ХІМІЧНОГО травлення, при якому товщина роз'ятреного поверхневого шару неоднакова на різних ділянках поверхні насадки, крім того в процесі травлення використовуються ШКІДЛИВІ ХІМІЧНІ речовини, що негативно вплива ють на навколишнє середовище Відомий також спосіб поділу ІЗОТОПІВ В ІЗОТОП НІЙ установці , при якому підготовку робочої поверхні сталевої насадки здійснюють шляхом хімічної обробки насадки протягом 2-3 годин у розчині, що містить 10-15г/л К 2 Сг 2 0 7 , 400-450г/л HNO3, 1г/л НСООН [2 Kaibel Gerd, Kind Matthias, Knopfler Andreas, Stammer Achim, Sterner Dieter, Stroeasl Manfred Trenmvuteamkeit und Arbeitsbereich von getemperten metalhschen Kolonnenpackungen Chem-lng -Techn -2000 - 72, N З -С 219-224] Недоліком способу є низька продуктивність роботи установки, обумовлена незначним підвищенням змочуваності поверхні насадки, необхідність попереднього готування розчинів і використання шкідливих ХІМІЧНИХ речовин, що приводять до виділення в навколишнє середовище речовин, що погіршують екологію Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб поділу ІЗОТОПІВ в ІЗОТОПНІЙ установці, при якому здійснюють термічну обробку поверхні насадки в окисному середовищі і її наступне охолодження [3 Kaibel Gerd, Kind Matthias, Knopfler Andreas, Stammer Achim, Sterner Dieter, Stroezdi Manfred Treraiwnfcsamkeit und Arbeitsbereich von getemperten metalhschen Kliloraienpaekimgen - Chem -Ing - Techn - 2000 72, N 3 , - С 219 - 224 - прототип] Термообробку насадки здійснюють при t = 800-900°C Недоліком такого рішення є низька продуктив CO Ю Ю 55311 ність роботи установки, зв'язана з незначним підвищенням змочуваності насадки Обробка сталі при високих температурах - 800-900°С (вище температури відпустки сталі) приводить до відпустки сталі, зниження МІЦНОСТІ металу, до зминання (утрати форми) насадки за рахунок тиску верхніх шарів засипання, що супроводжується скороченням терміну служби установки Низька ефективність змочування обумовлена тим, що при ЗМІНІ структури сталі відбувається збільшення поверхневої енергії матеріалу, якої не достатньо для істотного підвищення змочуваності насадки без утворення оксидної плівки на поверхні В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу поділу установки, шляхом створення на поверхні насадки гідрофільної оксидної плівки, що підвищує змочуваність поверхні насадки і впливає на роботу установки в цілому Поставлена задача досягається тим, що в способі поділу ІЗОТОПІВ в ІЗОТОПНІЙ установці що включає обробку поверхні сталевої насадки, шляхом її термічної обробки і наступного повітряного охолодження, згідно з винаходом, нагрів насадки ведуть в окисному середовищі у діапазоні температур від 300°С до температури, що не перевищує температуру відпустки сталі, наступну витримку в часі не менш 20 хвилин, формуванні на поверхні насадки гідрофільного оксидного шару У процесі обробки насадки відбувається очищення її поверхні від забруднень, які перешкоджають дифузії компонентів, тому на поверхні насадки утворюється рівномірний за товщиною оксидний шар, і як наслідок, не відбувається коробления, деформація спіралеподібних насадок, зберігається їхня пружність та твердість поверхні Для підвищення змочуваності на поверхні насадки формують гідрофільну оксидну плівку Оксидна плівка, що утвориться на поверхні насадки, значно прискорює процес насичення вологою У якості окислювача використовується кисень повітря Завдяки властивостям кисневого зв'язку, окисли володіють високої гідрофільністю і притягають полярні молекули води При оксидуванні на поверхні утворюється шар оксиду F3O4 товщиною 2-4мкм При температурі нижче температури відпустки сталі, формується нерівномірний шар оксиду не достатньої товщини При температурі вище температури відпустки сталі спостерігається зниження МІЦНОСТІ сталевої насадки Оксидну плівку формують шляхом нагрівання насадки в окисному середовищі Нагрівання здійснюють до температури не вище температури відпустки сталі на протязі не менш 20 хвилин Спосіб здійснюється таким чином Для одержання гідрофільної оксидної плівки на поверхні, партію насадки поміщають у муфельну піч Нагрівають піч разом з насадкою до температури не вище температури відпустки і витримують протягом 20-30 хвилин Після витримки здійснюють охолодження насадки з піччю З підвищенням температури нагрівання насадки збільшується змочуваність Але при нагріванні насадки вище температури відпустки сталі знижується МІЦНІСТЬ сталі Зниження МІЦНОСТІ сталі неприпустимо При зниженні МІЦНОСТІ сталі відбувається зминання спірально-призматичної насадки за рахунок тиску верхніх шарів Спіральнопризматичну насадку зі сталі 12Х18Н10Т, що використовується у виробництві води, збагаченої ізотопом О-І8, нагрівали до температури 500°С При температурах вище 500°С у сталі 12Х18Н10Т реалізуються фазові перетворення, що супроводжуються відпусткою сталі і зниженням МІЦНОСТІ Для формування оксидної плівки на поверхні насадки необхідна витримка не менш 20 хвилин Збільшення часу витримки не супроводжується зміною оксидного шару і підвищенням змочуваності поверхні насадки, Змочуваність визначається за спеціальною методикою, що полягає в наступному для видалення вода насадку підсушують при температурі 200°С Після ЧОГО визначають вагу сухої насадки Суху насадку засипають у контейнер з гідрофобного матеріалу Контейнер поміщають у ємність з водою і витримують ЗО хвилин Після витягу контейнера видаляють надлишки води з насадки шляхом струшування Потім контейнер з насадкою витримують у ексікаторі в насичених парах води протягом 24 годин Після чого зважують насадку і визначають вагу води на насадці При використанні винаходу на виробництві води, збагаченої ізотопом О-із в умовах ВАТ «Концерн Стирол» економічний ефект складає приблизно $ 250000 При використанні винаходу в азотній промисловості СНД економічний ефект, що очікується, складає приблизно $ 7млн Таким чином, пропонований спосіб роботи ізотопної установки дозволяє підвищити продуктивність пристрою, скоротити витрати енергоресурсів, підвищити ДОВГОВІЧНІСТЬ і надійність, спростити технологічний процес, поліпшити екологію Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24