ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ГАЗ-ТВЕРДОЕ

ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ГАЗ-ТВЕРДОЕ В АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ:
Фторирование урана, плутония и т. д. Очистка сбросных газов
Селективная сорбция и десорбция
Процессы окисления и восстановления

ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ:
Установление факторов, влияющих на процесс
Определение кинетических параметров реакции и вывод уравнения вида
α = f(T, P, τ),
где α – степень превращения твердого образца

• Очистка электролизного фтора от фтороводорода
• Утилизация и селективная сорбция газообразных фторидов (SiF4, BF3 и др.)
• Получение летучих фторидов (WF6,ClF3,MoF6,NF3 и др.)
Технология ВОУ-НОУ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ:

ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ПРОЦЕССА ВОУ-НОУ
Получение фтора
Чистый
F2
Фторирование
U3O8 ,
следы Pu
Очистка от
фтороводорода
Очистка от
плутония
Чистый
UF6
Конденсация
Чистый
UF6
В вентиляцию
Санитарная
очистка газов
F2, HF

ПОРОШКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ТАБЛЕТИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ NaF
Формование таблеток
Сушка таблеток
Т = 90 - 100 оС
Прокалка таблеток
при температуре десорбции летучего компонента
упаковка товарного таблетированного сорбента

СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ NaF, LiF, CaF2 ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ ЛЕТУЧИХ ФТОРИДОВ
MoF6, WF6, HF, UF6, SiF4
Удельная поверхность, м2/г…4.94 Статическая прочность, кгс/см2…....68.4
Истинная плотность, г/см3…...2.43 Насыпная плотность, г/см3………….1.16
Пористость, %………………..…52.0 Количество адсорбированного HF при 80 oC и 50 мм рт. ст., г/г…………0.43
то же UF6………………………….……….1.8

Разработана методика и компьютерная программа «Кинетика» для расчета кинети-ческих параметров сорбции и десорбции летучих фторидов с таблетированных сорбентов:
Ea - кажущейся энергии активации процесса;
n - порядка реакции по твердому реагенту;
m - порядка реакции по газообразному реагенту;
k0 - предэкспоненциального множителя в уравнении Аррениуса (константы сорбционной колонны),
а также установления лимитирующей стадии процесса

Работа программы продемонстрирована на примере процесса десорбции гексафторида молибдена с гранулированного NaF по реакции («быстрая» стадия процесса):

Матрица исходных данных (в окне текстового редактора Norton Commander)

Выбор рабочей области (контролирующей стадии) на графиках зависимости α = f(τ)

Построение зависимости α = f(τ) по рассчитанным параметрам

Исходные
данные, α = f(τ)
Расчет констант
скоростей по уравнению:
k = ln(-ln(1-a))/τn
Определение порядка
реакции по газу m
Определение кажущейся
энергии активации Eакт
Усредненные
значения
Eакт., k0., n., m.
Проверочный расчет
и построение α = f(τ)
Выбор рабочей
области на графиках
α = f(τ)
максимальная
корреляция
Вывод об вероятной
области реагирования
Кинетическое
уравнение процесса вида
да
нет
Алгоритм работы программы:
Определение порядка
реакции n по уравнению:

В ПЕРСПЕКТИВЕ ПЛАНИРУЕТСЯ:
дополнить программу модулями статистики и автоматического поиска контролирующей стадии процесса на графиках α = f(τ);
транслировать текст программы с языка Matlab в исполняемые модули и лицензи-ровать полученный программный продукт.
организовать ввод исходных данных непосредственно с датчиков эксперимен-тальной установки через контроллер

Установка для исследования кинетики процессов сорбции-десорбции, совмещенная с персональным компьютером
1, 2 - баллоныс газом-адсорбтивом и газом-разбавителем; 3 - прибор контроля давления рабочего газа; 4 - ресивер; 5 - таблетка; 6 - взвешивающая система; 7 - датчик измерения массы; 8 - пористый рассеиватель; 9 - нагреватель; 10 - контроллер; 11 - персональная ЭВМ; 12 – принтер
Вакуумная линия