Установка разделения изотопов бора методом экстрактивной ректификации

Изотопы бора, использование и производство
Использование
ядерные реакторы
радиационная химия
медицина
приборы
криогенная дистилляция
диффузия
газовые центрифуги
обменные реакции
Производство
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Цели работы:
оптимизация рассчитанного каскада для проверки эффективности его работы;
расчет альтернативной схемы разделения изотопов бора с целью уменьшения себестоимости изотопообогащенного бора.
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Химическая система
C6H5OCH3 (ж) + BF3 (г) → C6H5OCH3 · BF3 (ж)
C6H5OCH3 · BF3 (ж) → C6H5OCH3 (ж) + BF3 (г)
10BF3 (г) + C6H5OCH3·11BF3 (ж) = 11BF3 (г) + C6H5OCH3·10BF3 (ж)
Механизм процесса разделения
АБСОРБЦИОННАЯ ЧАСТЬ
РАЗДЕЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ
ДЕСОРБЦИОННАЯ ЧАСТЬ
(1)
(2)
(3)
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Техническая реализация
Движущая сила процесса – разная устойчивость комплексов
или
разница констант фазового равновесия:
СЕПАРАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
ДЕСОРБЕР
АБСОРБЕР
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Химическая система
C6H5OCH3 (ж) + BF3 (г) → C6H5OCH3 · BF3 (ж)
C6H5OCH3 · BF3 (ж) → C6H5OCH3 (ж) + BF3 (г)
10BF3 (г) + C6H5OCH3·11BF3 (ж) = 11BF3 (г) + C6H5OCH3·10BF3 (ж)
Механизм процесса разделения
АБСОРБЦИОННАЯ ЧАСТЬ
РАЗДЕЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ
ДЕСОРБЦИОННАЯ ЧАСТЬ
(1)
(2)
(3)
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Принципиальная схема каскада
первого типа
Количество колонн …………….. 48
Количество абсорберов ……… 48
Количество десорберов ........... 48
Количество миллирасходных насосов, газодувок ..…………… 192
Высота разделительной
части, м ...…………………………. 83
Количество объектов
Управления………………………. ~ 350
Общая высота колонны, м …... 91
Общая высота здания, м …....... 105
Блоки наращивания производительности разделительного каскада
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Результаты оптимизации разделительного каскада
Зависимость высоты колонны (м) от нагрузки каскада по жидкости (кг/ч)
Зависимость высоты колонны (м) от потока отбора целевого продукта (кг/ч)
Нагрузка каскада по жидкости, кг/ч
Поток отбора, кг/ч
Высота колонны, м
Высота колонны, м
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Каскадирование
Параметры колонны:
Число теоретических
ступеней разделения ............ 246
Высота, м ……………………… 164
Диаметр, мм ……………….….. 500
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Принципиальная схема каскада
второго типа
Блоки наращивания качества разделения
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Деление концентрационных потоков
(4)
(5)
Схема каскада со ступенчатым
сокращением потока
L1·x1 = L2·x2 = … =Ln·xn
σi = Li / Li+1 = xi+1 / xi
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Технологическая схема разделительного каскада
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Результаты оптимизации разделительного каскада
Зависимость высоты колонны (м) от нагрузки каскада по жидкости (кг/ч)
Зависимость высоты колонны (м) от потока отбора целевого продукта (кг/ч)
Нагрузка каскада по жидкости, кг/ч
Поток отбора, кг/ч
Высота колонны, м
Высота колонны, м
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Результаты расчета и оптимизации
разделительного каскада
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт

Основное достоинство разработанной схемы
Сибирский химический комбинат
Северский государственный технологический институт