Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Цуканов Б.И. "Время в психике человека" (Медицина)

Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Яблоков Н.П. "Криминалистика" (Юриспруденция)
Реклама

Изотопы: свойства, получение, применение Том 1 - Баранов В.Ю.

Баранов В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение Том 1 — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 600 c.
ISBN 5-9221-0522-1
Скачать (прямая ссылка): izotopisvoystvapolucheniyaprimenenie2005.djvu
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 291 >> Следующая

250

Гл. 6. Физико-химические методы

переноса (ВЕП) может быть представлена в виде суммы составляющих [2, 5,

10Л1|: Л А

hoy = hy-\----hx H----j /гио (6.6.17)

а & пт пт

т т

или

где:

hox = hx + ^ hy + hH0, (6.6.18)

X m

и _ G и _ L и _ G и _ L и _ L

у Js ’ ^0х TS ’ О ’ Х Q ’ И0 /О ’

Ко yOLK K^xOiK PyOiK PxOLK PmOiK

G, L — потоки веществ Y и X соответственно, моль/м2 с, X = GfL — соотношение потоков, а к — удельная поверхность контакта фаз, м2/м3. Как правило, в системах газ-жидкость массопередача лимитируется процессами, протекающими в жидкой фазе. Поэтому величина Hqx (ВЕП, выраженная через коэффициент массопередачи Kqx) согласно уравнению (6.6.18) практически не будет зависеть от соотношения потоков Л в разделительной колонне.

Поскольку /Зио не зависит от нагрузки, в колонне наблюдается линейный рост hm при увеличении потоков. При турбулентном течении газа и жидкости в колонне величины hy и hx практически не зависят от нагрузки (при ак = = const). Поэтому зависимости ВЕП от нагрузки будут характеризоваться прямыми линиями в координатах ВЕП = /(G) или ВЕП = f(L).

Таким образом, эффективность массообмена в колонне характеризуется коэффициентами массопередачи (Kqv = тК$у), величинами ВЕП (Iiqx = = (а/X)IiQy), а также высотой эквивалентной теоретической ступени разделения (ВЭТС), которая в области малых концентраций тяжёлого изотопа связана с ВЕП следующим образом:

Ьэ = Ь0у1^Щ^ = Ь0хЩ^Ц. (6.6.19)

у 1 — Х/а а/X — 1

Если для изотопной смеси коэффициент разделения незначительно отличается от единицы, то обычно пользуются величиной ВЭТС (Zi3), которая практически совпадает со значениями ВЕП (Iiqx « IiQy « 1гэ).

6.7. Некоторые рабочие системы «газ-жидкость» для разделения изотопов методом химического изотопного обмена

6.7.1. Разделение изотопов водорода. Среди множества реакций изотопного обмена водорода практическое применение нашли только приведённые ниже реакции, в которых тяжёлый изотоп (дейтерий или тритий) помечен звёздочкой:

H2O + HH*S НН*0 + H2S; (6.7.1)

H2O + HH* НН*0 + H2; (6.7.2)

NH3 + HH* NH2H* + H2; (6.7.3)

CH3NH2 + HH* CH3NHH* + H2. (6.7.4)

Реакция (6.7.1) быстро протекает без катализатора, для реакций (6.7.2)-(6.7.4) требуется применение катализаторов. Для ускорения реакции (6.7.3)
6.7. Некоторые рабочие системы «газ-жидкость»

251

используют амиды щелочных металлов (предпочтительно KNH2). Эффективным катализатором реакции (6.7.4) является метил-амид калия (CH3NHK). Реакция (6.7.2), протекающая в паровой фазе (система газ-пар) была первой реакцией изотопного обмена, осуществлённой в промышленном масштабе для получения тяжёлой воды. В качестве катализатора были использованы гетерогенные катализаторы (платина на активированном угле, никель-хромо-вый катализатор и др.). При проведении реакции в системе «жидкость-газ» были использованы суспензия платины на угле и гидрофобные платиновые катализаторы.

Основными достоинствами приведённых выше реакций являются доступность рабочих веществ, большие значения коэффициента разделения и его достаточно резкая зависимость от температуры. Последнее достоинство позволяет использовать для производства D2O двухтемпературные схемы. Основное количество тяжёлой воды, наработанное мировым сообществом, было получено с помощью реакции (6.7.1), причём производительность установок составляла 400-800 тонн 020/год. Реакции (6.7.3) и (6.7.4) также как и реакция (6.7.1) были реализованы в промышленном масштабе на стадии начального концентрирования (концентрирование от природного содержания до 5-15% моль). В табл. 6.7.1 приведены значения коэффициентов разделения для рассматриваемых реакций, а также оценочные значения величины ВЭТС.

Таблица 6.7.1. Некоторые характеристики реакций (6.7.1)-(6.7.4)

Реакция Т, К а Zl3, M Примечание Лите- ратура
H2O+ HDS ++ HDO+ H2S 303 2,34 0,6 Сетчатые тарелки, диаметр колонн 5 м. Ph2S — 2,0 МПа. [і]
H2O + HD ++ HDO + H2 333 3,14 0,2 Гидрофобный платиновый катализатор. Ph2 =0,1 МПа; U = 0,15 м/с. [2]
NH3 + HD ++ NH2D + H2 248 5,3 1,2 Катализатор — амид калия, инжекторная тарелка. Ph2 = Ю МПа; U = 0,02 м/с. [3, 4]
CH3NH2 + HD ++ CH3NHD + H2 223 7,9 0,9 Катализатор — метиламид калия, сетчатая тарелка. P = 8 МПа; U = 0,02 м/с. [3, 4]

Необходимо отметить, что кроме реакций (6.7.1)-(6.7.4), которые преобладают в рабочей системе при малых содержаниях тяжёлых изотопов в общем

случае имеют место и другие реакции изотопного обмена, в частности, так называемые реакции гомомолекулярного изотопного обмена:

H2+ Н* 2НН*; (6.7.5)

NH3 + NH2H 2NH2H*; (6.7.6)

H2O + ЩО 2НН*0; (6.7.7)

NH3 + NH3 NH2H* + NHH2. (6.7.8)
252

Гл. 6. Физико-химические методы

Наличие этих реакций приводит к существенной зависимости величины а от концентрации тяжёлого изотопа. Так, например, для реакции изотопного обмена водорода с жидким аммиаком эта зависимость описывается следующим полуэмпирическим уравнением:

Ina= (234т±6) - 0,243 + In , (6.7.9)

где у — концентрация дейтерия в водороде, S = (4 — К)/К (К — константа равновесия реакции H2 + D2 = 2HD). Зависимость коэффициента разделения от концентрации, обусловленная большим числом параллельно протекающих реакций изотопного обмена, приводит к различной зависимости а от температуры.
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 291 >> Следующая