Способ разделения изотопов азота

(51)5 В 01 0 59/28 Т И АЗОТА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Хорошилов А. В., Гусева Т, В. и Катальников С. Г, Заводская лаборатория, Т. 42, 1982, 1 Ф 40, с. 15 - 18.Гвердцители И, Г, и др, Опытное производство стабильных изотопов, - Третья международная конференция ООН по использованию атомной энергии в мирных целях. 28/Р/388, май 1964, Женева, с, 5 - 7 (прототип). СО 5 РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПО Изобретение относится к физико-химическим методам разделения и может быть использованодля производства стабильных изотопов методом химического изотопного обмена, например при получении изотопа азот,Цель изобретения - увеличение производительности.П р и м е р 1. Разделение изотопов азота осуществляют в насадочной колонне диаметром 16 мм и высотой 100 см, заполненной спирально-призматической насадкой из нержавеющей стали с размерами элемента 2 х 2 х 0.2 мм. Колонна заключена в рубашку, в которой циркулирует вода из термостата ЧТЧ. Колонну орошают 10 М азотной кис(57) Изобретение относится к химической технологии и имеет целью увеличение производительности потока отбора или степени разделения концентрации целевого иэтопа в продукте при получении стабильного изотопа азотхимическим обменом между азотной кислотой и оксидами азота. Цель достигается за счет одновременного увеличения температуры проведения процесса разделения и относительной нагрузки насадочной колонны при определенном соотношении между этими параметрами, причем процесс химического изотопного обмена осуществляют в условиях химического равновесия между жидкой и газовой фазами, Связь между относительными изменениями температуры и относительной нагрузкой при достижении максимального эффекта выражена эмпирическим соотношением. 2 (Я табл. лотой, поток которой измеряют с помощью отколиброванной капельницы, и, зная зависимость пропускной способности насадки от температуры, рассчитывают относительную нагрузку р . Выходящую иэ колонны азотную кислоту известным способом восстанавливают сернистым ангидридом до смеси оксидов азота, равновесной с азотной кислотой. Смесь оксидов азота направляют в колонну изотопного обмена противотоком к стекающей кислоте, отбирая часть потока оксидов азота в качестве продукта. Продукт анализируют на содержание азотамассоспектрометрически или с помощью анализатора изотопов азота ЙО.1662648 Т.аблица 1 Изменение потока отбора В с изменением температуры т и относительной нагрузки у при степени разделения К= 2,0; В+= В(дтл)/Во(р= 0,4, т =20 С)20 10 30 0,3 0,4 0,45 0,5ОЯЗ 0,99 1,06 0,64 0,3 0,4 0,50,90 1,00 0,14 0,2 0,3 0,40,74 0,95 0,88 Продолжение табл. 1 70 50 90 0,4 0,7 0,8 0,90,75 1,32 1,52 1.70 0;4 0,5 0,7 0,8 0,95 1,10 1,24 0,81 0,4 0,6 0,7 0,8 .0,86 1,20 1,43 1,41 В зависимости от температуры и относительной нагрузки р поток отбора устанавливают таким, чтобы концентрация азотав нем Хв или степень разделения К, оп ределяемая соотношениемК=Хв(1-Хг)/(Хг(1-Хвбыла равна заданной величине, например такой, как при осуществлении способа-прототипа, в котором процесс разделения проводят при значениях уъ = 0,4 и 1 о= 20 С.Изменение производительности с изменением р и т отражено в табл. 1.П р и м е р 2. Способ выполняют аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что поток отбора зафиксирован и принят равным отбору при р = 0,4 и т= 20 С, что соответствует условиям способа-прототипа,Наблюдаемые с изменениемти т значения концентрации Хв азотаи степени разделения приведены в табл. 2.Иэ приведенных в табл. 1 и 2 данных следует, что при увеличении относительной нагрузки у с 0,4 до 0,7-0,8 и температуры т с 20 до 70 С рост потока отбора составляет 40, а концентрация азотаувеличивается на 13 (относительных). Из таблиц также следует, что увеличение температуры должно в 1,5-2,5 раза превосходить увеличение относительной нагрузки, причем связь между относительными изменениями этих параметров с удовлетворительной точностью может быть выражена эмпирическим соот- ношением р/дЪ =. 0,6 + 0,4 = (т/то),которое устанавливает наилучшее соответствие между ри 1.Формула изобретения5 1. Способ разделения изотопов азотахимическим изотопным обменом междуазотной кислотой и оксидами азота, включающий противоточное контактирование потока азотной кислоты с потоком10 газообразной смеси оксидов азота в массообменной колонне при постоянной температуре и постоянной относительнойнагрузке колонны по азоту, восстановлениеазотной кислоты газообразным сернистым15 ангидридом до равновесной с азотной кислотой смеси оксидов азота и отбор частиазотной кислоты или оксидов азота в качестве продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения производительности,20 процесс ведут при одновременном увеличении относительных нагрузки и температуры, причем увеличение температуры в1,5 - 2,5 раза превосходит увеличение относительной нагрузки,252, Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи й с ятем, что относительная нагрузка и температура связаны соотношениемср/дъ = 0,6+ 0,4 (т/то)30 т/ь= 2,5 (р/дъ) - 1,5,1662648 ябл,ца 2 Изменение степени разделения К и концентрации Хв азо;.а-".5 с изменением относительной нагрузки р и температуры т прк В = Во (р = 0,4. т = 20 С); К = К (рд )/Ко (гр = 0,4, т = 20 С); Хв = Хв (дР, т)/Хво (ср = 0,4, т = 20 С)30 20 10 0,45 2,03 1,01 т". К+ Хв" Продолжение табл. 2 90 70 50 Составитель Т.БарабашТехред М,Моргентал Корректор М.Демчик Редактор М.Келемеш Зааз 2219 Тираж 419 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 У Кф Хв 0,2 1,84 0,92 0,4 1,98 0,95 0,3 1,99 0,99 0,62,050,99 0,7 2,11 1,02 0,4 1,97 0,98 0,8 1,96 0,98 0,3 1,99 0,99 0,41,950,97 0,42,00О,ОО