ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 245
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4 кВт/ч электроэнергии. Для сохранения параметров тяжёлой воды, необходимых для качественной работы промышленного реактора, необходимо максимально предотвращать разбавление её лёгкой водой. На установке ЛФ – 2 для этих целей служит непрерывно действующая регенерационная установка (РУ).2.2 Регенерационная установкаРегенерационная установка РУ предназначена для восстановления концентрации D2O. Концентрация D2O сильно снижается в системе за счёт попадания влаги из окружающего воздуха. Разбавление D2O также происходит и за счёт различного рода работ связанных с отбором проб, промывки аппарата, при различного рода сливов и т.д.Восстановление концентрации D2O осуществляется способом ректификации под вакуумом в колпачковых ректификационных колоннах. Установка регенерации состоит из четырёх последовательно расположенных колонн. Регенерируемая D2O укрепляется до необходимой концентрации в исчерпывающей колонне. Из испарителя колонны регенерируемая D2O с концентрацией ≥99.7% непрерывно откачивается в систему основного аппарата насосом. За счёт прохождения четырёх последовательно расположенных колонн D2O постепенно обогащается водой и в верхней части последней колонны отбирается отвал концентрацией D2O≤5%. Количество поступающей воды на РУ=5 кг/сут. Колонна используется для переработки сливов слабых концентраций, а также колонна может работать как исчерпывающая перед второй колонной.2.3 Дистилляционная установкаРазбавление D2O влагой осуществляется за счёт того, что зеркало тяжёлой воды в реакторе контактирует с воздухом. Из которого в D2O переходит азот, ведущий к накоплению азотной и азотистой кислот и вода приобретает слабокислую реакцию (рН =3.7-4.2). Образующаяся свободная кислота будет расходоваться на коррозию алюминия. Также источником поступления азотной и азотистой кислот является дистилляционная установка, которая не удерживает кислоту и по мере накопления нуклидов в осадке азотно-водородной кислоты, образовавшиеся продукты коррозии накапливаются в контуре D2O до уровня, который поддерживается благодаря непрерывной очистке от взвеси путём дистилляции в выпарных установках (ДУ). Продукты коррозии в виде суспензии, D2O выпадая в виде накипной плёнки на поверхности твелов, способствуют их выходу из строя. Поэтому максимально полное удаление суспензии из контура D
2O является актуальной задачей.ДУ служит для очистки D2O от окиси алюминия и других примесей. Установка ДУ включает в себя четыре перегонных аппарата. Очистка D2O производится путём выпаривания D2O в перегонных аппаратах с последующей конденсацией вторичных паров в конденсаторах. Полученный конденсат сливается самотёком в аппарат. Часть D2O из конденсаторов проходит через ионообменные фильтры и поступает на РУ. Для предотвращения потерь D2O при не плотностях системы ДУ работают под вакуумом.Для поддержания в системе РУ постоянного вакуума, установлены два вакуумных насоса, производительностью по 50л/мин каждый, при нормальном атмосферном давлении и насос с производительностью 1100л/мин, при нормальном атмосферном давлении. Во избежание попадания масла из вакуумных насосов в вакуумные коммуникации и влаговымораживатели, перед вакуумными насосами и после них установлены масловодоотделители, внутренняя полость которых заполнена кольцами Рашига.Существует ряд мер для уменьшения и предотвращения образования неизбежных потерь D2O.К ним относится сбор технологических сливов, остатков после дренирования с оборудования тяжёлой воды, содержащих D2O и выделение из них D2O. Такие технологические сливы могут образовываться и в виде протечек D2O из технологического оборудования во время его непрерывного рабочего цикла. Для переработки образующихся паров тяжёлой воды, разделения от посторонней примеси и планируется данная установка.2.4 Тяжёлая водаХимическая формула тяжёлой воды (окиси дейтерия) D2OОтносительная распространенность в природе (в вес. %) Н2О и D2OН2О>99,98% D2O<0,02%В таблице приводятся физико-химические свойства тяжёлой воды в соответствии со свойствами обыкновенной воды.D2O Н2ОМолекулярный вес 20,029 18,016Температура замерзания (1атм) 3,82°C 0,00°CТемпература кипения (1атм) 101,42°C 100,00°CТемпература максимальной плотности (1атм) 11,6°C 3,98°CПлотность при 20°C в мл/г 1,1056 0,99820Удельный объем при 20°C в мл/г 0,9050 1,00177Скрытая теплота плавления (1атм) 75,5 79,7Ккал/г-мол 1,51 1,44Скрытая теплота парообразования при 0°CКкал/г-мол 11,51 10,76Теплота образования жидкой воды из элементовКкал/г-мол 70,2 68,4Вязкость при 20°C (в миллипуазах) 12,60 10,05Поверхностное натяжение при 20°C в дн/см 68,8 72,53Показатель преломления n20D 1.32844 1.33300Диэлектрическая постоянная при 20°C 79 80,1Давление паров в мм, рт. ст. при 20°C 15,24 17,54
при 100°C 721,6 760Растворимость NaCL при 25°C( г соли на 100г воды) 30.56 35.92Подвижность ионов в водном раствореH° 213.7 315K° 54.5 64CL' 55.3 66.3Электропроводность 0,01 нРаствора KCL при 25°C в ом-1*см2 117 141,3Ионное произведение при 25°C 1,6*10-15 1,27*10-14Тяжёлая вода замедляет многие реакции, в частности химические процессы протекающие в животных и растительных организмах. Тяжёлую воду применяют в ядерной физике, ядерной технике и др.Тяжёлокислородная вода – с повышенным содержанием тяжёлых изотопов кислорода: О17 и О18. Применяют в научных исследованиях для получения химических соединений с меченными атомами кислорода.H и D образуют с О16, О17 и О18 9 разновидностей воды: H2O16; HDO16, D2O16; H2O17 и тд.Радиоактивный изотоп тритий образует 9 разновидностей воды: HTO16 DTO16; T2O16; HTO17; HTO18; и тд, температура кипения:HTO16 = 100.8°CT2O16 = 101.6°C;Содержание D в природной смеси изотопов водорода 0,014-0,015.2.5 ТеплообменникиПроцессы теплообмена осуществляются в теплообменных аппаратах различных типов и конструкций.По способу передачи тепла теплообменные аппараты делятся на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах обмен теплом рабочих сред происходит через стенки из теплопроводного материала, в смесительных – тепло передаётся при непосредственном перемешивании рабочих сред.Смесительные теплообменники по конструкции проще поверхностных, тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешивание рабочих сред.Поверхностные теплообменные аппараты в свою очередь делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменниках теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и тоже направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки попеременно меняется.Кожухотрубные теплообменникиОсновными элементами кожухотрубных теплообменников являются пучки труб (концы которых закреплены в трубных решётках), корпус, крышки, патрубки. Крепление труб осуществляется путём развальцовки, сварки и пайки.
С целью увеличения скорости движения теплоносителей для интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном, так и межтрубном пространствах.Кожухотрубные теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса и удобства монтажа. В зависимости от величин температурных удлинении трубок и корпуса различают кожухотрубные теплообменники жёсткой, полужёсткой и нежёсткой конструкции.Аппараты жёсткой конструкции применяют при сравнительно небольших разностях температур между корпусом и пучком труб, они отличаются простотой устройства.В кожухотрубных теплообменниках нежёсткой конструкции предусматривается возможность некоторого независимого перемещения теплообменных труб и корпуса, чем устраняются дополнительные напряжения от температурных удлинений. Нежёсткость конструкции обеспечивается сальниковым уплотнением на патрубке или на корпусе, пучком U-образных труб и подвижной трубной решёткой закрытого и открытого типа.В аппаратах полужёсткой конструкции температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных на корпусе. Полужёсткая конструкция надёжно обеспечивает разгрузку температурных деформаций, если они не превышают 10-15 мм, а условие давления в межтрубном пространстве составляет не более 2,5кг/см2.Главхиммашем разработаны нормали на типовые конструкции кожухотрубных теплообменников, согласно которым рекомендуются поверхности теплообмена от10 до 800м2.Виды кожухотрубчатых теплообменников представлены на рисунке 1.Рисунок 1 – Виды кожухотрубчатых теплообменникова – одноходовой; б – многоходовой; в – пленочный; г – с линзовым компенсатором; д – с плавающей головкой закрытого типа; е – с плавающей головкой открытого типа; ж – с сальниковым компенсатором; з – с U-образными трубами; 1 – кожух; 2 – трубная решетка, 3 – трубы; 4 – входная камера; 5 – выходная камера; 6 – продольная перегородка; 7 – камера; 8 – перегородки в камерах; 9 – линзовый компенсатор; 10 – плавающая головка; 11 – сальник; 12 – U-образные трубы; I,II – теплоносители.