Концентрирование - тяжелая вода
Cтраница 2
 |
Схема материальных потоков на ступени каталитического изотопного обмена. [16] |
На рис. VI-9 приведена принципиальная схема концентрирования тяжелой воды, в которой электролитический каскад дополнен каскадом ступеней каталитического изотопного обмена, заменяющим сжигание газов последних ступеней электролитической схемы. Замена рекуперации газов каскадом КИО приводит к снижению затрат электроэнергии и увеличению мощности электролитического каскада по производству тяжелой воды, но при этом требуется дополнительный расход пара. [17]
 |
Константы равновесия между водородом и водой. [18] |
На рис. 2 - 54 приведена принципиальная схема концентрирования тяжелой воды, в которой электролитический каскад дополнен каскадом ступеней изотопного обмена. Замена рекуперации газов каскадом КИО снижает затраты электроэнергии и увеличивает мощность электролитического каскада. Однако при этом дополнительно расходуется пар. Для питания паром ступени п КИО испаряется конденсат п - 2 ступени электролитического каскада. После обогащения дейтерием он подается на питание п - 1 ступени электролиза. [19]
 |
Коэффициенты разделения легкого и тяжелого водорода.| Схема электролитической очистки воды в трехкамерном электролизере. [20] |
Несмотря на большую величину коэффи - ВДента разделения, концентрирование тяжелой воды в электролите идет очень медленно. На рис. 21 показано, как накапливается тяжелая вода в зависимости от отношения начального и конечного объемов электролита. [21]
Благодаря высокому коэффициенту разделения и простоте эксплуатации при малых масштабах электролиз весьма удобен для конечного концентрирования тяжелой воды. [22]
Этот существенный недостаток метода, так же как и малая величина коэффициента разделения, делают его экономически неэффективным для начального концентрирования тяжелой воды. [23]
На основе этой работы Государственным институтом азотной промышленности спроектирована и заканчивается монтажом опытная электролизная установка с изотопным обменом для конечного концентрирования тяжелой воды, от концентр [ ащш ] 2 до 99 5 %, мощностью 1 кг в сутки. [24]
Так как зонной плавкой можно разделять вещества с очень близкими свойствами, то была предпринята попытка ( см. Сью, Пауль и Новайль, 1958) концентрирования тяжелой воды этим методом. Температура кристаллизации окиси дейтерия на 3 8 выше, чем у обычной воды, в то время как температуры кипения различаются только на 1 4, поэтому можно предположить, что соответствующий процесс кристаллизации приведет к лучшему разделению, чем дистилляция. [25]
Хотя по энергетическим характеристикам гладкие электроды уступают многим другим типам электродов, они позволяют создавать электролизеры с малым удельным объемом электролита на единицу нагрузки электролизера, что очень важно в некоторых процессах, например при концентрировании тяжелой воды. Такие электроды простой формы обычно недороги и удобны в производстве. [26]
Водород, использующийся на этой установке для извлечения содержащегося в нем дейтерия, затем возвращается на синтез аммиака. Конечное концентрирование тяжелой воды достигается в результате трехстадийного электролитического процесса, выполняемого на вторичной установке. [27]
Ряд работ был посвящен электролитическому концентрированию тяжелой воды из щелочных и кислых растворов. Эффективность разделения обоих изотопов водорода в тех и других оказалась одного порядка и мало зависит от рода электролита и его концентрации. Поэтому можно было ожидать, что концентрирование тяжелой воды будет происходить в нейтральных растворах примерно с той же эффективностью, как в кислых и щелочных. Так как разделение изотопов водорода электролизом нейтральных растворов до сих пор не было описано, мы провели для проверки этого положения несколько сравнительных электролизов с разными электролитами. [28]
Связь между дейтерием и кислородом при невысоких температурах сильнее, чем между дейтерием и серой, поэтому обмен атомами водорода идет быстро и не требует катализатора. Константа равновесия реакции обмена существенно изменяется обратно пропорционально температуре. Именно это обстоятельство используют для концентрирования тяжелой воды в системе, состоящей из каскада холодных и горячих колонн. Вода, содержащая дейтерий, служит здесь проточным компонентом: поступая в верхнюю часть холодной колонны, она уходит из системы, обедненная дейтерием. Газообразный H2S непрерывно циркулирует по замкнутому циклу противотоком к воде; он играет роль посредника, отбирающего дейтерий в горячей колонне и отдающего в холодной. [29]
 |
Схемы устройства монополярных ящичных электролизеров. [30] |
Страницы: 1 2 3