СТИ НИЯУ МИФИ
Б. П. Белозеров, профессор, e-mail: belozerov@ssti.ru;
И. Ю. Русаков, доцент;
А. Н. Жиганов, руководитель, профессор.
НИ Томский политехнический университет
Г. Г. Андреев, профессор.
Томский Атомный центр
Ю. Ф. Кобзарь, директор.
Основным требованием, предъявляемым к десублиматорам, является максимальное извлечение целевого продукта из парогазовой смеси, поступающей в аппарат. Наиболее актуально это требование в радиохимической промышленности при переработке урана. Рассмотрены механизмы процесса десублимации. Известно, что в технологическом оборудовании десублимация происходит на охлаждаемых поверхностях аппарата и в объеме, находящемся рядом с этими поверхностями. При этом основной причиной потерь продукта является унос из десублиматора аэрозолей, образующихся в результате объемной десублимации. Представлены десублимационные аппараты, применяемые как в химической промышленности, так и в радиохимии. Приведены схемы поверхностных десублиматоров с механически обновляемой поверхностью, с тепловым сбросом десублимата, с развитой теплообменной поверхностью и с обогреваемой наружной (так называемой «теплой») стенкой. Анализ работы десублиматора с теплой стенкой показал, что на его внутренней охлаждаемой поверхности и на связанных с ней ребрах происходит поверхностная десублимация паров продукта. Часть целевого продукта в объеме между ребер образует аэрозоли. Эти аэрозоли, проходя через зазор между перегородкой и обогреваемой стенкой, сублимируются вторично, и такой процесс десублимации повторяется многократно. Перед выходом из аппарата парогазовая смесь имеет концентрацию продукта ниже критической, и десублимация в объеме не происходит. На основании анализа существующих конструкций десублиматоров предложен новый вариант: с двумя теплыми стенками, предотвращающий потери продукта в виде аэрозолей, а также снижающий затраты на охлаждение десублимационных поверхностей. Конструкции десублиматоров защищены рядом патентов.
1. Горелик А. Г., Амитин А. В. Десублимация в химической промышленности. — М. : Химия, 1986.
2. Амелин А. Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. — М. : Химия, 1972.
3. Гущин А. А., Кобзарь Ю. Ф. и др. Разработка конструкции многокамерного конденсатора с теплой стенкой для сублимации-десублимации высокообогащенного гексафторида урана // Сб. докладов 5-й НТК СХК. 20–22 октября 1998 г. — Северск : НИКИ СХК, 1999.
4. Смолкин П. А., Буйновский А. С., Лазарчук В. В., Матвеев А. А. Моделирование процессов десублимации фторидов тугоплавких металлов // «Современные неорганические фториды» (INTERSIBFLUORINE — 2008) : сб. трудов III Межд. Сибирского семинара ISIF-2008 по химии и технологии современных неорганических фторидов. 1–6 сентября 2008. — Владивосток : Рея, 2008 г. С. 234–238. ISBN 978-5-901888-68-1.
5. Белозеров Б. П., Брендаков В. Н. и др. Течение и теплообмен в многокамерном конденсаторе с теплой стенкой // Тезисы докладов Международной практической конференции «Снежинск и наука». 29 мая 2000 г. — Снежинск : СФТИ, 2000. С. 20–203.
6. Смолкин П. А., Лазарчук В. В., Буйновский А. С. и др. Математическая модель процесса десублимации легколетучих фторидов металлов // «Современные неорганические фториды» (INTERSIBFLUORINE — 2006) : сб. трудов II Междунар. Сибирского семинара, 11–16 июня 2006 г. — Томск, 2006. С. 140–145.
7. Пат. 2143940 РФ, МПК B 01 D 7/00. Сублимационный аппарат / Белозеров Б. П., Володин А. Н., Гущин А. А. и др. ; опубл. 20.01.2000, Бюл. № 1.
8. Пат. 2336112 РФ, МПК B 01 D 7/00; C 01 G 43/06. Десублимационный аппарат / Русаков И. Ю., Хохлов В. А., Гущин А. А., Белозеров Б. П. ; опубл. 20.10.2008, Бюл. № 29.
9. Пат. 2339423 РФ, МПК B 01 D 7/00. Конденсатор-испаритель стационарный / Русаков И. Ю., Хохлов В. А., Гущин А. А., Белозеров Б. П. ; заявл. 04.07.2007; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33.
10. Пат. 2394624 РФ, МПК B 01 D 7/00. Конденсатор-испаритель стационарный / Русаков И. Ю., Гущин А. А., Матвеев А. А., Пешкичев Ю. Е. ; патентообладатель ОАО «Сибирский химический комбинат» ; заявл. 02.03.2009 ; опубл. 20.07.2010, Бюл. № 20.