Сульфидный процесс Гирдлера - Girdler sulfide process

Сульфидный процесс Гирдлера

В Сульфид Гирдлера (GS) процесс, также известный как Процесс Гейба – Спевака (GS),[1] это промышленный метод очистки природной воды от тяжелая вода (дейтерий оксид = D2O), который используется в исследовании частиц, в ЯМР дейтерия спектроскопия, дейтерированные растворители для протонной ЯМР-спектроскопии, в тяжеловодные ядерные реакторы (как охлаждающая жидкость и Модератор ) И в дейтерированные препараты.

Карл-Германн Гейб и Джером С. Спевак самостоятельно и параллельно изобрели процесс в 1943 г.[2] и его название происходит от компании Girdler, которая построила первый американский завод, использующий этот процесс.

Метод является изотопический процесс обмена между ЧАС2S и ЧАС2О («легкая» вода), который производит тяжелую воду за несколько шагов. Это очень энергоемкий процесс.[3] Морская вода содержит 180 частей на миллион HDO.

До своего закрытия в 1997 году завод по производству тяжелой воды Брюс в г. Онтарио (находится на том же сайте, что и Дуглас Пойнт и Атомная генерирующая станция Брюса ) был крупнейшим в мире заводом по производству тяжелой воды с максимальной производительностью 1600 тонн в год (800 тонн в год на полную установку, два полностью действующих завода на пике мощности). Он использовал сульфидный процесс Гирдлера для производства тяжелой воды и потребовал 340 000 тонн (370 000 коротких тонн) питательной воды для производства 1 тонны (1,1 коротких тонн) тяжелой воды.[4]

Первый такой объект в Индии Доска тяжелой воды использование процесса Гирдлера находится в Раватбхате недалеко от Коты, Раджастхан. Затем последовал более крупный завод в Манугуру, Андхра-Прадеш. Другие заводы существуют в США и Румыния Например.[5]

Процесс

Каждая из ступеней состоит из двух колонн ситовых тарелок. Один столбец поддерживается на 30 ° C и называется холодная башня а другой на 130 ° C и называется горячая башня. Процесс обогащения основан на разнице в разделении между 30 ° C и 130 ° C.

Интересующий процесс - это равновесная реакция,

ЧАС2O + HDS ⇌ HDO + H2S

В 30 ° C константа равновесия K = 2,33, а при 130 ° С, К = 1,82. Эта разница используется для обогащения дейтерия тяжелой водой.[6]

Сероводород газ циркулирует в замкнутом контуре между холодная башня и горячая башня (хотя это могут быть отдельные башни, они также могут быть отдельными секциями одной башни, с холодной секцией вверху). Деминерализованный и деаэрированный вода подается в холодную колонну, где миграция дейтерия преимущественно происходит из газообразного сероводорода в жидкую воду. Обычная вода подается в горячую колонну, где происходит перенос дейтерия из жидкой воды в газообразный сероводород. Соответствующий "каскад «установка осуществляет обогащение»: «обогащенная» вода подается в холодную колонну и далее «обогащается».

Обычно в этом процессе вода обогащается до 15–20% D.2О. Дальнейшее обогащение до тяжелой воды «реакторного качества» (> 99% D2O) выполняется в другом процессе, например дистилляция.[7][8]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Патент США 4620909 , Метод изотопного пополнения обменной жидкости, используемый в процессе лазерно-индуцированного обогащения изотопов
  2. ^ Кастелл, Лутц (2003). Время, квант и информация. Google Книги: Springer Science + Business Media. п. 37. ISBN  978-3-642-07892-7.
  3. ^ Федерация американских ученых, Производство тяжелой воды, по состоянию на 1 февраля 2007 г.
  4. ^ «Вывод из эксплуатации завода тяжелой воды Брюса» (PDF).
  5. ^ «Совет по тяжелой воде - подразделение при Министерстве атомной энергии, правительство Индии <». Архивировано из оригинал 12 октября 2007 г.
  6. ^ Рэй, Х. К. (1978). «Выбор процессов тяжелой воды». Разделение изотопов водорода. Серия симпозиумов ACS. 68. С. 1–26. Дои:10.1021 / bk-1978-0068.ch001. ISBN  978-0-8412-0420-1.
  7. ^ Борис Михайлович Андреев (2001). «Разделение изотопов водорода в H2ОЙ2Система S ». Разделение науки и технологий. 36 (8–9): 1949–89. Дои:10.1081 / SS-100104764. S2CID  95014060.
  8. ^ «Праймер для специального оружия ФАС: производство тяжелой воды».