Підвищення ефективності ректифікаційного методу розділення неону на ізотопні компоненти
Вантажиться...
Файли
Дата
2017-04-24
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціювання.
Дисертація присвячена вдосконаленню технології отримання стабільних ізотопів неону. Головна увага у роботі приділяється дослідженню методів фазової сепарації у колонах, контактний простір яких формується насадковими елементами з розміром від 1,6 до 2,2 мм.
Розглянуті цикли кріогенного забезпечення процесу ректифікації неону при Т = 28 К. Запропоновані схемні рішення, які дозволяють за рахунок поєднання технологічного та холодильного контурів скоротити число компресорів та спростити експлуатацію установки. Обґрунтовано використання у якості робочого тіла концентрату ^20Ne, що допускає виключення із схеми конденсатора колони. Розраховано динаміку зміни ізотопного складу робочого тіла в циклах охолодження з урахуванням продуктивності та ємності контурів установки.
Розроблені перспективні рішення компоновок дослідної установки, при яких скорочуються зовнішні теплові потоки та знижується питоме використання електроенергії. Експериментальним шляхом отримана інформація відносно характеристик насадкових колон із співвідношенням габаритних розмірів L/d > 200. Досліджено динаміку охолодження
ректифікаційної установки та проведено оцінку часу, який потрібен для отримання заданих об’ємів ізотопів неону.
Досліджено технологічні послідовності багатостадійної сепарації в одиночній колоні та ступеневих схемах. У роботі містяться рекомендації відносно аналітичному контролю якості отриманих продуктів.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена вопросам совершенствования технологии получения стабильных изотопов неона. Основное внимание в работе уделяется исследованию методов фазовой сепарации в колоннах, контактное пространство которых формируется насадочными элементами с определяющим размером от 1,6 до 2,2 мм. Рассмотрены циклы криогенного обеспечения процесса ректификации неона при Т = 28 К. Предложены схемные решения, которые позволяют за счет совмещения технологического и холодильного контуров сократить число компрессоров и упростить эксплуатацию установки. Обосновано применение в качестве рабочего тела концентрата ^20Ne, что допускает исключение из схемы конденсатора колонны. Рассчитана динамика изменения изотопного состава рабочего тела в совмещенных циклах охлаждения с учетом продуктивности и емкости контуров установки. Разработаны предпочтительные компоновочные решения опытной установки, при которых минимизируются внешние теплопритоки и снижаются удельное потребление энергии. Экспериментальным путем получена информация о характеристиках насадочных колонн с отношением габаритов контактного пространства L/d > 200, а также определена высота контактного пространства, эквивалентная одной теоретической тарелке. Изучена зависимость степени извлечения целевых продуктов от состава фракций, получаемых в ректификационной колонне. Представлены схемные решения, обеспечивающие многостадийное разделение неона на ^20Ne и ^22Ne в одиночной колонне и ступенчато включенных ректификационных аппаратах. Даны примеры технологических последовательностей для извлечения продуктов с изотопной концентрацией > 99,99%. Исследована динамика охлаждения ректификационной установки и рассчитано время, требуемое для получения заданного количества изотопных компонентов при различных флегмовых числах и нагрузках клоны от 20 до 80%. В работе содержатся рекомендации по аналитическому контролю качества получаемых продуктов.
The thesis for Candidate of science degree by specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor technique, air conditioning systems. Thesis work is devoted to issues related to improvement of the technology of getting stable isotopes of neon. The main attention in the thesis is paid to the study of phase separation methods in the columns, contact area of which is formed by packing elements defining the size of 1.6 - 2.2 mm. Cycles of cryogenic provision of rectification process of neon at T = 28 K have been considered. Circuit solutions that allow to reduce the number of compressors and simplify the operation of the facility by combining technological and refrigeration circuits have been offered. The application of the concentrate 20Ne as a working body that allows for the exclusion from the scheme of the condenser column has been grounded. Dynamics of change of the isotopic composition of the working body in the combined refrigeration cycles, taking into account productivity and capacity of the facility contours has been calculated. Preferred layout decisions of the pilot plant, using which external heat inputs are minimized and specific energy consumption are reduced, have been developed. Experimentally we have obtained information about the characteristics of the packing columns with the ratio of dimensions of the contact area L/d > 200. We have investigated the dynamics of refrigeration of the rectification unit and assessed time necessary for getting the desired quantities of neon isotopes. Technological sequence of a multi-stage separation in a single column and rectification plans powered step by step have been investigated. The thesis provides recommendations on analytical quality control of the products obtained.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена вопросам совершенствования технологии получения стабильных изотопов неона. Основное внимание в работе уделяется исследованию методов фазовой сепарации в колоннах, контактное пространство которых формируется насадочными элементами с определяющим размером от 1,6 до 2,2 мм. Рассмотрены циклы криогенного обеспечения процесса ректификации неона при Т = 28 К. Предложены схемные решения, которые позволяют за счет совмещения технологического и холодильного контуров сократить число компрессоров и упростить эксплуатацию установки. Обосновано применение в качестве рабочего тела концентрата ^20Ne, что допускает исключение из схемы конденсатора колонны. Рассчитана динамика изменения изотопного состава рабочего тела в совмещенных циклах охлаждения с учетом продуктивности и емкости контуров установки. Разработаны предпочтительные компоновочные решения опытной установки, при которых минимизируются внешние теплопритоки и снижаются удельное потребление энергии. Экспериментальным путем получена информация о характеристиках насадочных колонн с отношением габаритов контактного пространства L/d > 200, а также определена высота контактного пространства, эквивалентная одной теоретической тарелке. Изучена зависимость степени извлечения целевых продуктов от состава фракций, получаемых в ректификационной колонне. Представлены схемные решения, обеспечивающие многостадийное разделение неона на ^20Ne и ^22Ne в одиночной колонне и ступенчато включенных ректификационных аппаратах. Даны примеры технологических последовательностей для извлечения продуктов с изотопной концентрацией > 99,99%. Исследована динамика охлаждения ректификационной установки и рассчитано время, требуемое для получения заданного количества изотопных компонентов при различных флегмовых числах и нагрузках клоны от 20 до 80%. В работе содержатся рекомендации по аналитическому контролю качества получаемых продуктов.
The thesis for Candidate of science degree by specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor technique, air conditioning systems. Thesis work is devoted to issues related to improvement of the technology of getting stable isotopes of neon. The main attention in the thesis is paid to the study of phase separation methods in the columns, contact area of which is formed by packing elements defining the size of 1.6 - 2.2 mm. Cycles of cryogenic provision of rectification process of neon at T = 28 K have been considered. Circuit solutions that allow to reduce the number of compressors and simplify the operation of the facility by combining technological and refrigeration circuits have been offered. The application of the concentrate 20Ne as a working body that allows for the exclusion from the scheme of the condenser column has been grounded. Dynamics of change of the isotopic composition of the working body in the combined refrigeration cycles, taking into account productivity and capacity of the facility contours has been calculated. Preferred layout decisions of the pilot plant, using which external heat inputs are minimized and specific energy consumption are reduced, have been developed. Experimentally we have obtained information about the characteristics of the packing columns with the ratio of dimensions of the contact area L/d > 200. We have investigated the dynamics of refrigeration of the rectification unit and assessed time necessary for getting the desired quantities of neon isotopes. Technological sequence of a multi-stage separation in a single column and rectification plans powered step by step have been investigated. The thesis provides recommendations on analytical quality control of the products obtained.
Опис
Матвєєв, Е. В. Підвищення ефективності ректифікаційного методу розділення неону на ізотопні компоненти [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання" / Матвєєв Едуард Васильович ; наук. кер. Ю. М. Симоненко ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2017. – 20 с.
Ключові слова
неон, ізотопи, ректифікаційна колона, теоретична тарілка, фактор розділення, каскад, мас-спектрометр, изотопы, ректификационная колонна, теоретическая тарелка, фактор разделения, масс-спектрометр, neon, isotopes, rectification column, transfer unit, separation factor, cascade, mass-spectrometer