Материальный баланс модуля опытно-промышленной установки для получения стабильных изотопов

Рис. 5.

Оба процесса предполагают глубокую очистку водорода от примеси кислорода и воды. Такая очистка необходима для предотвращения изотопного разбавления целевым продуктом. Она легко решается путем каталитического сжигания примеси кислорода в водороде до воды на никель-хромовом катализаторе с последующей глубокой осушкой водорода путем пропускания его через цеолитовый адсорбент.

Указанные выше процессы обеспечивают перевод до 95% кислорода 18О (17О) из оксида азота в воду при содержании основного вещества в продукте 99,99%. Концентрация примесей в продукте не превышает соответственно:

Такое содержание примесей находится на уровне аналогичных концентраций примесей в лучших образцах тяжелой воды, поступающих на рынок от отечественных и зарубежных производителей.

Сырьевая база.

Основным по стоимости сырьевым ресурсом в производстве изотопов кислорода и азота является жидкий азот. Он используется главным образом для обеспечения температурного режима колонн каскада и должен в соответствии с ГОСТом 9293-74 содержать не менее 99% основного вещества. Такого же качества жидкий азот должен использоваться в блоке очистки рабочего газа, конденсации рабочего газа и готового продукта, в вакуумной системе откачки кожухов колонн. Поставщиками жидкого азота являются Балашихинский кислородный завод, НПО Энергомаш в г. Химки и др. В перспективе целесообразно разместить на производственной площадке собственный блок производства жидкого азота.

Для синтеза рабочего газа и его очистки используется в небольшом количестве (18 кг в месяц) сернистый ангидрид, соответствующий ГОСТ 2918-72.

Исходным сырьем является также азотная кислота с плотностью 1,29 г/см3, которая должна соответствовать ГОСТ 4471-77.

Для нейтрализации газов, выделяющихся из силикагелевых колонн системы очистки при их регенерации, используется синтетический аммиак по ГОСТу 6221-82Е в количестве приблизительно 12 кг/год.

Характеристика экологии производства.

В рассматриваемом производстве отходами являются выходящая из колонн химического изотопного обмена азотная кислота с измененным относительно природного изотопным составом по азоту и кислороду, а также смесь высших оксидов азота, адсорбирующихся на силикагелевых колоннах в блоке очистки. Объем указанных отходов составляет суммарно для двух установок:

азотной кислоты - 6 т/месяц;

смеси высших оксидов азота - 0,4 кг/год.

Предотвращение вредного воздействия указанных отходов на окружающую среду достигается следующим образом:

1. Обедненная тяжелыми изотопами азота и кислорода азотная кислота либо возвращается (продаётся) поставщику исходного сырья с теми же качественными показателями химического состава, что и исходная кислота (изотопный состав кислоты для её потребителей в химической промышленности безразличен), либо в качестве товарной продукции реализуется её потребителям в азотной, лакокрасочной промышленности, использующих кислоту для производства минеральных удобрений, нитроэмалей и других химических продуктов.

. Смесь высших оксидов азота после их выделения из силикагелевых колонн системы очистки путем их десорбции при нагреве нейтрализуется каталитически восстановлением под воздействием аммиака по реакции:

NOx + NH3 →H2O + N2.

В результате реакции образуется вода и азот, которые выбрасываются в атмосферу.

Требования к месту размещения производства.

Для размещения основного технологического оборудования необходимо высокое производственное здание, высотой не менее 60 м. (У строения ИС - 104 высота над поверхностью земли - 50 м, под поверхностью земли - 15 м.). На производственной площадке должна быть необходимая инфраструктура. В частности, к ней должна быть подведена линия силового электроснабжения, путь подвоза исходного сырья. На площадке должны быть системы водо- и газоснабжения, система промышленной канализации, теплоцентраль (котельная), лабораторные, административные помещения. ИС - 104 полностью соответствует этим требованиям.