cercetare  proiecte Nucleu

Program NUCLEU perioada 2016-2017

Tehnologii Izotopice și Moleculare: de la Cercetare-Dezvoltare la Inovare- IZOMOL PN16 30

P10. Proiectarea şi dezvoltarea de noi soluţii pentru optimizarea de procese în separarea izotopilor stabili

Responsabil proiect: Ing. Mihai GLIGAN

Faza 1: Calculul parametrilor de funcţionare la presiune a coloanei primare de separare a izotopului ¹⁵N

Termen de predare: 15.06.2016

Responsabil fază: Dr. Zsolt SZŰCS

Rezultate:
• S-au calculat debitele de 10M HNO₃ şi dioxid de sulf pentru alimentarea coloanei primare şi a refluxorului de produs de la baza acesteia a instalaţiei 1 de producere a izotopului ¹⁵N.
• S-a calculat separarea izotopică realizabilă pe coloana primară pentru diferite presiuni de operare a acestei coloane.
• S-a calculat produsul coloanei primare şi a întregii cascade de separare pentru diferite încărcări (debite) din coloana primară.
• Relaţiile obţinute pentru calculul: debitului, transportului, fracţiei molare a ¹⁵N de la baza coloanei de separare, produsului, vitezei de transfer interfazic, înălţimii echivalente talerului teoretic (HETP) şi debitelor de dioxid de sulf din cele două etaje ale refluxorului de produs, permit obţinerea acestor parametri pentru coloane de separare cu diferite diametre interioare şi diferite încărcări cu soluţie de acid azotic 10M.
• S-a îndeplinit obiectivul fazei, rezultatele obţinute în această etapă permit trecerea la etapa următoare privind „Dimensionarea, proiectarea şi realizarea primului etaj al refluxorului metalic de produs pentru coloana primară şi a sistemului de reglare automată a debitului de dioxid de sulf”;
• Se consideră necesară continuarea proiectului, existând toate condiţiile pentru atingerea obiectivelor acestuia.

Faza 2: Dimensionarea, proiectarea şi realizarea primului etaj al refluxorului metalic de produs pentru coloana primară şi a sistemului de reglare automată a debitului de dioxid de sulf

Termen de predare: 15.11.2016

Responsabil fază: Dr. Ancuţa BALLA

Rezultate:
• S-a dimensionat, proiectat şi realizat primul etaj al refluxorului de produs al coloanei primare a instalaţiei 1 de producere a izotopului ¹⁵N;
• S-a realizat sistemul de reglare automată a debitului de dioxid de sulf admis în etajul 1 al refluxorului de produs;
• S-a îndeplinit obiectivul fazei, rezultatele obţinute în această etapă permit trecerea la etapa următoare privind: „Dimensionarea, proiectarea şi realizarea celui de al doilea etaj al refluxorului metalic de produs pentru coloana primară şi a sistemului de reglare automată a debitului de dioxid de sulf”.

Faza 3: Dimensionarea, proiectarea şi realizarea celui de al doilea etaj al refluxorului metalic de produs pentru coloana primară şi a sistemului de reglare automată a debitului de dioxid de sulf, în valoare de 500.000 lei, conform propunerii.

Termen de predare: 10.12.2016

Responsabil fază: Dr. Stefan GERGELY

Rezultate:
• S-a dimensionat, proiectat şi realizat etajul 2 al refluxorului de produs al coloanei primare a instalaţiei 1 de producere a izotopului ¹⁵N;
• S-a realizat sistemul de reglare automată a debitului de dioxid de sulf admis în etajul 2 al refluxorului de produs;
• S-a îndeplinit obiectivul fazei, rezultatele obţinute în această etapă permit trecerea la etapa următoare privind: „Dimensionarea reactorului pentru reducerea acidului sulfuric la dioxid de sulf în vederea reciclării acestuia pe instalaţia de producere a izotopului ¹⁵N.

Faza 4: Dimensionarea reactorului pentru reducerea acidului sulfuric la dioxid de sulf în vederea reciclării acestuia pe instalaţia de producere a izotopului 15N

Termen de predare: 15.03.2017

Responsabil fază: Dr. Stefan GERGELY

Rezultate:
• S-a dimensionat reactorul de conversie SO₃ → SO₂ : diametrul interior 4,1 cm, diametrul exterior 4,6 cm, lungimea 57,6 cm.
• La dimensionarea reactorului s-a ţinut cont de: dimensiunile tubului ceramic al cuptorului electric existent.
• Pentru un pat de catalizator de Fe₂O₃ granule de 1 – 3 mm, de formă cilindrică, cu lungimea de 2,5 cm şi un diametru de 4,1 cm, la viteza în stratul liber de 8 cm/s s-a considerat o conversie de 0,69 la o singură trecere a amestecului gazos prin patul catalitic.
• Reactorul tubular se va realiza dintr-o ţeavă de Hastelloy C-276 şi va fi testat la acţiunea corozivă a amestecului de gaze SO₃, SO₂, H₂O_(v), O₂ la temperaturi de 750 – 900^oC.
• Căldura necesară pentru a avea o conversie de cca 0,69 este asigurată de un cuptor electric Nabertherm de 1,8 kW, prevăzut cu un tub ceramic cu diametrul interior de 5,0 cm şi cu o lungime de 36 cm.
• S-a îndeplinit obiectivul fazei, rezultatele obţinute în această etapă permit trecerea la etapa următoare privind proiectarea, realizarea şi testarea reactorului de conversie a acidului sulfuric în dioxid de sulf.

Faza 5: Metodă de preparare a probelor de oxizi de azot și acid azotic pentru analiza izotopică folosind spectrometrul de masă ISOPRIME 100

Termen de predare: 15.06.2017

Responsabil fază: Dr. József-Zsolt SZŰCZ-BALÁZS

Rezultate:
Rezultatele obţinute în această fază a proiectului sunt:
(i) elaborarea metodei și a schemei tehnologice de preparare a probelor de oxizi de azot și/sau acid azotic în vederea efectuării analizei izotopice;
(ii) proiectarea și realizarea instalației experimentale pentru acest tip de măsurători;
(iii) studiul și optimizarea procesului de analiză;
(iv) determinarea erorilor de analiză.

Faza 6: Proiectarea, realizarea şi testarea instalației pentru reducerea acidului sulfuric la dioxid de sulf

Termen de predare: 15.09.2017

Responsabil fază: Dr. Ing. Ancuţa BALLA

Rezultate:
- S-a elaborat proiectul tehnic al instalaţiei experimentale pentru conversia (reducerea) acidului sulfuric la dioxid de sulf;
- S-a construit instalaţia experimentală pentru conversia catalitică a acidului sulfuric la dioxid de sulf;
- S-a testat instalaţia constatându-se următoarele:
- Au apărut produşi de coroziune din: reactorul de conversie catalitică a H2SO4 la SO2, realizat din ţeavă sudată de Hastelloy C-276, răcitor, realizat din ţeavă sudată de Hastelloy C 276 şi oţel inoxidabil şi din vasul de colectare, realizat din oţel inoxidabil. Ţeava sudată de Hastelloy C-276 şi oţelul inoxidabil nu sunt materiale recomandate pentru realizarea acestor componente;
- Umplutura de granule de SiC din vaporizator nu şi-a modificat dimensiunile şi poate fi luată în considerare pentru această parte a instalaţiei;
- Catalizatorul a fost stabil, masa lui variind puţin în cursul experimentelor datorită nivelului de compuşi (SO2, O2, H2O vapori, etc.) adsorbiţi.