+7 (499) 519-32-50 МРТ томография   О компании   Найдите нас   
Поиск

МРТ
Записаться на МРТ
Стоимость МРТ

МРТ в Москве
ВИП МРТ
Полное МРТ сканирование тела
Где сделать МРТ комфортно

МРТ - информация для пациентов
О методе МРТ
Показания к МРТ
Направление на МРТ
Задайте вопрос

Консультации иностранных врачей
Консультации МРТ в Израиле
Врачи МРТ
Консультанты по МРТ и КТ
Стоимость консультаций

МРТ и томография главная /  Физика МРТ /  МРТ: Физика



Физика МРТ




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . . . . . .24 

Существенное преимущество фреона-22 состоит в том, что высокие параметры МФД его молекул сохраняются при значительно больших давлениях (десятки Торр), что является весьма важным для производительности процесса, поэтому для последующих экспериментов по масштабированию был выбран фреон-22.

14

Основная цель этих экспериментов, как и в случае CF3I, состояла в проверке воспроизводимости результатов, полученных в моноимпульсном режиме, на установке промежуточной мощности. Кроме того, была испытана конструкция реактора с поперечной прокачкой газа через зону облучения, которая позволяла работать в стационарном режиме, с заданными потоками питания и отбора, и получать любую требуемую степень извлечения целевого продукта из сырья.

В экспериментах по масштабированию была исследована кинетика обогащения углеродом-12 остаточного газа СР2НО и углеродом-13 продукта диссоциации С^4. Было замечено, что, по мере выработки молекул 13CF2HCl, монотонное поведение селективности МФД а нарушается: величина а начинает сильно флуктуировать. По спектрам линейного ИК поглощения смеси газов из реактора после нескольких циклов облучения и глубокой выработке молекул 13CF2HCl, помимо основных компонентов - CF2HCI И C2F4 - в газе был обнаружен третий продукт - трифторэтилен C2F3H, который, как оказалось, вносит значительные искажения в результаты изотопного масс-спектрометрического анализа. Кроме того, при промышленной реализации процесса, наличие побочных продуктов может понизить производительность процесса, а также создать определенные трудности, связанные с выделением обогащенного С^4 из смеси более сложного состава. Подавить образование трифторэтилена удалось, поместив в реактор поглотитель хлористого водорода.

Итак, по совокупности параметров, для использования в промышленном процессе была выбрана молекула CF2HCl.

Глава 4 «Лазерный разделительный Комплекс «Углерод»» посвящена работам по созданию и оптимизации первого лазерного обогатительного предприятия - Комплекса «Углерод».

В основу технологии, повторим, положен процесс селективной многофотонной диссоциации молекул фреона-22 CF2HCl излучением ИП СО2-лазера. Фотохимическая реакция протекает по схеме:

CF2HCI (+ N2)      nhv > C2F4 + HCl (+ N2) (1)

Обогащение по изотопу 13С от природного содержания Х0 « 1,1% до 30 - 40% происходит в продукте диссоциации - тетрафторэтилене С^4.

Обогащенный по изотопу 13С тетрафторэтилен выделяется из прочих продуктов диссоциации и преобразуется в углекислый газ. 13СО2 с концентрацией изотопа 13С около 30% и является товарным продуктом Комплекса. Для получения высокообогащенного продукта с концентрацией 13С 99% использовался запатентованный нами комбинированный процесс:  лазерное разделение на первой стадии обогащения и центробежное - на второй.

15

При условии использования определенной модификации газовых центрифуг их рентабельность на этой стадии обогащения находится на приемлемом уровне.

Комплекс включает в себя:

-лазерный разделительный участок;

-участок выделения далее ТФЭ;

-участок переработки ТФЭ;

-участок очистки и упаковки углекислого газа;

-вспомогательные системы и оборудование.

Оборудование Комплекса размещено в помещении одного из цехов завода «Кварц» в г. Калининграде, а также на прилегающей открытой площадке.

Лазерный разделительный участок (рис. 3), предназначенный для проведения фотохимической реакции (1), состоит из четырех идентичных лазерных разделительных блоков (ЛРБ). Каждый ЛРБ включает в себя ИП СО2-лазер «Дятел-4И», лазерный разделительный реактор (ЛРР), помещенный внутри резонатора лазера, систему разделения сред, системы обеспечения и диагностики. Используемый СО2-лазер достаточно подробно описан в Главе 2. Напомним лишь, что предложенный нами составной оптический резонатор позволяет обеспечивать высокие плотности энергии лазерного излучения в достаточно протяженной зоне диссоциации (~1 м), при этом лучевые нагрузки на оптические элементы резонатора невелики.

Рис. 3. Лазерный разделительный участок Комплекса «Углерод».

Необходимо также было решить проблему лучевой стойкости окон реактора, который по определению находится в области сильного лазерного поля. Для решения этой проблемы была разработана газодинамическая система разделения сред, в которой единственным элементом, разделяющим газовые среды лазера и реактора, является линза. С другой стороны, для формирования в составном резонаторе протяженной каустики с высокой

16

плотностью энергии реактор должен располагаться на определенном расстоянии от линзы. Наличие поглощающего газа в пространствах между линзой и реактором, где плотность энергии недостаточна для диссоциации, приводит к паразитному поглощению излучения и к резкому падению плотности энергии в резонаторе. Система разделения сред создает условия, при которых облучаемый газ оказывается сосредоточенным в объеме реактора.

Чистый азот непрерывно подается в область линзы и в область зеркала с расходом, компенсирующим диффузионный и газодинамический потоки поглощающего газа (фреона-22) из реактора. Облученный газ также непрерывно отбирается из реактора и подается в криогенный конденсатор, где отработанный фреон-22 и продукты диссоциации улавливаются, а очищенный азот возвращается в реактор через специальные газодинамические устройства, установленные непосредственно на реактор в местах ввода и вывода излучения. Поток возвратного азота создает дополнительную защиту от проникновения фреона-22 в трубопроводы, а излишний азот сбрасывается.

Таким образом, проблема лучевой стойкости оптических элементов лазерного разделительного блока была решена полностью.

Правильный выбор конструкции фотохимического реактора чрезвычайно важен для организации эффективного процесса разделения. Первый вариант реактора представлял собой, как и лазер, замкнутый контур с теплообменником и мощным осевым вентилятором, который осуществляет быструю прокачку и перемешивание газа внутри реактора. В этих условиях реализуется режим так называемого «идеального смешения», когда время перемешивания газа в облучаемом объеме значительно меньше времени его пребывания в реакторе. Такая конструкция позволяет сколь угодно долго работать в стационарном режиме, с заданными потоками питания и отбора. Реакторы «идеального смешения» долгое время эксплуатировались на комплексе «Углерод». Опыт работы показал их высокую надежность, простоту управления, достижения и сохранения требуемых параметров процесса разделения.

Однако такой режим работы реактора является не самым выгодным с точки зрения производительности процесса, особенно при значительной степени исчерпывания целевого изотопа из сырья, когда стационарная концентрация молекул 13CF2HCl в реакторе невелика. Производительность установки определяется, в том числе, усреднённой по облучаемому объёму парциальной концентрацией молекул фреона-22 с 13-м изотопом: j ~ <13n>-^ft-V-Pf (где <13n> - усреднённая по облучаемому объёму парциальная концентрация молекул 13CF2HCl; 13р - выход диссоциации целевого изотопа; V - облучаемый объем; Р - давление фреона-22; f - частота повторения импульсов излучения). В режиме идеального смешения концентрация таких молекул одинакова по всему объёму реактора и равна его концентрации в отбираемом газе 13пк.

17

Противоположным режиму «идеального смешения» является стандартный для многих химических производств так называемый режим «идеального вытеснения», когда время перемешивания газа в реакторе вдоль оси лазерного луча сравнимо с временем его пребывания в реакторе. В упрощенном варианте это труба, установленная параксиально с лазерным лучом, причем подача и отбор рабочего газа производятся с противоположных торцов трубы. Тогда величина 13n изменяется вдоль оси лазерного излучения от природной в области подачи газа до 13пк в месте отбора. В этом случае величина <13n> оказывается выше, чем для режима идеального смешения (при одинаковой для обоих режимов степени исчерпывания целевого изотопа, т.е. одинаковых значениях 13пк). Соответственно, выше будет   и   производительность   установки   при   практически   тех   же энергозатратах.

Применительно к проблеме ЛРИ ситуация осложняется тем, что, помимо медленной продольной прокачки газа, необходимо обеспечить быструю поперечную прокачку, и не допустить при этом осевого перемешивания газа.

Самым простым конструктивным решением для достижения режима идеального вытеснения с нашей точки зрения является секционирование контура реактора вдоль оптической оси, причем количество внутренних перегородок должно быть как можно большим (Рис. 4).

<- =

CF2 HCl

(1/213n0) 1

C2F4        I_I_UU_I_I

Рис. 4. Схематичное изображение реактора «идеального вытеснения».

Разработанный нами опытный образец секционированного реактора с диаметральным вентилятором (один вентилятор для всех секций реактора) в качестве средства прокачки позволил поднять производительность ЛРБ не менее чем на 50%.

Итак, облученный газ непрерывно отбирается из реактора и подается на участок выделения тетрафторэтилена, предназначенный для выделения обогащенного по изотопу 13С ТФЭ из газовой смеси, содержащей, помимо обогащенного продукта, азот, фреон-22 и хлористый водород

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . . .. . .24 


Все услуги - Московский Врач

Виды МРТ

Виды томографии

МРТ архив

Конгрессы по томографии

 
 
Реклама: