一种一次通过式的草酸氧化方法与流程

1.本发明属于乏燃料后处理钚尾端技术领域，具体涉及一种一次通过式的草酸氧化方法。


背景技术：

2.该装置及方法应用于动力堆乏燃料后处理厂的钚尾端工序，用于连续地除去草酸钚过滤母液内过剩的草酸。
3.原设计属于批式运行，先在贮槽内接收一批240l含草酸的滤液，再针对该批料液加入高锰酸钾以产生催化剂mn
2
来实现草酸的除去，温度控制在90～95℃，总反应时间10h，反应方程式见式(1)、(2)。
4.5h2c2o4 2kmno4 6hno3＝2kno3 2mn(no3)2 10co2↑
8h2o
5.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
...............(1)
6.3h2c2o4 2hno3＝6co2↑
2no
↑
4h2o...............(2)
7.反应(1)主要提供金属盐离子mn
2
，在mn
2
催化作用下，草酸按反应(2)被氧化。
8.因为批式运行的固有弊端，一旦发生异常或反应后草酸未达标(100mg/l以下为合格)，前端系统只能停工等待，持续积料，一般会造成钚尾端无法过滤而出料停止，积料严重时会导致钚纯化系统高浓钚料液囤积，增加了运行风险，因此考虑研究一种能消除草酸盐积料且能氧化草酸盐中草酸的装置及方法。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种一次通过式的草酸氧化方法，保证氧化后草酸浓度满足设计要求，实现消除积料的目标。
10.为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
11.一种一次通过式的草酸氧化方法，
12.s1：依次用管线连接供料槽、平流泵、置于温控加热台上的不锈钢盘管、上方安装有冷凝管的储液箱；
13.s2：配制草酸模拟料液，置于供料槽；
14.s3：启动温控加热台；
15.s4：启动平流泵，输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管完成草酸的氧化；
16.s5：由冷凝管的冷却水进口通入冷却水，冷却水从冷凝管的冷却水出口流出，不凝气体由冷凝管上方的不凝气出口排出；
17.s6：草酸氧化后的料液收集于储液箱，模拟料液全部输送完毕后，关闭平流泵、温控加热台与冷凝管的冷却水；
18.s7：对储液箱中收集的料液进行取样分析。
19.s2：配制草酸浓度0～0.2mol/l、酸度2～4mol/l的模拟料液240ml。
20.s3：启动温控加热台，控制不锈钢盘管温度200～250℃。
21.s4：启动平流泵，以流量3.00
±
0.15ml/min输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管完成草酸的氧化。
22.s7：对储液箱中收集的料液进行取样分析，确定草酸浓度水平已降低至工艺要求数值100mg/l以下。
23.本发明所取得的有益效果为：
24.统计参数的全部实验数据共20组(通过流量3.00
±
0.15ml/min)，其中平均值60.77mg/l，最小值24.17mg/l，最大值97.25mg/l。100％批次能控制于100mg/l以内，75％批次能控制于80mg/l以内，50％批次能控制于60mg/l以内，能够保证草酸氧化至工艺要求数值(100mg/l)以下。
25.本发明能将反应时间由10h缩短至约80min(＝240ml
÷
3ml/min)，即减小至原值约13.33％，且能够保证规定时间内(80min内)反应合格率100％。
附图说明
26.图1本发明示意图；
27.图中：1-供料槽，2-平流泵，3-不锈钢盘管(盘2圈，直径分别为φ150、φ100)，4-温控加热台，5-储液箱，6-冷凝管，7-冷却水进口，8-冷却水出口，9-不凝气出口。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
29.使料液以一定流量通过加热后的盘管式容器，利用高温下草酸分解的性质除去草酸，反应方程式见式(3)。
[0030][0031]
设置如图1所示的模拟实验装置，以实际体积的1/1000进行缩小实验。配制模拟料液240ml，草酸浓度0～0.2mol/l，酸度2～4mol/l，使模拟料液通过200～250℃的盘管式容器(增加传热面积)，对草酸进行高温氧化分解，产物经冷凝后收集。
[0032]
模拟料液的通过流量经实验确定，用由小到大的通过流量设置梯度实验，分别取样分析确定收集液的草酸浓度水平。当通过流量＜3.50ml/min时，收集液的草酸浓度可以降低至工艺要求数值(100mg/l)以下；当通过流量增加到3.50ml/min后，收集液的草酸浓度无法降低至工艺要求数值(100mg/l)以下。
[0033]
所以设置的反应时间应＜3.50ml/min，考虑10％余量设置，应＜3.15ml/min，考虑5％参数波动，将通过流量定为3.00
±
0.15ml/min。
[0034]
s1：根据图1，依次用管线连接供料槽1、平流泵2、置于温控加热台4上的不锈钢盘管3、上方安装有冷凝管6的储液箱5。
[0035]
s2：配制草酸浓度0～0.2mol/l、酸度2～4mol/l的模拟料液240ml，置于供料槽1。
[0036]
s3：启动温控加热台4，控制不锈钢盘管3温度于200～250℃。
[0037]
s4：启动平流泵2，以流量3.00
±
0.15ml/min输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管3完成草酸的氧化。
[0038]
s5：由冷凝管6的冷却水进口7通入冷却水，冷却水从冷凝管6的冷却水出口8流出，
不凝气体由冷凝管上方的不凝气出口9排出。
[0039]
s6：草酸氧化后的料液收集于储液箱5，模拟料液全部输送完毕后，关闭平流泵2、温控加热台4与冷凝管6的冷却水。
[0040]
s7：对储液箱5中收集的料液进行取样分析，确定草酸浓度水平已降低至工艺要求数值(100mg/l)以下。


技术特征：
1.一种一次通过式的草酸氧化方法，其特征在于：s1：依次用管线连接供料槽、平流泵、置于温控加热台上的不锈钢盘管、上方安装有冷凝管的储液箱；s2：配制草酸模拟料液，置于供料槽；s3：启动温控加热台；s4：启动平流泵，输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管完成草酸的氧化；s5：由冷凝管的冷却水进口通入冷却水，冷却水从冷凝管的冷却水出口流出，不凝气体由冷凝管上方的不凝气出口排出；s6：草酸氧化后的料液收集于储液箱，模拟料液全部输送完毕后，关闭平流泵、温控加热台与冷凝管的冷却水；s7：对储液箱中收集的料液进行取样分析。2.根据权利要求1所述的一次通过式的草酸氧化方法，其特征在于：s2：配制草酸浓度0～0.2mol/l、酸度2～4mol/l的模拟料液240ml。3.根据权利要求1所述的一次通过式的草酸氧化方法，其特征在于：s3：启动温控加热台，控制不锈钢盘管温度200～250℃。4.根据权利要求1所述的一次通过式的草酸氧化方法，其特征在于：s4：启动平流泵，以流量3.00
±
0.15ml/min输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管完成草酸的氧化。5.根据权利要求1所述的一次通过式的草酸氧化方法，其特征在于：s7：对储液箱中收集的料液进行取样分析，确定草酸浓度水平已降低至工艺要求数值100mg/l以下。

技术总结
本发明属于乏燃料后处理钚尾端技术领域，具体涉及一种一次通过式的草酸氧化方法。依次用管线连接供料槽、平流泵、置于温控加热台上的不锈钢盘管、上方安装有冷凝管的储液箱；配制草酸模拟料液，置于供料槽；启动温控加热台；启动平流泵，输送模拟料液，一次通过加热的不锈钢盘管完成草酸的氧化；由冷凝管的冷却水进口通入冷却水，冷却水从冷凝管的冷却水出口流出，不凝气体由冷凝管上方的不凝气出口排出；草酸氧化后的料液收集于储液箱，模拟料液全部输送完毕后，关闭平流泵、温控加热台与冷凝管的冷却水；对储液箱中收集的料液进行取样分析。保证氧化后草酸浓度满足设计要求，实现消除积料的目标。除积料的目标。除积料的目标。


技术研发人员：何玉坤 黄宾虹 田超 宋明峰 陈勤 崔哲蓉 颜官超 司彦军 李红 汤宏坤 牛学忠 常戈 李高彦 胡学明 赵俏紫 巨战通
受保护的技术使用者：中核四0四有限公司
技术研发日：2020.12.25
技术公布日：2022/6/30