عنوان پایان‌نامه
بررسی عوامل مورروی دفع u f ۶ و u fهنگام احیاء جاذب کربن فعال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40379;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 803.
- تاریخ دفاع
- ۰۴ اسفند ۱۳۸۷
- دانشجو
- حسین بهرامی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- یکی از روش های غنی سازی اورانیوم 235، استفاده از سانتریفیوژ و غنی سازی گاز هگزافلورید اورانیوم می باشد. سانتریفیوژها در شرایط خلاء کار می کنند و در اثر ایجاد نشتی در سیستم خلاء هوا به درون آن نفوذ می کند. در اثر تماس گاز هگزافلوریداورانیوم با بخار آب موجود در هوا، گاز فلوریدهیدروژن (محصول جانبی غیرمطلوب) تولید می شود. پس از جمع آوری گاز خروجی از سانتریفیوژ در تله سرد، مقدار کمی از گاز هگزافلوریداورانیوم و گاز فلوریدهیدروژن از تله سرد عبور می کند. گاز فلوریدهیدروژن گازی خورنده و خطرناک می باشد. بنابراین با توجه به خطر این گازها در محیط زیست و ایجاد مشکل در تجهیزات، استفاده از تله های شیمیایی برای جذب این گازها ضروری می باشد. یکی از جاذب های مورد استفاده برای جذب فلورید هیدروژن، کربن فعال شده می باشد. منحنی تعادل جذب HF توسط جاذب کربن فعال شده یکی از اطلاعات مهم برای طراحی برج های جذب می باشد. در این پایان نامه به بررسی جذب سطحی فلوریدهیدروژن روی پنج نوع کربن فعال پرداخته شده است. داده های تعادلی در فشارهای کمتر از 35 میلی بار و دمای 28، 40 و 55 درجه سانتیگراد و داده های نرخ جذب به صورت تجربی بدست آمده است. سپس ثوابت ایزوترم فرندلیش، لانگمویر و هنری برای برازش مناسب با داده های آزمایشگاهی محاسبه شده است. دو نوع از پنج نوع کربن فعال استفاده شده جاذب های مناسبی برای جذب گاز فلوریدهیدروژن در تله های شیمیایی نمی باشند. دلیل نامناسب بودن این دو جاذب، رطوبت زیاد یک جاذب و اندازه کوچک جاذب دیگر می باشد. رطوبت زیاد جاذب باعث زمان زیاد گاز زدایی، تولید گاز HF و جامد UO2F2 می شود. واکنش گاز UF6 با بخار آب در تله های شیمیایی منجر به تولید شش مول گاز HF و یک مول جامد UO2F2 می گردد و از طرف دیگر گاز HF بایستی مجددا جذب شده و UO2F2 باعث کاهش بازدهی جاذب می گردد. اندازه کوچک جاذب نیز باعث افزایش زمان گاززدایی و افزایش افت فشار درون بستر جذب می گردد. سه نوع جاذب دیگر جاذب های مناسبی برای برای جذب فلوریدهیدروژن می باشند. با افزایش دما مقدار جذب توسط این جاذب ها کاهش پیدا می کند. بنابراین واکنش جذب این جاذب ها گرمازا می باشد. افزایش دما و کاهش فشار باعث افزایش جذب گاز HF توسط این جاذب ها می گردد. مدت زمان گاززدایی این جاذب ها در مقایسه با دو جاذب دیگر نیاز به زمان کمتری دارد. بر اساس داده های تعادلی افزایش قطر جاذب باعث کاهش مقدار جذب گاز HF توسط جاذب می گردد. با استفاده از داده های سینتیک جذب، بیشتر جذب در زمان های ابتدایی شروع جذب انجام می شود و با افزایش فشار و کاهش دما مدت زمان لازم برای رسیدن به حالت تعادل افزایش می یابد. برازش داده های تعادلی پنج جاذب با مدل های فرندلیش، لانگمویر و هنری انجام شده است وخطای مدل از داده های تجربی با استفاده از خطای r-square بدست آمده است. تقریبا در تمام ایزوترم ها خطای مدل لانگمویر کمتر از مدل فرندلیش می باشد. برای سه جاذب با جذب مناسب گاز HF، مدل لانگمویر در دمای 28 و 40 درجه سانتیگراد بهترین مدل می باشد. با افزایش دما ایزترم ها به مدل هنری نزدیک می شوند و در دمای 55 درجه سانتیگراد مدل هنری بهترین مدل برازش شده با داده های تجربی می باشد.
- Abstract
- One of the important methods for uranium enrichment is centrifugal method. Centrifuge work in vacuum condition, and air will penetrated from the leak. Reaction between UF6 and air humidity produce HF as an undesirable lateral product. HF and UF6 will be accumulated in cold trap but very small amount of these gases pass from cold trap. HF is very corrosive and dangerous gas and has unfavorable effects on environment and process equipment. Therefore adsorption of HF is necessary in chemical traps. One of the utilized adsorbents is activated carbon. Adsorption isotherm of HF with activated carbon is one of the necessary information for design of adsorption column. Equilibrium data for HF adsorption on five activated carbons are presented in 28, 40 and 55 degree Celsius and 0-35 mbar pressure range. Equilibrium data are fitted with Freundlich, Langmuir and Henry models and according to the r-square error, the more suitable model is introduced. Third and fifth types of adsorbents are not suitable for HF adsorbent. High adsorbent humidity in the third type of adsorbent and small size in the fifth adsorbent is the reason of unfavourability of these adsorbents. High adsorbent humidity causes production of HF and solid UO2F2 from UF6 and it has high outgassing time. Small adsorbent size causes high pressure drop in chemical traps and it has high outgassing time. Other activated carbons are suitable adsorbents. HF adsorption by these adsorbents will increase with pressure increase and temperature decrease. Langmuir isotherm in 28 and 40 degree Celsius and Henry’s model for 55 oC are better than the other models.
