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《硼同位素分离模型的建立》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷第5期2006年5月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vol.34No.5May2006硼同位素分离模型的建立王辉,张雪梅,于景阳,张卫江,谭国锋(天津大学化工学院,天津300072)摘要:针对三氟化硼2苯甲醚化学交换反应精馏体系,建立了稳态数学模型,求解了平衡常数与温度的关系,得到了硼同位素分离过程的分离规律。考察了温度和回流比对富集段和稀释段的分离结果和最小理论板数的影响,并对工艺设计进行模拟计算,结果表明采用较低的温度与较大的回流比可以有效地减少理论板数,降低塔高,得到
2、高纯度10B产品。关键词:硼;同位素;数学模型;模拟中图分类号:TK228文献标识码:A文章编号:100529954(2006)0520001204StudyonmodelofseparationofboronisotopesWANGHui,ZHANGXue2mei,YUJing2yang,ZHANGWei2jiang,TANGuo2feng(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstrac
3、t:Themathematicalmodelofthesteady2stateseparationofboronisotopesinthecomplexanisole·BF3wasestablished.Anexpressionforthetemperaturedependenceofreactionequilibriumconstantwasgiven.Theprocessofseparationofboronisotopeswassolvedonthemodelandtheinfluenceoftempera
4、tureandrefluxratioontheresultofseparationwasanalyzed.Theresultshowsthatthelowertemperatureandthehigherrefluxratiocanlessenthenumberoftheoreticalplateandtheheightoftower,andobtainhighpurity10Bproduct.Keywords:boron;isotopes;mathematicalmodel;simulation硼有2种稳定的同
5、位素10B和11B,10B在自然界CHOCH·11BF(L)+10BF(g)65333中的丰度较小,只占19.3%。10B对中子的吸收截面CHOCH·10BF(L)+11BF(g)(1)65333较大,而11B则很小。由于10B的这种优良特性,在现代工业及军事装备上得到较广泛的应用。特别是随着核电的发展,其使用量不断增加。另外10B在治疗癌症上也有所应用。富集同位素10B的方法有许多种,但真正实现工业化生产的主要有三氟化硼2乙醚络合物化学交换精馏法[1],三氟化硼2甲醚络合物化学交换精馏法[2]以
6、及三氟化硼2苯甲醚化学交换反应精馏法[3]。这些方法都是在20世纪70年代以前成型的,近几年来没有相关资料。而三氟化硼2苯甲醚化学交换反应精馏法具有分离系数高、原料分解率低、毒性小等优点,是生产10B的主要方法。为了这一反应的结果是10B在液相的富集。单元分离过程如图1。图1分离过程单元Fig.1Schemeofseparationunit根据物料平衡,得到如下关系式:对硼同位素进行分离,建立了硼同位素分离模型。Lx0+Vy0=Lx+Vy(2)将y0=x0代入上式,整理得1建立模型1.1分离系数α(L+
7、V)x0=Lx+Vy(3)在化学交换反应精馏塔内,发生如下反应:α=x/y(4)1-x1-y作者简介:王辉(1980—),男,硕士研究生;张雪梅,通讯联系人,电话:(022)27409476。·2·化学工程2006年第34卷第5期式中,L为气相流量,mol/h;N为液相流量,mol/h;α为分离系数,描述进行一次分离操作的分离效果,α值大,分离能力大。1.2计算平衡常数K由文献[4]中的计算公式和文献[5]中的数据计算可得1.3模型lnK©=24.1867-0.0504(5)T1.3.1基本假设①各塔
8、板上汽、液相丰度均一;②反应仅发生图3不同分离要求下温度与富集段最少理论板数NF的关系Fig.3Relationshipbetweentemperatureandminimumtheoretical在液相;③液相中的苯甲醚均以络合物的形式存在;④塔板上液相处于化学平衡;⑤过程处于定常态;⑥platenumberNFofenrichmentstageatdiffere
