一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于铀转化技术领域，具体涉及一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置。该装置主体为分布板，分布板由金属板和锥帽构成，金属板上安装有若干个锥帽，锥帽与金属板通过螺纹连接，锥帽开有侧孔，锥帽顶面呈圆锥形。所述的分布板固定在锥体气室上方。所述的分布板选用Monel 400材料。本发明专利技术有效把氢氟化转化率控制在一定合理的范围，有利于后续物料深度氢氟化的反应，大大提高产品合格率，同时运行稳定、连续，维护周期长，规模化生产强度高，经济适用性好。

One used for UO

The invention belongs to the field of uranium conversion technology, in particular to a UO conversion process

【技术实现步骤摘要】
一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置
本专利技术属于铀转化
，具体涉及一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置。
技术介绍
在干法生产UF4工艺中，两级串联式逆流流化床氢氟化工艺应用最为广泛，其突出优点有：①一级床的流化介质为含水蒸气的氟化氢气体，使一级床中初期的氢氟化反应趋于温和，由利于反应热的顺利导出；②氢氟化初期的反应温度可采取调节两床之间的转化率分配比或进料速率等办法来实现有效控制；③可建立良好的氢氟化反应温度梯度分布、气相中氟化氢浓度梯度分布、固相转化率梯度分布，气固两相接触良好。固体流化的基本原理：在一个流化床体中，间歇或连续的加入一定量的颗粒状固体物料，控制气体以一定速度从床底自下而上通入，气体流经物料形成床层，当气体速度达到一定值时，固体颗粒会相对自由的悬浮在气流中，呈现出类似流态的状态，这种状态称为流态化。在流化床运行中，为了防止一级床物料颗粒黏聚，局部反应温度过高，造成结块、烧结等致使流化恶化甚至死床的不良现象，要求从二级床过来的混合气体进入一级床后要有较高的气速，以便于有效的让一级床的反应物料充分流化，使反应温度均匀分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，该装置结构合理，开孔率适宜，操作方便，实现流化气体在反应器内均匀分布及较好的操作气速，创造良好的床内流化质量，避免床内产生死区，腾涌、沟流等不良流化现象，确保二氧化铀氢氟化制备四氟化铀工艺系统安全、连续、稳定运行，有效提高四氟化铀生产效率。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，该装置主体为分布板，分布板由金属板和锥帽构成，金属板上安装有若干个锥帽，锥帽与金属板通过螺纹连接，锥帽开有侧孔，锥帽顶面呈圆锥形。所述的分布板固定在锥体气室上方。所述的锥体气室与床体采用法兰连接，并采用铜圈填料密封。所述的分布板选用Monel400材料。所述的锥体气室选用Monel400材料。所述的分布板外形尺寸为开孔率为0.7％～0.8％，共187个三种孔径不同的锥帽组成，由分布板外向内，孔径逐次减小，每个锥帽侧面有六个喷嘴。所述的锥帽孔径分别为其中锥帽数量96个、锥帽数量54个、锥帽数量37个，整体成等六边形分布，由外至内，第1、2、3圈为锥帽，4、5圈为锥帽，其余为锥帽，锥帽间距为30mm。专利技术所取得的有益效果为：本专利技术介绍的气体分布装置能与一级床高度协合，除了能很好的解决以上所述问题外，还可以有效把氢氟化转化率控制在一定合理的范围，有利于后续物料深度氢氟化的反应，大大提高产品合格率，同时运行稳定、连续，维护周期长，规模化生产强度高，经济适用性好。本专利技术具有结构简单、工艺运行可靠、检修方便、流化效果好等优点。(1)气流吹出锥帽时较集中，能将离锥帽较远的物料吹动。而侧缝式的气流在流速小时，可能刚出缝隙不远就上升流化。这样尽管在风帽四周分布板处吹得较松，但离风帽较远的地方，有可能未被气流吹起。(2)装置结构简单。其主体装置气体分布板由蒙乃尔金属板和锥帽构成，整体固定在一个锥体气室上方。锥帽与金属板通过螺口固定，金属板主要是对物料器固定支撑作用，锥帽完成气体的分流和分布功能；(3)该装置锥帽在侧面开气孔，顶面呈圆锥形，对气孔有保护作用，在运行过程中，不会因为调节气体流量或其他因素导致物料沉降将气孔堵塞，避免了部分流化，部分死床状态，保证了分布板连续运行稳定性能，维护周期长，规模化生产强度高，经济适用性好。(4)分布板实现模块化设计，锥帽布局紧凑集中，该装置方便检修，便于人员拆卸清洗安装。(5)该装置流化效果好。本专利技术合理分布锥帽，锥帽间尺寸，从内到外依据气流分布采用三种尺寸的锥帽分流，有效平衡了分布板各个位置的气体流量和流速，最大限度确保了气流均匀，流化质量高，运行过程中，整体流化效果好，未出现由分布板原因导致的死床和其他不良的流化状况。附图说明附图1：锥帽与分布板布置图；附图2：锥帽与分布板连接方式图；附图3：侧缝式锥帽；附图4：改进后侧空式锥帽结构图；附图5气体分布装置结构图；图中：1、分布板；2、金属板；3、锥帽；4、侧孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1—图5所示，该装置主体为分布板1，分布板1由金属板2和锥帽3构成，金属板2上安装有若干个锥帽3，锥帽3与金属板2通过螺纹连接，锥帽3开有侧孔4，锥帽3顶面呈圆锥形。(1)性能要求分布板1的作用是支撑床内固体物料，并使流化气体均匀的进入物料床层，分布板1的结构形式较多，对于UO2氢氟化来说，固体颗粒很小，适宜构型的分布板1的选择尤其重要，决定了整个生产线系统的流化质量和连续性能、稳定性能。为保证气体均匀射入床层，并消除分布板1上存在的死角，分布板1的设计应使气体穿过风孔时有足够大的出射速度，紊乱的出射定向，以利于在床层底部造成气体的剧烈湍动。气体分布板1具备以下性能：a.具有均匀分布气流的作用，同时其压降要小。b.能使流化床有一个良好的起始流化状态，避免形成死角。c.操作过程中不易被磨蚀或堵塞。(2)材质选择本工艺流化气体为HF，是一种极强的腐蚀剂，易与普通金属发生反应，水的存在会加速腐蚀速度，除与含水氟化氢本身具有更大的腐蚀性外，还因为氟化氢对反应起自催化作用。为保障气体分布板的使用寿命，普通金属材质难以适应。对HF最稳定的金属是金、铂、银、镍和镍基合金，如英科镍和蒙乃尔合金等。目前市场上比较广泛应用与HF行业的有Monel400合金，是一种在海水、化学溶剂、尤其在氢氟酸介质环境下具有良好耐腐蚀性能的材料，同时其具有良好的机械性能，从低温到高温广泛使用温度，具有良好的焊接性能和中、高强度，完全可以作为HF气体分布装置选择的最佳材料。考虑到氟化氢的强腐蚀性和反应放热，材质必须耐腐蚀、耐高温，强度要高，气体分布板1和锥体气室全部选用Monel400材料。锥体气室内的分流物采用铜丝、条，稳定性好。(3)装置结构与尺寸设计气体分布板1是流化床主体意外重要的构件，在流化床中的主要作用是均匀分布气体，以创造一个良好的起始流化条件，并保证在操作中防止不正常流化的发生，保证良好流化质量。分布板1要有合理的出射孔眼尺寸和孔间距，使它对气体的阻力在一定的范围内，最好等于床层压力降的10％。依据流体力学，通过分布板1的压降与流速平方成正比，流速的较小变化会引起局部压降的较大变化，对气体分布的均匀性而言，分布板1压降是一个有利因素。分布板1阻力越大，抑制床层内生不稳定性的能力越大，气流分布也越均匀。分布板1的压降主要决定于开孔率，大开孔率低压降的分布板流化稳定性差，而低开孔率，高压降得分布板有利于建立良好的流化条件。生产UF4所用流化床分布板，一般开孔率在1％左右。根据床体尺寸需要，气体分布板1外形尺寸与床体入口尺寸一致，为根据开孔率设计在0.7％～0.8％设计，开孔187个。气体分布板1为侧孔锥帽3分布板，锥帽3顶面呈圆锥形，分布板1由共187个三种孔径不同的锥帽3组成，由分布板1外向内，孔径逐次减小，每个锥帽3侧面有六个喷嘴。锥帽3孔径设计有三种不同尺寸，分别为其中锥帽96个、锥帽54个、锥帽37个，整体分布成等六边形分布，由外至内，第1、2、3圈为锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于UO

【技术特征摘要】
1.一种用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，其特征在于：该装置主体为分布板(1)，分布板(1)由金属板(2)和锥帽(3)构成，金属板(2)上安装有若干个锥帽(3)，锥帽(3)与金属板(2)通过螺纹连接，锥帽(3)开有侧孔(4)，锥帽(3)顶面呈圆锥形。2.根据权利要求1所述的用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，其特征在于：所述的分布板(1)固定在锥体气室上方。3.根据权利要求2所述的用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，其特征在于：所述的锥体气室与床体采用法兰连接，并采用铜圈填料密封。4.根据权利要求1所述的用于UO2氢氟化反应的HF气体分布装置，其特征在于：所述的分布板(1)选用Monel400材料。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧忠，魏刚，陈建勇，黄灼升，孙玉鹤，向锡洪，周文涛，朱坤，陈俭刚，王俊，
申请(专利权)人：中核四○四有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62