【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硝酸羟胺制备领域，具体涉及一种制备硝酸羟胺的工艺及系统。
技术介绍
1、在采用purex流程的核燃料后处理厂中，钚的分离纯化是基于将易被tbp萃取的pu(ⅳ)还原到不易被萃取的pu(ⅲ)，从而实现铀钚的分离和钚的净化。硝酸羟胺(han)是一种能够将pu(ⅳ)还原到pu(ⅲ)的无盐有机试剂，具有试剂稳定、反应产物简单等特点，已经广泛应用于后处理厂中。
2、硝酸羟胺是一种单斜晶空间结构的晶体，熔点48℃，分子式nh2ohno3，分子量为98，100℃分解。固体han吸湿性极强，在空气中能迅速吸湿而潮解成液体。han的制备方法有多种，从所采用的起始原料来看基本上可分为两大类：一类是以硝酸或氮氧化物为原料，经过还原反应生成han，如催化还原法；另外一类是以游离羟胺或羟胺盐(例如硫酸羟胺)为原料，以硝酸中和或以硝酸根离子取代羟胺盐中的其他酸根离子得到han，如离子交换法。
3、其中，离子交换法制备硝酸羟胺在中试厂成功进行了应用，同时，随着处理量增加，通量增大，对离子交换树脂的吸脱附性能和硝酸羟胺的产能要求越来越高。而目前采用的离子交换树脂的吸脱附性能和硝酸羟胺的产能需要进一步优化，因此如何优化交换树脂的吸附性能及硝酸羟胺工艺制备技术，以解决加料系统放大后带来供料以及稳定性是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服加料系统放大后带来供料稳定性的缺陷，从而提供解决上述问题的一种制备硝酸羟胺的工艺及系统。
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3、改性纳米金属阳离子树脂的获取：将纳米金属氧化物负载到酸性阳离子树脂上形成改性纳米金属阳离子树脂；
4、硝酸羟胺溶液的制备：将改性纳米金属阳离子树脂填充到离子交换柱中，获取盐酸羟胺溶液并将其加入到离子交换柱中通过改性纳米金属阳离子树脂对盐酸羟胺进行吸附，通过水洗涤去除吸附的氯离子，再用硝酸溶液解吸改性纳米金属阳离子树脂中的羟胺，得到硝酸羟胺溶液。
5、所述纳米金属氧化物负载到酸性阳离子树脂上的过程为：
6、树脂预处理：将酸性阳离子树脂进行清洁，在含氯离子溶液中浸泡，然后再次采用水进行清洗，干燥后备用；
7、反应：获取金属盐，将其与溶剂混合获得金属盐溶液，将预处理后的酸性阳离子树脂与金属盐溶液混合后，加入碱性溶液使其与金属盐进行反应形成金属氢氧化物，加热老化使金属氢氧化物生成金属氧化物；
8、洗涤、干燥得到改性纳米金属阳离子树脂。
9、所述金属盐溶液的浓度为1.75g/100ml；
10、和/或，所述溶剂为甲醇水溶液或乙醇水溶液；
11、和/或，所述碱性溶液的浓度为2-2.5mol/l；
12、和/或，所述碱性溶液中氢氧根与金属盐中金属之间的摩尔比值为1.4以上；
13、所述含氯离子溶液为饱和nacl溶液或盐酸溶液，优选采用饱和nacl溶液，其中，氯化钠可以将酸性阳离子树脂转化为钠型树脂，可以更好地对水中的阳离子进行吸附，且树脂反应时不会释放出氢离子。再生时不使用强酸，使用氯化钠进行再生更加安全。
14、所述反应的时间为30-60min；
15、和/或，所述加热老化的温度为100℃，加热老化的时间为12h。
16、所述洗涤的步骤中，采用去离子水进行洗涤；
17、和/或，所述干燥的温度为60-80℃，干燥的时间为10-12h。
18、所述纳米金属氧化物包括mno2、fe3o4、sno2、ceo2、zro2中的至少一种；要形成该纳米金属氧化物，金属盐应当为mn盐、fe盐、sn盐、ce盐、zr盐中的至少一种，上述金属盐更优选为金属氯化盐或金属硝酸盐；
19、和/或，所述酸性阳离子树脂包括含有磺酸基(-so3h)、羧酸基(-cooh)、磷酸基(-po3h2)和酚基(-oh)中至少一种基团的离子交换树脂；
20、和/或，所述盐酸羟胺溶液的浓度为2-2.5mol/l；
21、和/或，所述硝酸溶液的浓度为2-2.5mol/l。
22、所述酸性阳离子树脂为d001型、d201型、d301型或d400型阳离子交换树脂。
23、基于上述的制备硝酸羟胺的工艺的系统，包括：
24、离子交换柱,其中填充有改性纳米金属阳离子树脂；
25、盐酸羟胺制备槽，用于配置盐酸羟胺溶液，其出口通过盐酸羟胺计量泵与离子交换柱入口连通；
26、去离子水高位槽，其出口与离子交换柱入口连通用于清洗离子交换柱；
27、硝酸配制槽，用于配置硝酸溶液，其出口通过硝酸计量泵与离子交换柱入口连通；
28、中和槽，与离子交换柱出口连通用于盛装洗涤去除的氯离子。
29、所述离子交换柱的外表面还设置有夹套以及设置在夹套上的冷却水循环机；
30、和/或，所述硝酸配制槽上还连接有用于盛装分析纯硝酸的硝酸计量槽。
31、所述去离子水高位槽的出水端还设置有去离子水计量泵；
32、所述中和槽的出口端还设置有酸碱中和离心泵。
33、其中，盐酸羟胺计量泵的泵头材质液力端包括但不限于pvc液力端、316液力端、pvdf液力端、黑色pp液力端以及上述计量泵可适用的液力端。
34、优选地，所述盐酸羟胺计量泵以7-14l/min的流速加入离子交换柱,h和/或，所述硝酸计量泵以7-14l/min的流速加入离子交换柱。
35、优选地，所述工艺操作条件为：去离子水及盐酸羟胺由加料口加入后机械搅拌5-20分钟；所述洗涤下来的盐酸排放到中和槽中，由40-45％的naoh进行中和；所述离子交换柱中树脂体积控制为950-1000l时，其中解吸羟胺的硝酸溶液体积为1400-1450l；所述设备需要冷却，采用0.5-1mpa生产上水通入到夹套中进行冷却，吸附时温度为40-50℃
36、开始解吸时流下来的是水应先排放掉，经取样检测有硝酸羟胺产生时，切换阀门，解吸下来的硝酸羟胺自流到硝酸羟胺贮槽中，树脂体积控制为950-1000l时，解吸下来的硝酸羟胺产品大约是750-800l，浓度约为1.0-1.5mol/l。
37、本专利技术技术方案，具有如下优点：
38、1.本专利技术提供的一种制备硝酸羟胺的工艺，采用盐酸羟胺溶液和硝酸溶液为原料，通过改性纳米金属阳离子树脂进行离子交换，即使在加料系统放大后，液可以有效实现供料稳定性，并有效提高硝酸羟胺的转化率，满足后处理大厂使用需求。其中，改性纳米金属阳离子树脂是指将纳米级金属颗粒、金属的氧化物、氢氧化物等无机物作为改性剂，将其负载于阳离子树脂上，该改性纳米金属阳离子树脂在盐酸羟胺溶液作为原料进行离子交换生成硝酸羟胺的过程中应用，可以有效提升阳离子树脂的选择性能和吸附性能，进而有效提高阳离子树脂的吸附容量和转化效率。
39、2.本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备硝酸羟胺的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述纳米金属氧化物负载到酸性阳离子树脂上的过程为：
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于，所述纳米金属氧化物包括MnO2、Fe3O4、SnO2、CeO2、ZrO2中的至少一种；
7.根据权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于，所述酸性阳离子树脂为D001型、D201型、D301型或D400型阳离子交换树脂。
8.基于权利要求1-7任一项所述的制备硝酸羟胺的工艺的系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述离子交换柱(1)的外表面还设置有夹套以及设置在夹套上的冷却水循环机(11)；
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种制备硝酸羟胺的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述纳米金属氧化物负载到酸性阳离子树脂上的过程为：
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于，所述纳米金属氧化物包括mno2、fe3o4、sno2、ceo2、z...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯月，李磊，杨硕，侯学锋，张晓腾，周静，胡彦涛，陈勇，侯留东，马敬，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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