جداسازي ايزوتوپ هاي پايدار هيدروژن با روش تقطير در برج پر شده

Separation of stable hydrogen isotopes by packed tower distillation

در عمليات جداسازي با استفاده از فرآيند تقطير، برج‌هاي پر شده بخاطر وجود محاسني نظير راندمان بالا مورد توجه مي‌باشند. در اين پژوهش جداسازي اكسيد دوتريوم (D2O) (آب سنگين) و اكسيد هيدروژن (H2O) (آب معمولي) با استفاده از يك برج پر شده در شرايط خلاء نسبي بصورت ناپيوسته بررسي شد. در انجام اين آزمايش‌ها از آب سنگين با غناي %10 ، %50 و %90 استفاده شده و جداسازي با استفاده از آكنه‌هاي شبه ديكسون از جنس فولاد زنگ نزن مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور طراحي آزمايش فاكتوريل انجام شد كه در آن اثرات غلظت آب سنگين، فشار و ميزان جريان برگشتي بر ميزان ارتفاع معادل سيني تئوري (HETP) در برج بررسي شد. در اين ميان اثر غلظت بيشتر از دو متغير ديگر بود و با بهينه سازي انجام گرفته اين نتيجه حاصل شد كه در حالتي كه همه متغيرها در حالت كمينه خود باشند، كمترين (بهترين) ارتفاع معادل حاصل خواهد شد. همچنين آزمايش‌ها نشان داد كه پارامتر فشار به تنهايي در محدوده مورد بررسي بر ميزان جداسازي بي اثر است، گرچه بر همكنش آن با فاكتورهاي ديگر معني‌دار ارزيابي شد.

In separation operations using the distillation process, the packed towers are preferred for their advantages such as high efficiency. In this study, the separation of deuterium oxide (D2O) (heavy water) and hydrogen oxide (H2O) (ordinary water) was investigated using a packed tower under relative vacuum conditions. In these experiments, heavy water with 10%, 50% and 90% concentrations was used and the separation was examined using Dixon-like packing made of stainless steel. For this purpose, a factorial experiment was designed in which the effects of heavy water concentration, pressure and recycle flow on the equivalent height of the theoretical tray (HETP) in the tower were investigated. According to the results, the effect of concentration was more than the other two variables and with the optimization, it was concluded that if all variables are at their minimum, the lowest (best) equivalent height will be obtained. The experiments also showed that the pressure parameter in the studied range had no effect on the rate of separation, although its interaction with other factors was evaluated as significant.