DE3536717C2

DE3536717C2 - Mehrkammer-Fliessbettvorrichtung

Info

Publication number: DE3536717C2
Application number: DE3536717A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tanaka; Akio Umemura
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2005-10-16
Also published as: CN85108482A; FR2571631B1; KR860003051A; CN85108482B; KR890002854B1; GB8525364D0; GB2167679B; FR2571631A1; DE3536717A1; GB2167679A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkammer-Fließbett vorrichtung, zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆ mit erhöhtem Wirkungsgrad und einfachem Aufbau.

Eine Fließbettvorrichtung auf der Grundlage eines Gas-Festkörper-Systems bildet ein Fließbett durch Fluidisieren von Festkörperteilchen mit einem Fluidisierungsgas und führt die Gas-Festkörper-Reaktion aus, indem die fluidisierten Teilchen in Kontakt mit einem Reaktionsgas gelangen. Eine derartige Vorrich tung hat im industriellen Einsatz weite Verbreitung. Sollen jedoch bei der vorausgehend erwähnten Vorrich tung mehrere unterschiedliche Reaktionen kontinuier lich durchgeführt werden, so ist es notwendig, die Vor richtung zu vervielfachen. Hierfür sind zwei Systeme vorhanden, nämlich ein Mehrturm-System, welches mehr als zwei getrennte Vorrichtungen aufweist, und ein Mehr kammer-System, welches den inneren Bereich einer Ein zelvorrichtung vervielfacht. Das letztgenannte System zielt darauf ab, seinen Wirkungsgrad durch Vervielfa chung der gleichen Reaktion durch Trocknen und Kühlen der Teilchen zu verbessern (anonym; Chem. Eng. 63, 116 (1956)), doch da das System keine Funktion der Kon trolle der Teilchenreaktion und des Teilchentransfers aufweist, kann es nicht verschiedene Reaktionen reali sieren. Dagegen wird das Mehrturm-System im allgemeinen zur Durchführung verschiedener Reaktionen durch Ver vielfachung verwendet (C.D. Harringting et al; Uranium Production Technology, D. Van Nostrand Company, INC P550-501 (1959)). Da jedoch beim Mehrturm-System die Fließbett-Reaktionsvorrichtung vervielfacht wird, so wird die Gelegenheit zum Teilchentransfer zwischen den Türmen erhöht, so daß viele Rohrleitungen zum Trans fer von Teilchen, Pumpen für den Transfer und Förder systeme erforderlich sind. Daher wird der Aufbau der Vorrichtung und des Betriebssystems nicht nur komplex und der Entwurf der Vorrichtung, die Herstellung der Bauelemente und der Betrieb der Vorrichtung werden kom pliziert, sondern das Mehrturm-System ist auch bezüglich seiner Kosten nachteilig.

DE-AS 10 46 577 betrifft eine Schleuse für Wirbelschichtreaktoren, mit der zwei unterschiedliche Reaktionszonen ganz dicht voneinander abgetrennt werden sollen. Die einzelnen Reaktionszonen mit gleichen Reaktionsbedingungen sind nicht in Unterzonen aufgeteilt, wodurch die Zusammensetzung, Fließmenge und Temperatur nicht über das gesamte Fließbett frei wählbar sind und optimale Bedingungen für jeden Abschnitt nicht eingestellt werden können.

US 2 419 245 beschreibt ein Umwandlungsverfahren von Kohlenwasserstoffen bei hoher Temperatur in Gegenwart von festen heterogenen Katalysatoren in leichtere Produkte, insbesondere Benzin mit einer hohen Oktanzahl. Zur Regeneration wird der Katalysator durch einen Reaktor, der mit vertikalen Schikanen versehen sein kann unter Oxidation durch die Regenerationsgase durchgeleitet.

US 2 895 906 beschreibt eine Apparatur zur Durchführung katalytischer Reaktionen in einem fluidisierten Feststoffumwandlungssystem. Hierzu wird eine Menge des umzuwandelnden Materials mit fluidisierten Feststoffen in einer einheitlichen Vorrichtung in Kontakt gebracht, in der sowohl die Umwandlungs- als auch Regenerationsstufen in einer einzelnen Kammer durchgeführt werden, die in die entsprechenden Reaktionszonen durch zusammenwirkende innere Schikanen aufgeteilt sind.

Ein Verfahren zur Herstellung von Uranhexafluorid ist in US 3 010 784 offenbart. Hierzu werden höhervalente Uranoxide in Form eines fluidisierten Bettes mit wasserstoffhaltigem Gas in mindestens zwei unterschiedlichen Stufen zunächst zu UO₂ reduziert. Anschließend wird das UO₂ in einem fluidisierten Bett mit einem HF-haltigen Gas in UF₄ und weiter mit einem F₂-haltigen Gas zu UF₆ umgewandelt.

Die Erfinder haben dem Umstand Beachtung geschenkt, daß im Einklang mit dem vorausgehend erwähnten Mehr kammer-System der Reaktionswirkungsgrad verbessert wer den kann, selbst wenn die Reaktionen identisch sind, und sie haben sich dafür eingesetzt, eine Mehrkammer-Fließ bettvorrichtung zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆ zu schaffen, die eine Durchführung unterschiedlicher Reaktionen ermöglicht und die Verbesserung des Wirkungsgrads der Vorrichtung und die Vereinfachung des Betriebssystems durch Beseitigung der vorausgehend erwähnten Nachteile von üblichen Mehrkammer-Systemen gestattet.

Als Ergebnis haben die Erfinder festgestellt, daß eine Mehrkammer-Fließbettvorrichtung zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆ der voraus gehend erwähnten Bauart erhalten werden kann, indem die Regulierungsbedingungen für die Reaktion der Teilchen und der Umfang des Teilchentransfers gesichert werden, womit die vorliegende Erfindung realisiert wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkam mer-Fließbetvorrichtung zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆ zu schaffen, wel che einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist. Darüber hinaus soll durch die Erfindung eine Mehrkammer-Fließ bett-Reaktionsvorrichtung geschaffen werden, die durch Vereinfachung des Betriebssystems einen einfachen Auf bau hat.

Diese Aufgabe wird durch eine Mehrkammer-Fließbettvorrich tung zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆ gelöst,
mit ersten Kammern (1, 2) zur Umwandlung von U₃O₈ oder UO₃ in UO₂, zweiten Kammern (7A, 7B, 7C, 8) zur Umwandlung von UO₂ in UF₄, und dritten Kammern (13, 14) zur Umwandlung von UF₄ in UF₆, worin die Vielzahl der Kammern durch Unterteilen mittels Trennwände gebildet werden;
einem Fließbett, in welchem das Ausgangsmaterial aus der ersten Kammer (1) sukzessive bis zu den dritten Kammern (14) transportiert wird;
mit Windkästen (1a, 2a, 7a-8a, 13a, 14a), die jeweils den ersten (1, 2), zweiten (7A-8) und dritten (13, 14) Kammern zugeordnet sind, worin Zuführdüsen (1b-14b) für das fluidisierte Gas vorgesehen sind, welche Wasserstoffgas den ersten Kammern, HF-Gas den zweiten Kammern und Fluorgas den dritten Kammern zuführen, und die Trennwände abwechselnd vom Boden des Fließbettes bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche bzw. vom Dach der Reaktionsvorrichtung bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche des Fließbettes reichen;

Teilchentransferregulierungs-Kammern (3-6) mit Inertgaszufuhr zwischen den ersten Kammern (1, 2) und den zweiten Kammern (7A-8) sowie weiteren Teilchentransferregulierungs-Kammern (9-12) zwischen den zweiten Kammern (7A-8) und den dritten Kammern (13, 14), wodurch eine Gasschleuse für jedes unterschiedliche Reaktionsgas ausgebildet wird; und schließlich mit
Feststoff-Gas-Abtrennabschnitten in jeder der ersten (16, 17), zweiten (19A, 19B) und dritten (22) Kammern.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, wird erfindungsge mäß die Durchführung der verschiedenen Reaktionen mög lich, indem der Fließbettbereich und der Windkasten bereich für die Zufuhr eines Fluidisierungsgases in eine Mehrfachkammer aufgeteilt und das Betriebssystem (Menge des Reaktionsgases, Gastemperatur etc.) in jeder Kammer frei wählbar gemacht werden, worauf die Ausbil dung eines Fließbettes, eines Bewegtbettes oder eines Festbettes in jeder Kammer möglich wird, indem die Höhe der Trennwand zweckmäßig gewählt und die Regulierung der Teilchenreaktion und des Teilchentransfers durch Regulierung einer Strömungsmenge des Speisegases ein fach gemacht wird, wobei die gebildeten Teilchen durch Anordnung einer Gas-Teilchen-Trennvorrichtung in jeder Kammer wirksam zurückgewonnen werden können.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehr kammer-Fließbettvorrichtung, in welcher Uranoxid in UF₆ umgewandelt wird;

Fig. 2(a) einen schematischen Aufriß der Fließbettvorrichtung, in welcher die Trennwand in Anla ge mit der Basisfläche des Fließ bettes angeordnet ist;

Fig. 2(b) einen schematischen Aufriß der Fließbettvorrichtung, in welcher die Trennwand über einem Spalt angeordnet ist, der sich über der Basisfläche des Fließbettes öffnet;

Fig. 2(c) einen schematischen Aufriß der Fließbettvorrichtung, welche die Trennwand gemäß Fig. 2(a) und jene der Fig. 2(b) ver einigt;

Fig. 3(a), (b), (c), (d) schematische Draufsichten einer Anordnung der Vorrichtung, die die große Freiheit bei der Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht einer Fließbettvorrichtung in Blockbauweise, die sich sowohl horizontal als auch vertikal er weitern läßt; und

Fig. 5 eine schematische Draufsicht einer Fließbettvorrichtung mit Rezirkulation, in welcher die Teilchen erneut umgewälzt werden.

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen erläutert, wo bei beispielsweise die erfindungsgemäße Mehrkammer-Vor richtung mit dem üblichen Mehrturm-System für einen Anwendungsfall verglichen wird, bei welchem Uranoxid in UF₆ umgewandelt wird und wobei als Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Reaktionsvorrichtung eine Mehrkammer-Vorrichtung in Blockbauweise ausgewählt wur de.

Gemäß Fig. 1 stellen die Kammern 1-14 einen Mehrkammer-Fließ bettbereich dar (wobei in einigen Fällen ein Teil davon ein Bewegtbett oder ein Festbett wird), die Kam mern 1a-14a stellen den Windkastenbereich zur Zufuhr von Fluidisierungsgas jeweils zu den Kammer 1-14 dar und Düsen 1b-14b versorgen die Kammern 1-14 mit Fluidisie rungsgas.

Von den Kammern 1-14 haben die Kammern 1-2 die Aufgabe, U₃O₈ oder UO₃ zu UO₂ zu reduzieren, und die Kammern 3-6 dienen zum Kühlen und Speichern der Teilchen, zur Gas abdichtung und zur Regulierung des Teilchentransfers. Die Kammern 7-8 haben die Aufgabe, UO₂ in UF₄ umzuwan deln, und die Kammern 9-12 dienen zum Kühlen und Spei chern von Teilchen, zur Gasabdichtung und zur Regulie rung des Teilchentransfers. Die Kammern 13-14 dienen zur Umwandlung von UF₄ in UF₆. Das Rohmaterial U₃O₈ oder UO₃ wird über eine Rohmaterial-Zufuhrleitung 15 der Kam mer 1 zugeführt, in welcher U₃O₈ oder UO₃ mittels Was serstoffgas, welches in dem über die Düse 16 und den Windkasten 1a zugeführten Fluidisierungsgas enthalten ist, zu UO₂ reduziert wird. Wenn in Kammer 1 die UO₂-Teilchen, welche das Fließbett bilden, die Höhe des Fließbettes entsprechend der zugeführten Menge an Roh material aus einer Uran-Zusammensetzung vergrößern, so gelangen sie von Kammer 1 zur Kammer 2 hauptsäch lich unter dem Druck des Fließbettes durch den unteren Spalt der Trennwand.

In Kammer 2 wird verbleibendes U₃O₈ oder UO₃ im nicht umgesetzten Zustand von Kammer 1 nahezu vollständig mit Wasserstoffgas in UO₂ umgewandelt. Das Wasserstoffgas zur Reduktion ist in dem über den Windkasten 3a zuge führten Fluidisierungsgas enthalten und die Düse 3b gibt das unter den UO₂-Teilchen verbleibende Wasserstoff gas ab und hindert gleichzeitig mittels einer Gasabdich tung den Eintritt von Wasserstoffgas in die nachfolgende Kammer. Die Kammer 4 und die Kammer 5 dienen zum Kühlen und Speichern der Teilchen, wobei Stickstoffgas über die Düse 4b, den Windkasten 4a, sowie 5a und die Düse 5b zugeführt wird. In der Kammer 4 wird das Fließbett gebildet, während in der Kammer 5 ein Fließbett oder Bewegtbett erzeugt wird. Die Kammer 5 und die Kammer 6 haben ferner die Aufgabe, den Transfer von Teilchen zu regulieren. Die Regulierung der Transfermenge der Teil chen erfolgt durch die Menge des Gases, das der Kammer 5 und der Kammer 6 zugeführt wird.

Durch die Regulierung der Menge des der Kammer 6 zuge führten Stickstoffgases ändert sich die Höhe des Fluid bettes in der Kammer 6 sowie die Menge der Teilchen, die zur Kammer 7A weiterfließt. Die Menge-der Teilchen, die von der Kammer 5 in die Kammer 6 übertritt, wird durch die Relation der Betthöhe in der Kammer 5, der Menge des der Kammer 5 zugeführten Stickstoffgases und die Menge des der Kammer 6 zugeführten Stickstoffgases be stimmt. Wenn schließlich die Menge des der Kammer 6 zugeführten Stickstoffgases veranlaßt wird, unter einen Grenzwert der Strömungsmenge abzufallen (Geschwindig keit bei der Anfangsfluidisierung), so wird die Fluidi sierung gestoppt, um ein Festbett in der Kammer 6 zu bilden und der Transfer von Teilchen zur Kammer 7A wird angehalten. Infolgedessen werden die Kammer 5 und die Kammer 6 veranlaßt, eine Funktion der Teilchenspei cherung auszuführen und Kammer 6 übernimmt die Funktion einer Gasabdichtung. Wie in Kammer 7 wird HF-Gas ver wendet, wobei das der Kammer 6 zugeführte Stickstoff gas das HF-Gas am Eintritt in die benachbarten Kammern hindert. In den Kammern 7A, 7B, 7C und in Kammer 8 wird UO₂ mit HF-Gas in UF₄ umgewandelt. HF-Gas wird als Teil des Fluidisierungsgases über 7Ab, 7Aa und 8b, 8a zuge führt. Die vollständige Umwandlung von UO₂ in UF₄ er folgt etwas langsam und eine sorgfältige Überwachung der Betriebsbedingungen ist erforderlich, wobei bekannt ist, daß gemäß der Reaktion der Anfangsphase und je ner der Schlußphase eine Änderung der Reaktionsbedin gungen wirksam ist, um den Fortgang der Reaktion wirk sam voranzutreiben. Ausgehend von diesem Punkt wird in diesem Reaktionsbereich der Fließbettbereich als Mehr bereich ausgebildet, um die Betriebsbedingungen abwech selnd in jedem Bereich zu ändern und die Kammer ist in 7A, 7B, 7C und 8 unterteilt, damit die Temperatur jeder Kammer und die Zusammensetzung des zugeführten HF-Gases frei gewählt werden können. Die Kammern 9-12 haben ähnliche Funktion wie die Kammern 3-6 und das in der Kammer 9 unter den Teilchen verbleibende HF-Gas wird ausgetrie ben und mittels Gasabdichtung an einem Eintritt und und nach Kammer 1 gehindert. Die Kammern 10 und 11 haben die Aufgabe der Kühlung und Speicherung der Teilchen und gleichzeitiger Regulierung des Teilchentransfers. Kammer 12 dient zur Gasabdichtung gegenüber dem in der Kammer 13 oder in der Kammer 14 verwendeten HF-Gas und ferner zur Regulierung des Teilchentransfers in Verbin dung mit Kammer 11. In Kammer 11 werden ein Fließbett, ein Bewegtbett oder ein Festbett gebildet, während in Kammer 12 ein Fließbett oder ein Festbett ausgebildet sind.

Die Kammern 13 und 14 haben die Aufgabe, UF₄ in UF₆ mit tels F₂-Gas umzuwandeln, das als Fluidisierungsgas über 13b, 13a und 14b, 14a zugeführt wird. Im UF₆-Umwandlungs vorgang ist es wichtig, den Einsatzwirkungsgrad des teueren F₂-Gases soweit wie möglich zu erhöhen, da dies unmittelbar mit der Senkung der Produktionskosten ge koppelt ist. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die quan titative Beziehung zwischen UF₄ und dem der Reaktions kammer zugeführten F₂-Gas zu überwachen, und infolgedessen ist die Aufgabe der quantitativen Regulierung des Teilchentrans fers von erheblicher Bedeutung.

In den Kammern 13 und 14 werden Aluminiumoxid oder CaF₂-Teil chen als Fluidisierungsmedium verwendet. Die der Kammer 13 zugeführten UF₄-Teilchen reagieren mit dem F₂-Gas beim Fluidisieren mit dem Fluidisierungsmedium zur Bildung von UF₆, und nicht-umgesetzte UF₄-Teilchen treten in die Kammer 14 ein. In der Kammer 14 reagie ren die nicht-umgesetzten UF₄-Teilchen wiederum mit F₂-Gas zur Bildung von UF₆, jedoch bleibt das nicht umgesetzte UF₄ zum Teil hier, um zur Kammer 13 zurück geführt zu werden. Somit werden zwischen der Kammer 13 und der Kammer 14 UF₄-Teilchen mit dem Fluidisierungs medium umgewälzt und durch quantitative Änderung des über 13b und 13a zugeführten F₂-Gases sowie des über 14b, 14a zugeführten F₂-Gases kann der Ausnützungsgrad des F₂-Gases höher sein als im Falle eines einzelnen Fließbettes.

In einem Gas-Teilchen-Trennbereich 16-22 werden die vom Gas des Fließbettes begleiteten Teilchen vom Gas getrennt, und der Trennbereich wird durch Teilchen- und Gasteile unterteilt, wobei jeder unterteilte Trenn bereich jeweils mit einem Gas-Teilchen-Trennfilter aus gestattet ist. Die Gas-Teilchen-Trennbereiche 16 und 17 haben eine gemeinsame Abgasleitung, sind jedoch in den Kammern 1 und 2 getrennt, um eine Vermischung von Teil chen der Kammern 1 und 2 zu vermeiden. Der Gas-Teilchen-Trenn bereich 18 ist unabhängig, weil der größere Teil des Gases aus Stickstoffgas besteht.

Im Gas-Teilchen-Trennbereich 19A, 19B und 20 ist der Hauptbestandteil des Gases HF-Gas und Dampf, jedoch ist im Hinblick auf den Unterschied der Reaktionsbedingun gen, insbesondere den Unterschied der HF-Gaskonzentra tion in jeder Kammer der Gas-Teilchen-Trennbereich in drei Abschnitte unterteilt, in welchen jeweils eine Nachbehandlung möglich ist. Der Gas-Teilchen-Trennbereich ist ähnlich dem Trennbereich 18 ausgebildet. Das dem Gas-Teilchen-Trennbereich 22 zugeführte Gas ist ein Gasgemisch aus UF₆-Gas, verbleibendem F₂-Gas und Stick stoffgas. Das Gasgemisch wird im Gas-Trennbereich 22 getrennt und einer Kältefalle zur Rückgewinnung des UF₆ zugeführt, sowie einer Reinigungs-Reaktionsleitung zur Erhöhung des Ausmaßes der Verwendbarkeit des ver bleibenden F₂-Gases.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung infolge des im wesentlichen horizontalen Teilchentrans fers die Höhe der Vorrichtung gering sein und für den Teilchentransfer ist eine besondere Vorrichtung nicht erforderlich. Daher kann die Vorrichtung extrem verein facht werden. Eine Mehrfach-Anordnung zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Fließbettvorrichtung kann leicht ausgeführt werden, indem die Anzahl der Kam mern erhöht wird und ferner kann der Wirkungsgrad des Reaktionsablaufs leicht verbessert werden, indem die Be triebsbedingungen sorgfältig verändert werden, da die Betriebsbedingungen in jeder Kammer frei wählbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Mehrfach-An ordnung im Wandlungsbereich von UO₂ zu UF₄ ein gutes Beispiel hierzu.

Schließlich besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Hauptsache aus einem Fließbettverfah ren, jedoch können - wie vorausgehend erläutert wurde - neben dem Fließbett ein Bewegtbett und ein Festbett leicht realisiert werden, indem die zugeführte Gasmenge verändert wird und die Vorrichtung hat infolgedessen beispielsweise den Vorteil, daß sie sofort für ein Ver fahren eingesetzt werden kann, bei welchem eine Verbes serung des Wirkungsgrades der Reaktion erwartet wird, in dem ein Fließbettverfahren und ein Bewegt bettverfahren miteinander kombiniert werden.

Zur Anordnung der Trennwand in jeder Kammer sind zwei Verfahren vorhanden, d. h. ein Verfahren, bei welchem die Trennwand in Anlage min der Basisfläche des Fließ bettes angeordnet ist und das andere Verfahren, bei wel chem die Trennwand über einem Spalt angeordnet wird, der sich über der Basisfläche des Fließbettes öffnet.

Bei einer üblichen Mehrkammer-Fließbettvor richtung nach den Fig. 2(a) und 2(b) wird als Trennwand nur eine von diesen beiden Arten von Trennwänden einge setzt. Beim System der Fig. 2(a), bei welchem die Trenn wand in Anlage mit der Basisfläche des Fließbettes angeordnet ist, tritt das Problem auf, daß, wenn grobe Teilchen im Teilchengemisch vorhanden sind, diese gro ben Teilchen im Basisbereich des Fließbettes verblei ben und nicht über die Trennwand hinwegströmen, wodurch sich eine Ausbildung des Fließbettes auf der groben Teil chenschicht ergibt. Beim System gemäß Fig. 2(b), bei welchem die Trennwand über einem Spalt angeordnet ist, der sich über der Basisfläche des Fließbettes öffnet, ist kein derartiges Problem wie jenes der Fig. 2(a) vorhanden, jedoch wird die Wahrscheinlichkeit eines Kurz schlusses von Teilchen zwischen den Kammern größer, was für den Reaktionsverlauf unerwünscht ist. Demgegen über können diese Probleme durch Verbindung der beiden Systeme gemäß Fig. 2(c) vermieden werden und gleich zeitig läßt sich der Wirkungsgrad der Reaktion steigern, da die Strömung der Teilchen sich einer Kolbenströmung annähert. Ferner läßt sich durch die Verbindung die ser beiden Systeme eine Kombination des Fließbettes und des Bewegtbettes erzielen, was bei den bekannten Systemen nicht möglich ist. Bei diesem Ausführungsbei spiel ist eine Fließbettvorrichtung in Block bauweise als körperliche Einheit dargestellt. Werden jedoch unterschiedliche Werkstoffarten verwendet und ist es schwierig oder nicht wirtschaftlich, diese in eine körperliche Einheit zu bringen oder treten infolge extrem unterschiedlicher Temperaturen zwischen den Kam mern ungleiche thermische Ausdehnungen auf, so daß es schwierig ist, die Betriebsbedingungen zu kontrollie ren, so wird es schwierig, eine körperliche Einheit durch Verbindung von mehreren Arten von Reaktionsvor richtungen zu erhalten und diese Schwierigkeiten können vermieden werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verändern.

Bei der Anordnung nach Fig. 2(a), in welcher die Trenn wand in Anlage mit der Basisfläche dem Fließbettes an geordnet ist, bleiben grobe Teilchen, die in den Teil chen vermischt sind, in der Basislage des Fluidbettes und strömen nicht über die Trennwand hinweg, so daß die Schwierigkeit auftritt, daß sich ein Fließbett da rauf ausbildet. Bei der Anordnung nach Fig. 2(b), bei welcher die Trennwand über einem Spalt angeordnet ist, der sich über der Basisfläche des Fließbettes öffnet, wird eine derartige Schwierigkeit, wie gemäß Fig. 2(a), nicht erzeugt, jedoch ist die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschließens von Teilchen größer, was für den Reak tionsverlauf unerwünscht ist.

Demgegenüber läßt sich durch die Verbindung beider Anordnungen diese Schwierigkeit vermeiden und gleich zeitig nähert sich der Teilchenstrom einer Kolbenströ mung an, wodurch sich gemäß Fig. 2(c) der Wirkungsgrad der Reaktion erhöht. Ferner ergibt die Kombination der beiden Anordnungen eine Kombination eines Fließbettes und eines Bewegtbettes, was bei der bekannten Anordnung nicht möglich ist.

Die Fig. 3(a), (b), (c), (d) zeigen jeweils eine An ordnung einer erfindungsgemäßen Fließbett vorrichtung in Blockbauweise. Ferner kann gemäß Fig. 4 durch Verwendung eines Systems, in welchem ein in Block bauweise aufgebautes Fließbett vertikal und horizontal erweitert wird, jeweils eine Verfahrensreihe durch ho rizontale Erweiterung realisiert werden und eine mühelos zu vergrößernde Verfahrenskapazität der Vorrichtung durch deren vertikale Erweiterung. Somit kann die in Blockbauweise aufgebaute Fließbettvorrich tung die Mängel der bekannten Fließbettvor richtung überwinden die nicht mühelos erweitert werden kann. Gemäß Fig. 5, in welcher die Kammern 80-83 eng beieinander liegen, kann die erfindungsgemäße Vorrich tung als Fließbettvorrichtung, in Einzel bauweise aufgebaut sein.

Die vorliegende Erfindung realisiert die nachfolgend aufgeführten Ergebnisse durch Verwendung der vorausge hend beschriebenen Anordnung.

(1) In der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewe gen sich die Teilchen etwa in horizontaler Richtung, so daß die Höhe der Vorrichtung verringert werden kann und da keine besondere Einrichtung zur Förderung der Teilchen erforderlich ist, kann die Vorrichtung in ihrem Aufbau vereinfacht werden.
(2) In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Vervielfachung der Vorrichtung in mehr als zwei Kammern möglich und das Betriebssystem jeder Kammer ist frei wählbar, so daß der Reaktionswirkungsgrad der Vorrichtung verbessert werden kann, indem das Betriebs system jeweils sorgfältig geändert wird.
(3) Durch Gasabdichtung des Reaktionsgases kann dessen unerwünschte Einwirkung vermieden und gleich zeitig die Ausbeute an Teilchen erhöht werden.
(4) Die Freiheit bei der Anordnung der Vorrich tung ist, wie Fig. 3 zeigt, äußerst groß.
(5) Wenn die Anordnung jeder Kammer ähnlich jener der Fig. 5 ausgestaltet wird, kann die Vorrich tung auch als Rezirkulations-Fließbettvor richtung verwendet werden, welche die Teilchen umwälzt.
(6) Wird eine Fließbettvorrichtung in Blockbauweise verwendet, so kann eine Reihe von Ver fahren durchgeführt werden, indem die Vorrichtung in horizontaler Richtung erweitert wird und die Verfahrens kapazität der Vorrichtung kann auf einen größeren Maß stab erhöht werden, indem die Vorrichtung in vertikaler Richtung erweitert wird.
(7) Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Kammern kann, wenn UF₄ in UF₆ umgesetzt wird, die Menge des den beiden Kammern zugeführten F₂-Gases je weils reguliert werden und infolgedessen kann das F₂- Gas höher ausgenutzt werden als bei einer Fließbett vorrichtung, die nur eine Kammer aufweist.

Claims

Horizontal ausgerichtete Mehrkammer-Fließbettvorrichtung zur Umwandlung von UO₃ oder U₃O₈ in UF₆, mit
ersten Kammern (1, 2) zur Umwandlung von U₃O₈ oder UO₃ in UO₂, zweiten Kammern (7A, 7B, 7C, 8) zur Umwandlung von UO₂ in UF₄ und dritten Kammern (13, 14) zur Umwandlung von UF₄ in UF₆, worin die Vielzahl der Kammern durch Unterteilen mittels Trennwände gebildet werden;
einem Fließbett, in welchem das Ausgangsmaterial aus der ersten Kammer (1) sukzessive bis zu den dritten Kammern (14) transportiert wird;
Windkästen (1a, 2a, 7a-8a, 13a, 14a), die jeweils den ersten (1, 2), zweiten (7A-8) und dritten (13, 14) Kammern zugeordnet sind, worin Zuführdüsen (1b-14b) für das fluidisierte Gas vorgesehen sind, welche Wasserstoffgas den ersten Kammern, HF-Gas den zweiten Kammern und Fluorgas den dritten Kammern zuführen, und die Trennwände abwechselnd vom Boden des Fließbettes bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche bzw. vom Dach der Reaktionsvorrichtung bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche des Fließbettes reichen;
Teilchentransferregulierungs-Kammern (3-6) mit Inertgaszufuhr zwischen den ersten Kammern (1, 2) und den zweiten Kammern (7A-8) sowie weiteren Teilchentransferregulierungs-Kammern (9-12) zwischen den zweiten Kammern (7A-8) und den dritten Kammern (13, 14), wodurch eine Gasschleuse für jedes unterschiedliche Reaktionsgas ausgebildet wird; und schließlich mit
Feststoff-Gas-Abtrennabschnitten in jeder der ersten (16, 17), zweiten (19A, 19B) und dritten (22) Kammern.