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年产500tUO3生产工艺设计—UNH法核化工与核燃料工程081班唐斌指导老师：匡汀设计大纲•1.设计的目的和意义•2.工艺流程的选择与确定•3.工艺计算•4.主体设备的设计及选型•5.结论1设计的目的和意义•在核燃料循环中,由铀酰盐生产UO3，仅是作为生产UO2的中间步骤，产品一般不具有独立的应用价值。以精制UNH为原料直接脱硝生产UO3美、英、加等国采用的工艺流程。该工艺流程因无需经由沉淀步骤，具有流程短、不产生液体废物等优点，故仍然是被普遍采用的方法，尤其是在乏燃料后处理的铀转化方法更显示出其特有的技术经济效果。•陶瓷二氧化铀是压水堆目前最普遍、最大量使用的核燃料。近年来,我国的核电事业及其它核动力蓬勃发展,对UO2的需求量与日俱增，对于UO3的需求同样十分重要。因此,进行UNH法制备UO3工艺研究十分必要，并将有无限广阔的发展前景。２工艺流程的选择与确定蒸发浓缩脱硝磨筛中间贮存UO3UNHUO2(NO3)2溶液排放或回收去回收HNO3UNHUO3UO2(NO3)2溶液UNH3工艺计算•3.1物料衡算•3.1.1多效蒸发器的物料衡算多效蒸发器硝酸铀酰溶液UNH(六水合硝酸铀酰)水蒸气图3.1蒸发器物料衡算图蒸发过程物料衡算表物料名称进料流量/h出料流量/h硝酸铀酰溶液2414kg─UNH─404kg水蒸气─2010kg总计2414kg2414kg表3.1蒸发过程的物料衡算表•3.1.2流化床脱硝过程物料衡算流化床UNHN2UO3尾气（NO2、N2等）图3.2脱硝过程物料衡算图流化床脱硝过程物料衡算表物料名称进料流量/h出料流量/hUNH365kgN22.2kgUO3208kg尾气159.2kg总计367.2kg367.2kg表3.2脱硝过程的物料衡算表•3.2能量衡算•3.2.1蒸发过程的能量衡算多效蒸发器硝酸铀酰溶液UNH晶体水蒸气120℃25℃120℃图3.3蒸发过程能量衡算图25℃120℃蒸发过程能量衡算表输入能量（kJ）输出能量（kJ）Q12.91×107Q43.43×107Q23.67×105Q50Q34.89×106Q65.76×104合计3.43576×1073.43576×107表3.3蒸发过程能量衡算表•3.2.2流化床脱硝过程的能量衡算流化床（340℃）UNHN2UO3尾气（NO2、N2等）500℃120℃400℃50℃图3.4脱硝过程能量衡算图脱硝过程能量衡算表输入能量（kJ）输出能量（kJ）Q115211Q41.42×105Q25.54×104Q50Q31.27×105Q65.76×104合计1.99×1051.99×105表3.4脱硝过程能量衡算表4主体设备的设计及选型•多效蒸发器数据一览表表4.1多效蒸发器主要结构及尺寸项目名称或尺寸项目尺寸蒸发器类型中央循环管式蒸发器加热管长度0.8m效数4效加热管管数3加热室内径311mm加热管管心距70mm加热管直径57×3.5mm•流化床脱硝器数据一览表表4.2流化床脱硝器主要结构及尺寸项目尺寸项目内型或尺寸流化段高度0.54m布气板型号单层多孔板流化段直径0.8m布气板孔数2786分离段高度0.3m布气板孔径1.5mm扩大段直径0.92m出料口偃高0.365m5结论•本次设计采用UNH法工艺年产500tUO3：由萃取精制生成硝酸铀酰溶液,硝酸铀酰溶液经过蒸发浓缩,在N2气氛下通过流化床脱硝器中热解成UO3最后再进行稳定化处理。选择和确定生产工艺流程，对蒸发和流化床脱硝工段进行了物料衡算和能量衡算，对主体设备多效蒸发器、流化床脱硝器进行了设计计算和选型。通过衡算各工序物料平衡和能量平衡，主体设备多效蒸发器、流化床脱硝器选型正确，设计合理，满足工艺要求，具有实际应用价值。由于个人水平的欠缺，以及并未经过实际生产的验证，故而还存在一定的不足。谢辞•本设计从论文题目的确立到论文的撰写，匡汀老师都给予了我精心的指导；还要感谢彭安国老师，在最后定稿期间，彭老师帮我仔细地批改了正文，并给与我许多宝贵的意见。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度和一丝不苟的工作精神使我受益匪浅,在此表示深深的感谢。在这里还要感谢我的同学、朋友，感谢他们无私的帮助和宝贵的建议。•最后感谢各位评委老师，感谢你们对本设计提出的指正和建议！