專利名稱：腐蝕產(chǎn)物化學溶解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清除腐蝕產(chǎn)物的方法。
背景技術(shù)：
在核反應(yīng)堆運轉(zhuǎn)期間，殘渣積聚在系統(tǒng)的管道、罐、熱交換器等處(以下稱為“系 統(tǒng)”)。這些積聚物可能包括泥渣、水垢、沉淀物和腐蝕產(chǎn)物或其他金屬類型。這些沉淀物可 能會也可能不會受到放射性同位素污染。這些沉淀物對于系統(tǒng)的部件或罐是有害的，并且 必須清除。有許多可用于清除積聚的材料的化學方法。這些化學方法在化學式、應(yīng)用方法 和效率方面有所不同。本領(lǐng)域的現(xiàn)狀，用于溶解和松動腐蝕產(chǎn)物和堆積的泥渣的化學方法 產(chǎn)生了大量難于處理并最終要丟棄的廢棄物。通常，廢棄材料是流體，但是，它可以被濃縮 成非常濃的流體，該非常濃的流體需要在較高溫度保存以便保持處于流體狀態(tài)。大量的流 體廢棄物在丟棄前需要處理，并且必須運送到棄置場。流體廢棄物通常含有螫合劑和/或 有機物，螫合劑和/或有機物需要穩(wěn)定以便滿足州和美國聯(lián)邦處理準則，這增加了處理的 困難和費用。產(chǎn)生這些大量的流體廢棄物通常需要向州管理機構(gòu)對環(huán)境許可證進行備案。存在幾個利用化學制品清除泥渣、沉淀物、水垢、腐蝕產(chǎn)物或其他絡(luò)合金屬離子的 方法。清除腐蝕產(chǎn)物的方法包括化學氧化還原凈化(CORD)；低氧化態(tài)金屬離子(LOMI)；和 CAN-DEREMo清除水垢或沉淀物的方法通常包括EDTA(乙二胺四乙酸)。清除水垢或沉淀物 的方法包括基于EDTA的蒸汽發(fā)生器清洗的專利技術(shù)方案例如EPRI SGOG和高級水垢調(diào)節(jié) 劑(ASCA)。這些方法中的每一個都需要特定的應(yīng)用溫度以便有效地清除泥渣物質(zhì)并產(chǎn)生處 理特定的流體廢棄物的方法，特定的流體廢棄物難于穩(wěn)定而且處理費用昂貴。如上述論述，目前腐蝕產(chǎn)物化學溶解方法的問題是它們產(chǎn)生大量的化學流體廢棄 物，其難以處置主要因為存在螫合劑例如EDTA。通常，將多種化學制品混入這些化學螫合 劑溶液。目前的方法需要在狹窄范圍的特定溫度有明顯更長的應(yīng)用時間以便溶解或松動泥 渣、腐蝕產(chǎn)物和上述其他材料。傳統(tǒng)的化學方法所必要的必要的狹窄范圍的特定溫度需要在現(xiàn)場有更多的設(shè)備， 并且可能包括再循環(huán)待清洗的、具有反應(yīng)堆冷卻泵或其他混合裝置的系統(tǒng)以便保持最佳溫 度。優(yōu)化溶解或松動技術(shù)的方法需要使用多種化學制品，這導(dǎo)致額外的費用和/或時間，以 便在裝置外的地方混合化學制品或在現(xiàn)場需要足夠的罐來混合化學制品。傳統(tǒng)的方法還需要M小時或更長的時間，用于溶解、松動或以其他方法處理泥 渣、水垢、腐蝕產(chǎn)物或沉淀物。系統(tǒng)參與化學方法的時間越長，在實行該方法期間額外的腐 蝕或其他難題可能出現(xiàn)的機會就越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在核能系統(tǒng)或非核能系統(tǒng)中比現(xiàn)有技術(shù)中那些目前已知的方法 在更短的時間內(nèi)、更低的溫度下和更大質(zhì)量下提供從系統(tǒng)的管道、罐或熱交換器中清除泥 渣、水垢、腐蝕產(chǎn)物和其他金屬類型的方法。
本發(fā)明提供了用來從系統(tǒng)中清除腐蝕產(chǎn)物的方法，該方法包括將系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié) 到115° F至212° F之間；將清洗溶解溶劑注入系統(tǒng)；在系統(tǒng)充滿了清洗溶解溶劑后將氣 體注入系統(tǒng)；氣體在系統(tǒng)內(nèi)與溶劑混合；在預(yù)定的溶解時間段后從系統(tǒng)排出溶劑；將鈍化 合成物注入系統(tǒng)；將氣體注入系統(tǒng)，氣體混合了鈍化合成物；在預(yù)定的鈍化時間段后排空 系統(tǒng)的合成物；用低容量的溶液沖洗系統(tǒng)；并且用大量的溶液沖洗系統(tǒng)。


相對于附圖示出本發(fā)明的一個實施例，其中附圖示出本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式有幾個化學步驟與本發(fā)明有關(guān)。本發(fā)明的腐蝕產(chǎn)物化學溶解方法包括以下步驟 加熱沖洗2，鐵溶解4、6、8，鈍化10、12、14，以及低容量沖洗16和大量沖洗18。如果系統(tǒng)還未達到處理條件，加熱沖洗2將調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度以便滿足處理條件。在 溶解過程中用于系統(tǒng)的處理溫度條件為處于115° F以上且在212° F以下的溫度。因此， 如果系統(tǒng)的溫度低于115° F，就將熱量注入系統(tǒng)以便使系統(tǒng)加熱到115° F至212° F之 間。加熱系統(tǒng)的一個方法是注入沖洗溶液以便將系統(tǒng)的溫度提高至用于該應(yīng)用的最佳溫 度?？梢岳闷渌募訜嵩蠢缭傺h(huán)經(jīng)過加熱源的系統(tǒng)水或?qū)⒄羝⑷胂到y(tǒng)以便加熱系 統(tǒng)的流體。在注入期間可以提供額外的加熱以便提高溫度從而進一步確保系統(tǒng)達到最佳的 溫度。一旦達到合適的溫度，通過將溶解溶劑注入系統(tǒng)4開始鐵溶解步驟4、6、8。在系統(tǒng) 被注入的過程中濃縮的草酸與來自罐的軟化水混合。在溶液從系統(tǒng)排除之前草酸溶液通過 溶解增加了鐵沉淀的多孔性。根據(jù)應(yīng)用目的，草酸的典型的濃度是每升0.25至40克。這 種混合物溶解、增溶并清除腐蝕產(chǎn)物或其他金屬絡(luò)合物類型。鐵溶液能夠從系統(tǒng)的外部加 熱到115° F至212° F之間的期望的應(yīng)用溫度。當使用較低溫例如115° F時為了達到同 樣的效果需要更長的接觸時間。在注入后溶劑可以在系統(tǒng)中保持30分鐘或更短；或者，如 果溶劑處于流入和流出的過程或如果溫度處于較低的應(yīng)用范圍，則可以保持幾天。一旦系統(tǒng)充滿了溶劑，溶劑就可能通過注入氣體6與之混合。氣體可以是氮氣或 一些其他氣體。氣體可以間斷地注入或在溶劑處于系統(tǒng)的整個期間注入。注入時間取決于 系統(tǒng)和方法的目的。系統(tǒng)中的混合溶液能夠用泵再循環(huán)或幾乎保持不動并仍執(zhí)行溶解過程。在經(jīng)過適 當?shù)慕佑|時間后或在溶液已經(jīng)變?yōu)轱柡椭?，清洗溶劑會從系統(tǒng)排出8。根據(jù)待清除的沉淀物的多少和處理的目的，在單獨的系統(tǒng)中鐵溶解步驟4、6、8可 以被應(yīng)用超過一次。為了穩(wěn)定系統(tǒng)表面上的沉淀物的鈍化層，在溶解步驟4、6、8之后實施鈍化步驟 10、12、14。根據(jù)沉淀物的成分，鈍化步驟的合成物由每升5至20克的過氧化氫加上每升 0. 25至20克的草酸組成。通過草酸亞鐵向可溶的草酸鐵的轉(zhuǎn)化，鈍化合成物穩(wěn)定了在碳鋼 表面上的沉淀物的鈍化層。鈍化合成物在這個氧化反應(yīng)中還溶解了一些離子，這些離子在 鐵溶解步驟4、6、8的還原反應(yīng)條件下不溶解。在鈍化步驟8、10的應(yīng)用期間所保持的溫度 應(yīng)該在為最佳條件的150° F之下。可以使用高于150° F的溫度，但是由于過氧化氫自身的催化劑的破壞，鈍化步驟10、12、14將不是這么有效。接觸時間應(yīng)限制為小于12小時，但 是當全部的過氧化氫耗盡時可以從系統(tǒng)中清除。在將鈍化合成物注入系統(tǒng)10之后，可注入 氣體12以便混合溶液并清潔注入管道。這種氣體注入12可以是如15分鐘之短或長達應(yīng) 用該方法的全部持續(xù)時間，例如達到12小時。在12小時后，或當過氧化氫被耗盡時，系統(tǒng) 將被排空14回到處理罐。由于多數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計，在排空后會有一些溶劑殘存在系統(tǒng)內(nèi)。為了清除該溶劑執(zhí) 行最少兩次低容量沖洗16。根據(jù)被清理的系統(tǒng)這些低容量沖洗的量將不同，但是通常該量 會是鐵溶解步驟4的量的15%至50%之間。低容量沖洗16后，執(zhí)行全容量(full volume) 的沖洗18，包括將系統(tǒng)充滿達到與鐵溶解步驟和鈍化步驟的相同水平。這種沖洗溶液可以 保留在系統(tǒng)內(nèi)或被排出。一旦該過程已經(jīng)完成并且所用的化學制品已經(jīng)分解并且流體已經(jīng)去除礦物質(zhì)，該 流體能夠被重復(fù)使用，用于第二次和/或更多次溶劑添加以便溶解剩余的沉淀物。由于進 行一次或多次本發(fā)明(包括鈍化合成物步驟10)的應(yīng)用所導(dǎo)致的細微的碳鋼的腐蝕小于 0. 005英寸。每次應(yīng)用該方法時，每一步驟每一所用的系統(tǒng)容量可以從被處理的表面清除高 達1000磅的泥渣、水垢、和腐蝕產(chǎn)物或其他金屬沉淀物。多次應(yīng)用該方法，通過每次應(yīng)用每 一所用的系統(tǒng)容量能夠額外清除500至100磅。根據(jù)本發(fā)明的工藝化學也可以被濕式氧化破壞，導(dǎo)致在濕式氧化的過程中被溶解 的沉淀物重組成固體。接著，重組后的金屬離子通過電化學或機械分離技術(shù)清除例如過濾、 旋流器或澄清被清除。工藝化學的分解產(chǎn)物是二氧化碳(CO2)和水(H2O)。殘存的流體可以， 但不必，穿過去礦質(zhì)柱形物，這將導(dǎo)致殘存流體將被去除礦物質(zhì)并能根據(jù)需要重復(fù)使用。本發(fā)明的pH值優(yōu)選在1. 0和5. 5之間。
權(quán)利要求
1.用于從系統(tǒng)中清除腐蝕產(chǎn)物的方法，該方法包括 將系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)到115° F至212° F之間； 將清洗溶解溶劑注入系統(tǒng)；在系統(tǒng)充滿清洗溶解溶劑后，將氣體注入系統(tǒng)；氣體在系統(tǒng)內(nèi)與溶劑混合；在預(yù)定的溶解時間段后從系統(tǒng)排出溶劑；將鈍化合成物注入系統(tǒng)；將氣體注入系統(tǒng)，氣體混合了鈍化合成物；在預(yù)定的鈍化時間段后排出系統(tǒng)的合成物；用低容量的溶液沖洗系統(tǒng)；以及用全容量的溶液沖洗系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)的溫度通過預(yù)清洗沖洗溶液調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)的溫度通過注入蒸汽來調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)的溫度通過使用外部加熱器的溶液的再循 環(huán)來調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)的溫度通過使用反應(yīng)堆冷卻泵的初級熱交 換系統(tǒng)的再循環(huán)來調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，溶解溶劑是濃縮的草酸和軟化水。
7.如權(quán)利要求6中所述的方法，其中，軟化水被加熱到115°F至212° F。
8.如權(quán)利要求6中所述的方法，其中，濃縮的草酸為每升0.25至40克之間。
9.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，預(yù)定的溶解時間段是30分鐘或更少。
10.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，將溶解溶劑作為濃縮溶液引入系統(tǒng)，其中，所述 濃縮溶液通過注入溶液而稀釋。
11.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，預(yù)定的溶解時間段是M小時或更少。
12.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，氣體是壓縮空氣。
13.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，氣體是氮氣。
14.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，氣體被注入系統(tǒng)至少達15分鐘。
15.如權(quán)利要求1中所述的方法，還包括在排出溶劑后，再次將溶解溶劑注入系統(tǒng)，在 系統(tǒng)充滿溶解溶劑后將氣體注入系統(tǒng)，氣體在系統(tǒng)中混合了溶劑，以及在預(yù)定的溶解時間 段后從系統(tǒng)排出溶劑。
16.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，鈍化合成物包括每升5至20克的過氧化氫和每 升0. 25至20克的草酸。
17.如權(quán)利要求1中所述的方法，還包括當存在鈍化合成物時將系統(tǒng)的溫度維持在 150° F或更低的步驟。
18.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，預(yù)定的鈍化時間段小于12小時。
19.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，預(yù)定的鈍化時間段被選擇成鈍化合成物與系統(tǒng) 接觸直到耗盡鈍化合成物中的過氧化氫。
20.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，低容量的沖洗量等于溶解溶劑量的15%至 50%。
21.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，全容量的沖洗量等于溶解溶劑和鈍化溶液的fio
22.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)的PH值保持在1.0和5. 5之間。
23.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，系統(tǒng)是核動力裝置。
全文摘要
用于從系統(tǒng)中清除腐蝕產(chǎn)物的方法，該方法包括將系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)到115°F至212°F之間；將清洗溶解溶劑注入系統(tǒng)；在系統(tǒng)充滿清洗溶解溶劑后將氣體注入系統(tǒng)；氣體在系統(tǒng)內(nèi)與溶劑混合；在預(yù)定的溶解時間段后從系統(tǒng)排出溶劑；將鈍化合成物注入系統(tǒng)；將氣體注入系統(tǒng)，氣體混合了鈍化合成物；在預(yù)定的鈍化時間段后排空合成物的裝置；用低容量的溶液沖洗系統(tǒng)；然后用最全容量的溶液沖洗系統(tǒng)。
文檔編號C23G1/02GK102071429SQ20101022516
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者J·F·雷馬克, R·貝蒂, S·D·瓊斯, S·埃文斯 申請人:阿利發(fā)Np有限公司