一种氚化水回收装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氚化水回收装置，包括氚化水供给装置、第二气体循环泵、冷凝器、氚化水存储罐以及内部均填装有5A分子筛的第一吸附床和第三吸附床；氚化水供给装置连接第一吸附床并构成氚化水去除回路；第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床依次连接，并且第三吸附床回连于冷凝器输入端，使第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床构成一个氚化水回收回路；氚化水存储罐连接冷凝器输出端。本发明专利技术不需要采用额外的载气即可实现气体中氚化水的回收，并且只输出液态氚化水，运行过程中不会产生其余含氚废物，安全可靠；同时，将本发明专利技术连接到氚工艺实验室的工艺装备上，可以实现不同类型气体中氚化水的连续回收。

【技术实现步骤摘要】
一种氚化水回收装置的实现方法
本专利技术涉及一种回收装置，具体涉及的是一种氚化水回收装置的实现方法。
技术介绍
众所周知，氚是氢的同位素，是一种价格昂贵的战略物质，同时也是具有β放射性的核素。氚化水是氚的氧化形态，氚在有水或氧的气氛下很容易通过氧化反应或交换反应生成氚化水；如氚工艺实验室的除氚系统，为了降低氚的含量，常采用催化氧化的方法生成氚化水。另外，当发生氚泄漏事故时，氚与气体中的水蒸汽会反应生成氚化水。上述工况下产生的氚化水，通常采用分子筛吸附法进行去除，例如中国专利号为ZL201420315799.9、专利技术创造名称为“氚化水收集装置”的专利技术，以及中国专利号为ZL201420780775.0、专利技术创造名称为“一种高效型除氚净化装置”的专利技术，都对此进行了阐述。然而，分子筛吸附饱和后，需要对分子筛进行加热再生以恢复其吸水能力，该过程将产生大量的氚化水，而目前一般是采用冷凝法进行氚化水回收。该种方法是利用水蒸汽露点随温度下降的原理，使水蒸汽转变为固体冰的形式进行回收，而这不但需要采用机械压缩致冷、半导体致冷或液氮致冷的专用低温设备，而且还需要进行冷阱工艺管道设计，防止结冰堵塞。但是这些都会导致氚化水回收系统的建造成本和运行成本增高，并且还会使运行控制变得复杂，可靠性不高。由于氚的资源稀缺性，并且氚化水的生物毒性是分子态氚的25000倍，因此从环境保护和资源利用两方面考虑，需要设计一种高效、可靠并且成本低廉的系统对气体中的氚化水进行回收。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本专利技术提供了一种氚化水回收装置的实现方法，不但可以很好地从气体中去除氚化水，而且具有氚化水回收的功能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种氚化水回收装置，包括氚化水供给装置、第二气体循环泵、冷凝器、氚化水存储罐以及内部均填装有5A分子筛的第一吸附床和第三吸附床；所述氚化水供给装置与第一吸附床连接并构成氚化水去除回路；所述第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床依次连接，并且第三吸附床还回连于冷凝器输入端，使得第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器、第三吸附床和冷凝器构成一个氚化水回收回路；所述氚化水存储罐与冷凝器输出端连接。具体地说，所述氚化水供给装置包括装有含氚化水气体的工艺装备，以及同时与该工艺装备和第一吸附床连接的第一气体循环泵；所述第一吸附床与工艺装备连接。作为优选，所述工艺装备为可以产生氚化水的设备或含有氚化水的设施。为方便气体脱除氚化水的连续操作，本专利技术还包括分别与第一气体循环泵、第二气体循环泵和冷凝器连接、并且与第一吸附床并联的第二吸附床，该第二吸附床内部同样填装有5A分子筛。进一步地，所述第一气体循环泵、第一吸附床和冷凝器之间通过第一三通阀连接，该第一气体循环泵、第二吸附床和冷凝器之间通过第二三通阀连接；所述第二气体循环泵、第一吸附床和工艺装备之间通过第三三通阀连接，该第二气体循环泵、第二吸附床和工艺装备之间通过第四三通阀连接。为方便氚化水收集的连续操作，本专利技术还包括分别与第二气体循环泵和冷凝器连接、并且与第三吸附床并联的第四吸附床，该第四吸附床内部同样填装有5A分子筛。再进一步地，所述第二气体循环泵和第三吸附床之间通过第五三通阀连接，该第二气体循环泵和第四吸附床之间通过第六三通阀连接；所述第三吸附床和冷凝器之间通过第七三通阀连接；所述第四吸附床和冷凝器之间通过第八三通阀连接。更进一步地，所述第一气体循环泵与第一吸附床和第二吸附床之间、第二气体循环泵与第一吸附床和第二吸附床之间、第二气体循环泵与第三吸附床和第四吸附床之间均设有流量控制器。按照上述系统结构，本专利技术还提供了该氚化水回收装置的实现方法，包括：氚化水去除模式一（1）切换第一三通阀和第三三通阀，使工艺装备、第一气体循环泵、第一吸附床构成氚化水去除回路，与该回路相连的其余阀门处于关闭状态；（2）开启第一气体循环泵；（3）工艺装备中含有氚化水的气体由第一气体循环泵泵入到第一吸附床中，第一吸附床将气体中的氚化水吸附，使气体脱除氚化水；（4）脱除氚化水后的气体经由第一吸附床返回至工艺装备；（5）循环步骤（3）、（4），直至第一吸附床吸附饱和，然后切换为氚化水去除模式二继续工作；氚化水去除模式二（1）在第一吸附床饱和后，切换第二三通阀和第四三通阀，使工艺装备、第一气体循环泵、第二吸附床构成氚化水去除回路；同时切换第一三通阀和第三三通阀，使第一吸附床从氚化水去除回路断开；（2）开启第一气体循环泵；（3）工艺装备中含有氚化水的气体由第一气体循环泵泵入到第二吸附床中，第二吸附床将气体中的氚化水吸附，使气体脱除氚化水；（4）脱除氚化水后的气体经由第二吸附床返回至工艺装备；（5）循环步骤（3）、（4），直至第二吸附床吸附饱和；氚化水回收模式一（1）在氚化水去除模式二运行的同时，切换第五三通阀和第七三通阀，使第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床构成氚化水回收回路；（2）开启第二气体循环泵；（3）第二气体循环泵抽取氚化水回收装置中的干燥气体，并以相反的气流方向进入到第一吸附床中，同时加热第一吸附床，使其温度达到300℃以上，第一吸附床中的氚化水受热不断解吸，形成氚化水蒸汽，然后随着气流进入到冷凝器中；（4）冷凝器将大部分氚化水蒸汽冷凝成氚化水，并收集到氚化水存储罐中；同时，少部分残留的氚化水蒸汽进入到第三吸附床中，由第三吸附床吸附，脱除气体中的氚化水；（5）脱除氚化水的气体返回到管道中，并继续由第二气体循环泵抽入到第一吸附床中；（6）循环步骤（3）～（5），直至第三吸附床吸附饱和，然后切换为氚化水回收模式二继续工作；氚化水回收模式二（1）在第三吸附床饱和后，切换第六三通阀和第八三通阀，使第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第四吸附床构成氚化水回收回路；同时切换第五三通阀和第七三通阀，使第三吸附床从氚化水回收回路断开；（2）开启第二气体循环泵；（3）第二气体循环泵抽取氚化水回收装置中的干燥气体，并以相反的气流方向进入到第一吸附床中，床体温度达到300℃以上，第一吸附床中的氚化水受热不断解吸，形成氚化水蒸汽，然后随着气流进入到冷凝器中；（4）开启第二气体循环泵与第三吸附床和第四吸附床之间的流量控制器，使第二气体循环泵抽取的一部分干燥气体以相反的气流方向进入到第三吸附床中，同时加热第三吸附床，使其温度达到300℃以上，第三吸附床中的氚化水受热不断解吸，形成氚化水蒸汽，然后随着气流进入到冷凝器中；（5）冷凝器将大部分氚化水蒸汽冷凝成氚化水，并收集到氚化水存储罐中；同时，少部分残留的氚化水蒸汽进入到第四吸附床中，由第四吸附床吸附，脱除气体中的氚化水；（6）脱除氚化水的气体返回到管道中，并继续由第二气体循环泵抽入到第一吸附床中；（7）循环步骤（4）～（6），直至第三吸附床氚化水完全解吸后，关闭管路入口的流量控制器；（8）循环步骤（3）、（5）、（6），直至第四吸附床吸附饱和。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术通过设置氚化水供给装置、气体循环泵、冷凝器、氚化水存储罐和填装有5A分子筛的吸附床，并设计了各个部件之间的连接关系，从而实现了气体中氚化水回收流程的完整设计，本专利技术不但具有常规的气体中氚化水去除功能，而且具备氚化水回收的功能，能够连续实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氚化水回收装置，其特征在于，包括氚化水供给装置、第二气体循环泵（10）、冷凝器（11）、氚化水存储罐（12）以及内部均填装有5A分子筛的第一吸附床（5）和第三吸附床（14）；所述氚化水供给装置与第一吸附床（5）连接并构成氚化水去除回路；所述第二气体循环泵（10）、第一吸附床（5）、冷凝器（11）和第三吸附床（14）依次连接，并且第三吸附床（14）还回连于冷凝器（11）输入端，使得第二气体循环泵、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床构成一个氚化水回收回路；所述氚化水存储罐（12）与冷凝器（11）输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种氚化水回收装置的实现方法，其特征在于，所述的氚化水回收装置包括氚化水供给装置、第二气体循环泵（10）、冷凝器（11）、氚化水存储罐（12）、内部均填装有5A分子筛的第一吸附床（5）和第三吸附床（14）；所述氚化水供给装置与第一吸附床（5）连接并构成氚化水去除回路，该氚化水供给装置包括装有含氚化水气体的工艺装备（1），以及同时与该工艺装备（1）和第一吸附床（5）连接的第一气体循环泵（2）；所述第一吸附床（5）与工艺装备（1）连接；所述的氚化水回收装置还包括分别与第一气体循环泵（2）、第二气体循环泵（10）和冷凝器（11）连接、并且与第一吸附床（5）并联的第二吸附床（8），以及分别与第二气体循环泵（10）和冷凝器（11）连接、并且与第三吸附床（14）并联的第四吸附床（17）；所述的第二吸附床（8）和第四吸附床（17）各自的内部均填装有5A分子筛；所述第一气体循环泵（2）、第一吸附床（5）和冷凝器（11）之间通过第一三通阀（4）连接，该第一气体循环泵（2）、第二吸附床（8）和冷凝器（11）之间通过第二三通阀（7）连接；所述第二气体循环泵（10）、第一吸附床（5）和工艺装备（1）之间通过第三三通阀（6）连接，该第二气体循环泵（10）、第二吸附床（8）和工艺装备（1）之间通过第四三通阀（9）连接；所述第二气体循环泵（10）和第三吸附床（14）之间通过第五三通阀（15）连接，该第二气体循环泵（10）和第四吸附床（17）之间通过第六三通阀（18）连接；所述第三吸附床（14）和冷凝器（11）之间通过第七三通阀（13）连接；所述第四吸附床（17）和冷凝器（11）之间通过第八三通阀（16）连接；所述第一气体循环泵（2）与第一吸附床（5）和第二吸附床（8）之间、第二气体循环泵（10）与第一吸附床（5）和第二吸附床（8）之间、第二气体循环泵（10）与第三吸附床（14）和第四吸附床（17）之间均设有流量控制器（3）；所述的实现方法则包括：氚化水去除模式一（1）切换第一三通阀和第三三通阀，使工艺装备、第一气体循环泵、第一吸附床构成氚化水去除回路，与该回路相连的其余阀门处于关闭状态；（2）开启第一气体循环泵；（3）工艺装备中含有氚化水的气体由第一气体循环泵泵入到第一吸附床中，第一吸附床将气体中的氚化水吸附，使气体脱除氚化水；（4）脱除氚化水后的气体经由第一吸附床返回至工艺装备；（5）循环步骤（3）、（4），直至第一吸附床吸附饱和，然后切换为氚化水去除模式二继续工作；氚化水去除模式二（1）在第一吸附床饱和后，切换第二三通阀和第四三通阀，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚勇，黄志勇，陈闽，黄国强，俞玉琪，宋江锋，罗德礼，陈长安，唐涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51