一种低氘水制备系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低氘水制备系统，包括原料水箱，均与该原料水箱连接的第一液体计量泵和第二液体计量泵，与第一液体计量泵连接的第一汽化器，与第二液体计量泵连接的第二汽化器，与第一汽化器连接、且填装有铁粉的第一固定床反应器，同时与第二汽化器和第一固定床反应器连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器，与该第三固定床反应器连接的第一冷凝器，与该第一冷凝器连接的第一储水罐，以及与第一冷凝器连接的贫氘氢循环处理装置。本实用新型专利技术结构设计巧妙、控制方便，其可以显著降低氘水的制备成本，使低氘水能够很好的在生物医疗领域中得到推广应用，因此，本实用新型专利技术具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制备系统，具体涉及的是一种低氘水制备系统。
技术介绍
现代科学证明，氘对生命体的生存发展和繁衍有害，由于氘置换氢原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力，造成双螺旋的相移、断裂、替换，使核糖核酸排列混乱，甚至重新合成，出现突变，因而对人体的遗传、代谢和酶系等均有不良影响，致使基因在复制的过程中，细胞产生缺陷的几率不断地增加，提高了出现肿瘤细胞的可能性。低氖水是指氖含量低于150ppm的水，经过匈牙利科学家Gabor Somlyai和日本神奈川大学关邦博等的试验证明，低氘水有多种有益于人体的生物效应:1)活化人体细胞:当体内重氢浓度的整体降低，能明显促进酶反应，提高基础代谢，利于活化机体细胞；2)增强人体免疫力:可提高NK细胞活性值，改善身体免疫障碍，从而增强了人体免疫功能；3)防癌保健功能:因剥夺癌细胞增值所需重氢环境，增大血氧的含量和氧吸收，活化人体组织细胞生机，提高细胞免疫力，恢复细胞组织、器官及系统整体功能，故可达到降低肿瘤指标值，抑制劣变细胞及癌细胞增殖。目前，低氘水的规模化生产方法主要有蒸馏法和水/氢双温交换法。蒸馏法基于氢或含氢化合物的两种组成(如H2O和D2O)的不同挥发性，同位素分离发生在气、液两相共存期间。蒸馏是在装有若干塔板或填料的蒸馏塔内进行，液相和气相在塔内逆流流动，在蒸汽在上升过程中，由于H2O挥发度较高被逐渐富集；而在液体逐级溢流到塔底的过程中，D2O由于挥发度较低被逐渐富集。蒸汽在塔顶被冷凝回流至塔内，塔底有蒸馏釜将一部分液体蒸发以提供上升气流。水蒸馏法的优点是不需要使用催化剂或化学试剂，生产工艺简单、成熟；但由于分离系数很小，约1.03?1.06，因此需要串联很多分离级，故设备高大、复杂，建设投资大。此外，由于需要反复冷凝及汽化，因此生产过程中需要处理的水量非常大，能源消耗大、运行费用高。水/氢双温交换法是基于氢同位素在各反应分子间的非等几率平衡分布特性，交换反应的分离系数α随温度变化而变化，温度越高，α越趋于I。在冷塔内氘自气相向液相中富集，在热塔中因温度升高α减小，所以发生相反的传质过程，即氘又从液相转入气相内。这样利用低温主塔即冷塔进行富集，用高温辅助塔即热塔实现相转换，从而水被贫化形成低氘水。但水/氢双温交换法的工业化应用存在下述问题:一方面是冷塔必须使用价格昂贵的铂基疏水催化剂作为填料，系统建造成本较高；另一方面是水/氢同位素的交换反应包括液相催化交换和蒸汽相催化交换两个连续过程，温度及流量等参数控制较为复杂。综上所述，由于现有方法的局限性，低氘水的制备成本普遍偏高，难以大规模化生产，因此也严重限制了低氘水在生物医疗领域方面的推广应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低氘水制备系统，主要解决现有的低氘水制备方式存在处理成本高的问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下:—种低氘水制备系统，包括原料水箱，输入端均与该原料水箱输出端连接的第一液体计量栗和第二液体计量栗，输入端与第一液体计量栗输出端连接的第一汽化器，输入端与第二液体计量栗输出端连接的第二汽化器，输入端与第一汽化器输出端连接、且填装有粒度〈lOOnm的铁粉的第一固定床反应器，输入端同时与第二汽化器和第一固定床反应器各自的输出端连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器，输入端与该第三固定床反应器输出端连接的第一冷凝器，与该第一冷凝器输出端连接的第一储水罐，以及与第一冷凝器的输出端连接、用于收集贫氘产品水的贫氘氢循环处理装置。具体地说，所述贫氘氢循环处理装置包括与第一冷凝器输出端连接的储氢罐，输入端与该储氢罐连接的气体循环栗，输入端与该气体循环栗输出端连接、且填装有粒度〈lOOnm的四氧化三铁粉的第二固定床反应器，输入端与该第二固定床反应器输出端连接的第二冷凝器，以及与该第二冷凝器输出端连接的第二储水罐。进一步地，所述第一汽化器通过第一三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接；所述第三固定床反应器通过第二三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接。再进一步地，所述气体循环栗通过第三三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接；所述第二冷凝器通过第四三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接。作为优选，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀均为二位三通阀。更进一步地，所有具有连接关系的部件与部件均通过管道连接，并且所有的管道外壁均缠绕有玻璃纤维电热带。为实现对管道的保温，所述玻璃纤维电热带的外层还包裹有硅酸铝纤维棉层。按照上述系统结构，本技术还提供了该低氘水制备系统的实现方法，包括以下步骤:(I)切换第一三通阀和第二三通阀，使第一固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环栗与第二固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第二固定床反应器与第二冷凝器连通；(2)分别开启第一液体计量栗和第二液体计量栗，将储存在原料水箱中的水分成两路栗出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；(3)第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第一固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；(4)氢气与水蒸汽在第三固定床反应器中发生氢水催化交换反应，氘由氢气向水蒸汽中转移，得到贫氘氢和富氘水蒸汽；(5)贫氘氢和富氘水蒸汽同时进入到第一冷凝器中，富氘水蒸汽被冷凝成液态水，并在重力作用下收集到第一储水罐中；同时，贫氘氢被送入到储氢罐中；(6)开启气体循环栗，将储氢罐中的贫氘氢栗入到第二固定床反应器中与四氧化三铁发生氧化还原反应，生成贫氘水蒸汽和金属铁；贫氘水蒸汽进入到第二冷凝器中被冷凝为贫氘产品水，并在重力作用下收集到第二储水罐进行存储。进一步地，若第一固定床反应器和第二固定床反应器均失效，则执行以下步骤:(a)切换第一三通阀和第二三通阀，使第二固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环栗与第一固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第一固定床反应器与第二冷凝器连通；(b)分别开启第一液体计量栗和第二液体计量栗，将储存在原料水箱中的水分成两路栗出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；(C)第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第二固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；(d)执行步骤(4)?(6)，并且步骤(6)中的第二固定床当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氘水制备系统，其特征在于，包括原料水箱（1），输入端均与该原料水箱（1）输出端连接的第一液体计量泵（2）和第二液体计量泵（3），输入端与第一液体计量泵（2）输出端连接的第一汽化器（4），输入端与第二液体计量泵（3）输出端连接的第二汽化器（5），输入端与第一汽化器（4）输出端连接、且填装有粒度<100nm的铁粉的第一固定床反应器（7），输入端同时与第二汽化器（5）和第一固定床反应器（7）各自的输出端连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器（10），输入端与该第三固定床反应器（10）输出端连接的第一冷凝器（11），与该第一冷凝器（11）输出端连接的第一储水罐（12），以及与第一冷凝器（11）的输出端连接、用于收集贫氘产品水的贫氘氢循环处理装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚勇，罗德礼，张志，宋江锋，喻斌，冯兴文，陈长安，唐涛，罗军洪，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51