重水的生产方法及设备技术

一种ＢＨＷ－ＣＩＲＣＥ联合法的重水生产系统，其中ＣＩＲＣＥ方法的大部分或全部ＣＥＣＥ上阶段，被ＢＨＷ液相催化交换阶段代替，此系统使得ＣＩＲＣＥ方法变为更自然的级联，这导致一种在成本上更有效的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
重水的生产方法及设备专利
本专利技术涉及以逆流分离方式生产富氘水的方法和设备。专利技术背景世界上大多数重水的供应近来均通过Girdler-硫化物方法或基于氨-氢催化交换的方法提供。Girdler-硫化物法是一种双热(双温)重水生产法，其优点是水与硫化氢之间具有热动力学分离系数差异。这一方法采用二元温度级联系统，与所送入的天然水逆流而循环着大量硫化氢的质量转移塔。Girdler-硫化物方法及氨-氢催化交换方法均需要大的基建投资。氨法存在装置大小的限制，而Girdler-硫化物法则消耗大量能量并使用危险的硫化氢。重水作为中子减速剂的特殊性能使得它可用于核反应堆特别在加拿大原子能有限公司开发的CANDU核反应堆中。然而，采用Girdler-硫化物方法或基于氨的方法所生产的重水的高成本，会影响它对重水减速的反应堆如CANDU核反应堆的经济吸引力。因此对重水生产提出了很多其他方法，它们之中，有开发采用催化剂的在水与氢之间进行氘同位素交换的方法。一种这样的方法称作联合的电解和催化交换法(“CECE”)。已在以前的美国专利3974048中描述了CECE法。它是一种单热法，由电解把水转化为氢。本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一种含有一系列级联阶段的联合的工业转化氢气和催化交换（“ＣＩＲＣＥ”）的重水生产系统中，第一阶段包括用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过以生成富氘的第一阶段液态水流的第一阶段催化交换塔，和用于氢气产物流放出的工业物流转化器，该来自第一阶段催化交换塔的富氘第一阶段液态水流的一部分被用作转化器的进料，而转化器氢气产物流被用作该第一阶段催化交换塔的进料；而第二阶段双热氢气水（“ＢＨＷ”）包括用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过的冷的和热的第二阶段催化交换塔，该冷的第二阶段催化交换塔在有效地引起氘从氢气转移到液态水中的较低温度下操作，该热的第二阶段催化交换塔在有效地引起氘从液态水转移到氢气中的较高温...

【技术特征摘要】
US 2001-1-31 09/774,0461.在一种含有一系列级联阶段的联合的工业转化氢气和催化交换(“CIRCE”)的重水生产系统中，第一阶段包括用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过以生成富氘的第一阶段液态水流的第一阶段催化交换塔，和用于氢气产物流放出的工业物流转化器，该来自第一阶段催化交换塔的富氘第一阶段液态水流的一部分被用作转化器的进料，而转化器氢气产物流被用作该第一阶段催化交换塔的进料；而第二阶段双热氢气水(“BHW”)包括用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过的冷的和热的第二阶段催化交换塔，该冷的第二阶段催化交换塔在有效地引起氘从氢气转移到液态水中的较低温度下操作，该热的第二阶段催化交换塔在有效地引起氘从液态水转移到氢气中的较高温度下操作，将在物流中的氢气通过该第二阶段冷的和热的催化交换塔进行循环的设备，将一部分来自第一阶段催化交换塔的富氘的第一阶段液态水流，以与氢气流成逆流关系的方式，用到第二阶段冷的催化交换塔中，以生成富氘的第二阶段液态水流的设备，将一部分第二阶段液态水流以与氢气流处于逆流关系的方式，用到第二阶段热的催化交换塔中，以生成贫氘的第二阶段液态水流的设备，将该贫氘的第二阶段水流用于转化器中的设备，将一部分由第二阶段冷的催化交换塔产生的富氘的第二阶段液态水流从第二阶段除去的设备。2.权利要求1的系统，还包括第三阶段双热氢气水(“BHW”)，它包括第三阶段冷的和热的催化交换塔，这些塔用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过，该第三阶段冷的催化交换塔在有效引起氘从氢气转移到液态水中的较低温度下操作，该第三阶段热的催化交换塔在有效引起氘从液态水转移到氢气中的较高温下操作，使在物流中的氢气循环通过第三阶段冷的和热的催化交换塔的设备，将已除去的部分富氘的第二阶段液态水流以与氢气流成逆流关系的方式用于第三阶段冷的催化交换塔中，以生成富氘第三阶段液态水流的设备，将部分第三阶段液态水流以与氢气流成逆流关系的方式用于第三阶段热的催化交换塔中，以生成贫氘的第三阶段液态水流的设备，将贫氘的第三阶段液态水流用于第二阶段热的催化交换塔中的设备，将部分富氘的第三阶段液态水流从第三阶段除去的设备。3.权利要求2的系统，还包括第四阶段联合的电解和交换(“CECE”)，它包括用于与氢气处于氘交换关系的液态水通过的第四阶段催化交换塔，生成富氘的第四阶段液态水流，从富氘的第四阶段液态水流中放出富氘的液态凝聚物流和电解氢气流的电解池，电解氢气流通过第四阶段催化交换塔的设备，将移出的一部分富氘第三阶段液态水流，以与氢气流处于逆流关系的方式，用于第四阶段催化交换塔，生成富氘的第四阶段液态水流的设备，将富氘的第四阶段液态水流用于电解池的设备，把一部分富氘液态凝聚物流从第四阶段除去的设备。4.权利要求1的系统，还包括预富集的第一阶段冷的催化交换塔，其中该来自第一阶段催化交换塔的一部分富氘的第一阶段液态水流在被用于第二阶段冷的催化交换塔之前，首先被用于预富集的第一阶段冷的催化交换塔，而该转化器氢气产物流在被用于第一阶段催化交换塔之前，以与富氘的第一阶段液态水流成逆流关系的...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉RC格雷厄姆，
申请(专利权)人：加拿大原子能有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]