一种制备多种浓度低氘水的精馏工艺系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种制备多种浓度低氘水的精馏工艺系统，包括氮气供气系统、原料水供应系统、第一水精馏系统、第一氘水收集系统、第一换热系统、第一监测控制系统、第二水精馏系统、第二氘水收集系统、第二换热系统、第二监测控制系统、第三水精馏系统、第三氘水收集系统、第三换热系统、第三监测控制系统。本发明专利技术还提供了该精馏工艺系统的实现方法。本发明专利技术逻辑严谨、设计完备，能有效简化生产工艺、提高氢氘分离效率、降低低氘水生产成本，并提供满足不同需求的浓度的低氘水。因此，本发明专利技术适于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种制备多种浓度低氘水的精馏工艺系统及其实现方法
本专利技术涉及低氘水的制备领域，具体涉及一种制备多种浓度低氘水的精馏工艺系统及其实现方法。
技术介绍
氘是氢的稳定同位素，氢和氘原子结构的差异导致了其物理和化学性质存在一定差异。自然界中含有特定浓度的氘，其丰度约150ppm，氘浓度低于该浓度的水被称为低氘水。试验表明，低氘水不仅可以活化人体细胞，明显促进酶反应；而且可以提高NK细胞活性值，增强人体免疫功能；同时，低氘水还可以抑制细胞癌变和癌细胞增殖，从而具有防癌保健功能。目前，水-氢双温交换法是较大规模生产低氘水的办法。基于氢氘在反应中非等几率平衡分布的特性，及交换反应分离因子随温度升高而减少的原理，进行氢氘的分离。冷塔内氘从气相向液相富集；热塔内氘由液相向气相的相转变加强，但分离因子减小；最终获得浓缩的氘水和贫氘氢气。但该法存在以下问题：(1)由于过程包括液相催化交换和相转变过程，因而涉及高低温塔之间的物料循环，流量、温度等参数的操作控制复杂；(2)整个工艺包括低温塔和高温塔，设备复杂，投资成本高；(3)由天然丰度水和氢气制备的低氘水浓度范围有限；(4)分离系数低，大规模生产需要多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，包括氮气供气系统、原料水供应系统、第一水精馏系统、第一氘水收集系统、第一换热系统、第一监测控制系统以及用于制造真空的第一水环泵(32)，其中：所述第一水精馏系统用于进行氢同位素氧化物的分离，获得低氘水和富氘水，包括塔底用于获得高温富氘水、塔顶用于获得贫氘水蒸气的第一水精馏柱(14)和设置在该第一水精馏柱(14)外部的第一交换柱加热保温层(15)；所述第一换热系统包括同时与第一精馏柱(14)塔底、氮气供气系统、原料水供应系统和第一氘水收集系统连接的利用第一水精馏柱塔底高温富氘水预热原料水的第一冷凝器(7)，同时与第一精馏柱(14)塔顶和第一氘水收集系统连接、...

【技术特征摘要】
1.一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，包括氮气供气系统、原料水供应系统、第一水精馏系统、第一氘水收集系统、第一换热系统、第一监测控制系统以及用于制造真空的第一水环泵(32)，其中：所述第一水精馏系统用于进行氢同位素氧化物的分离，获得低氘水和富氘水，包括塔底用于获得高温富氘水、塔顶用于获得贫氘水蒸气的第一水精馏柱(14)和设置在该第一水精馏柱(14)外部的第一交换柱加热保温层(15)；所述第一换热系统包括同时与第一精馏柱(14)塔底、氮气供气系统、原料水供应系统和第一氘水收集系统连接的利用第一水精馏柱塔底高温富氘水预热原料水的第一冷凝器(7)，同时与第一精馏柱(14)塔顶和第一氘水收集系统连接、用于将第一水精馏柱塔顶获得的贫氘水蒸气冷凝成低氘水的第二冷凝器(27)，同时与第一精馏柱(14)和第一冷凝器(7)连接、用于提供含氘蒸汽从而与第一水精馏柱柱内下行的富氘水进行氢同位素转移、完成精馏工艺的第一再沸器(24)，以及同时与第二冷凝器(27)和第一精馏柱(14)连接的第一汽水分离器(30)；所述第一水环泵(32)与第一汽水分离器(30)连接；所述第一监测控制系统同时与氮气供气系统、原料水供应系统、第一水精馏系统、第一氘水收集系统、第一换热系统连接，用于实现系统内液位监测、压力监测和氘浓度测量。2.根据权利要求1所述的一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，所述第一交换柱加热保温层(15)包括呈对称半圆环状的加热板，包裹在该加热板外部的硅酸铝纤维棉层，以及均与加热板连接的继电器和PID温控仪。3.根据权利要求1或2所述的一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，所述氮气供气系统包括与第一冷凝器(14)连接的氮气储罐(10)，以及依次设置在氮气罐(10)和第一冷凝器(7)之间的第一气相阀门(8)、减压阀(12)和气体质量流量计(13)；所述第一监测控制系统与氮气储罐(10)连接。4.根据权利要求3所述的一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，所述原料水供应系统包括与第一冷凝器(7)连接的原料水储罐(2)，以及依次设置在储罐(2)和第一冷凝器(7)之间的第二液相阀门(5)和第一计量泵(6)；所述第一监测控制系统与原料水储罐(2)连接。5.根据权利要求4所述的一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，所述第一氘水收集系统包括与第一冷凝器(7)连接的第一氘水储罐(19)，依次设置在第一氘水储罐(19)与第一冷凝器(7)之间的第一液体质量流量计(18)和第三液相阀门(17)，与第二冷凝器(27)连接的第二氘水储罐(38)，以及依次设置在第二氘水储罐(38)与第二冷凝器(27)之间的第二计量泵(35)和第七液相阀门(34)；所述第一监测控制系统分别与第一氘水储罐(19)和第二氘水储罐(38)连接。6.根据权利要求5所述的一种制备低氘水的精馏装置，其特征在于，所述第一监测控制系统包括与氮气储罐(10)连接的第一压力传感器(9)，均与原料水储罐(2)连接的第一液相阀门(1)、第一液位传感器(3)和第一氘浓度监测仪(4)，均与第一氘水储罐(19)连接的第二液位传感器(20)、第二氘浓度监测仪(21)和第四液相阀门(22)，以及均与第二氘水储罐(38)连接的第三液位传感器(39)、第三氘浓度监测仪(30)和第九液相阀门(41)。7.一种制备多浓度低氘水的精馏工艺系统，其特征在于，包括如权利要求6所述的精馏装置，以及第二水精馏系统、第二氘水收集系统、第二换热系统、第二监测控制系统和同样用于制造真空的第二水环泵(63)；所述第二水精馏系统与第一水精馏系统结构相同；所述第二氘水收集系统与第一氘水收集系统结构相同；所述第二换热系统与第一换热系统结构相同；所述第二水精馏系统包括第二水精馏柱(43)和设置在该第二水精馏柱(43)外部的第二交换柱加热保温层(44)；所述第二换热系统包括同时与第二冷凝器(27)、第二水精馏柱(43)塔底和第二氘水收集系统连接的第三冷凝器(42)，同时与第二水精馏柱(43)塔顶和第二氘水收集系统连接的第四冷凝器(58)，同时与第二水精馏柱(43)和第三冷凝器(42)连接的第二再沸器(55)，以及同时与第四冷凝器(58)和第二水精馏柱(43)连接的第二汽水分离器(61)；所述第二水环泵(63)与第二汽水分离器(61)连接。8.根据权利要求7所述的一种制备多浓度低氘水的精馏工艺系统，其特征在于，还包括第三水精馏系统、第三氘水收集系统、第三换热系统、第三监测控制系统和同样用于制造真空的第三水环泵(94)；所述第三水精馏系统与第一水精馏系统结构相同；所述第三氘水收集系统与第一氘水收集系统结构相同；所述第三换热系统与第一换热系统结构相同；所述第三水精馏系统包括第三水精馏柱(74)和设置在该第三水精馏柱(74)外部的第三交换柱加热保温层(75)；所述第三换热系统包括同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佩龙，宋江锋，蔡金光，张志，杨雷，陈华明，姚伟志，殷雪峰，陈克琳，罗德礼，
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