一种熔盐蒸馏纯化方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种熔盐蒸馏纯化方法及设备。其设备包括：熔盐储存设备、熔盐蒸馏设备、熔盐收集设备、熔盐输送管道和熔盐收集管道；熔盐储存设备包括密封腔体、进气流量计、压力测量设备、加热设备和熔盐提桶；熔盐蒸馏设备包括密封蒸馏腔体、蒸发器、电加热器和冷凝器；蒸发器、电加热器、电加热器和冷凝器均设于密封蒸馏腔体内部；蒸发器、冷凝器和排气管依次连接。本发明专利技术使用如前所述的设备，采用气压差法输送熔盐，并能够精确控制熔盐输送速率和熔盐蒸发速率。本发明专利技术采用减压蒸馏方法分离纯化熔盐，实现熔盐中难挥发杂质的有效去除，工艺操作简单，可提高熔盐纯化效率，实现杂质去除率高，无副产物，能耗低，连续蒸馏。

A method and equipment for distillation and purification of molten salt

【技术实现步骤摘要】
一种熔盐蒸馏纯化方法及设备
本专利技术涉及一种熔盐纯化技术，属高温蒸馏和精炼及提纯技术，具体涉及一种熔盐蒸馏纯化方法及设备。
技术介绍
熔盐反应堆(MSR)是一种采用液体燃料的反应堆系统，被认为是钍铀循环较好的增殖堆，其燃料盐为高温氟盐，在反应堆运行过程中将产生大量的裂变产物，大部分裂变产物，尤其是稀土、碱土、碱金属类裂变产物会溶解于燃料盐中，燃料盐中裂变产物的不断累积会严重影响反应堆中的中子经济性。因此，需要定期对燃料盐进行处理分离其中的裂变产物，并回收昂贵的载体盐，从而提高反应堆的运行效率，降低成本。现有技术可采用熔盐蒸馏技术实现载体熔盐中裂变产物的去除和载体盐的纯化回收。然而，在使用该技术进行熔盐纯化时，例如专利技术专利CN106621429B，需要将设备停止运行，进行熔盐的进料或者纯化后熔盐的收集。而且，目前熔盐的进料一般都是直接将熔盐加至蒸馏器温度最高部位，每次进料都需要降温后再重新升温，既浪费时间又浪费电源，导致生产效率低下，无法连续生产，频繁的温度升降还会损害蒸发器材料的寿命。因此，现有工艺中存在着难以连续处理、纯化生产效率低、设备操作复杂等缺点，难以满足熔盐堆燃料处理流程中有效回收载体盐、去除裂变产物的工艺需要。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有熔盐分离技术难以连续处理、纯化效率低、工艺流程复杂等缺陷，提供一种熔盐蒸馏纯化方法及设备。本专利技术在保证熔盐纯化回收、杂质有效去除、无副产物的同时，实现了连续蒸馏，提高熔盐纯化效率，简化设备操作，降低成本。本专利技术通过以下技术解决方案解决上述技术问题。本专利技术提供一种熔盐蒸馏纯化设备，其特征在于，其包括一熔盐储存设备、一熔盐蒸馏设备、一熔盐收集设备、一熔盐输送管道和一熔盐收集管道；所述熔盐储存设备包括一第一密封腔体、一进气流量计、一压力测量设备、一加热设备和一第一熔盐提桶；所述第一熔盐提桶和所述加热设备均设置于所述第一密封腔体的内部；所述加热设备用于加热所述第一熔盐提桶；所述第一密封腔体设有一进气口、一第一排气口和一第一出口；所述进气流量计设置于所述进气口的端部；所述压力测量设备设置于所述第一密封腔体的外壁，用于测量所述第一密封腔体中的压力；所述熔盐蒸馏设备包括一密封蒸馏腔体、一蒸发器、一第一电加热器、一第二电加热器和一冷凝器；所述密封蒸馏腔体设有一第一进口、一第二出口、一第二排气口和一排气管；所述蒸发器、所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述冷凝器均设于所述密封蒸馏腔体内部；所述蒸发器、所述冷凝器和所述排气管依次连接；所述排气管相悖于所述冷凝器的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二排气口延伸至所述熔盐蒸馏设备的外部；所述第一电加热器用于加热所述蒸发器；所述第二电加热器用于加热所述冷凝器；所述熔盐收集设备包括第二密封腔体；所述第二密封腔体还包括一第二进口；所述熔盐输送管道的一端通过所述第一密封腔体的第一出口延伸至所述第一熔盐提桶的底部，另一端通过所述密封蒸馏腔体的第一进口延伸至所述蒸发器；所述熔盐收集管道的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二出口延伸至所述冷凝器的底部，另一端通过所述第二密封腔体的第二进口延伸至所述第二密封腔体的内部。本专利技术中，所述熔盐蒸馏设备处理的熔盐为能够得到熔融态的熔盐(即为分解温度高于沸点温度的熔盐)，例如氟化物熔盐和/或氯化物熔盐。较佳地，所述熔盐蒸馏设备中熔盐的工作状态为液态和气态。本专利技术中，所述熔盐储存设备为本领域常规熔盐储存设备。在熔盐储存设备中，调节所述熔盐储存设备的内部气压，使所述熔盐储存设备内部和所述熔盐蒸馏设备内部之间形成气压差，将所述熔盐储存设备内部的熔盐输送至所述蒸发器，并通过监控所述进气流量计和所述压力测量设备，控制熔盐输送速率，进而实现熔盐匀速、定量的进料。较佳地，所述熔盐储存设备还包括一第一称重单元；所述第一称重单元设于所述第一密封腔体内部。更佳地，所述第一熔盐提桶通过一第一吊杆与设在所述第一熔盐提桶上方的所述第一称重单元连接。较佳地，所述进气口与外部的供气系统连接，所述第一排气口与外部真空系统连接。较佳地，所述供气系统用于向所述熔盐储存设备通入惰性气体。其中，所述惰性气体是指在设备使用过程中，不会与物料发生反应的气体，不限于常规所指的稀有气体，例如可以是氮气。较佳地，所述第一密封腔体的内部设有若干红外反射层；所述第一称重单元设于所述红外反射层上方，所述第一熔盐提桶设于所述红外反射层下方。所述红外反射层用于阻隔第一熔盐提桶内高温熔盐的热辐射。较佳地，多个所述红外反射层贴设在所述第一密封腔体的侧面内壁；多个所述红外反射层还套设在所述第一吊杆上。较佳地，所述第一密封腔体顶部加设有一第一真空保护罩，将所述第一称重单元放置在所述第一真空保护罩内部。较佳地，所述压力测量设备可以随时测量整个第一密封腔体内部压力，便于更佳精确调整内部压力，保证所述第一密封腔体内部与熔盐蒸馏设备内部间的气压差保持在103-105Pa。较佳地，所述熔盐储存设备还设有一热电偶，用于测量所述第一密封腔体内部的熔盐温度。本专利技术中，在真空环境下，加热所述熔盐蒸馏设备中的所述蒸发器至熔盐的蒸发温度，产生熔盐蒸汽；所述熔盐蒸汽在所述冷凝器中进行冷凝，形成液态熔盐，进行收集。较佳地，所述蒸发器、所述冷凝器和所述排气管依次连接组成一内层密封结构。较佳地，所述蒸发器包括一蒸发体，所述蒸发体的蒸发面为阶梯状，用于增大熔盐蒸馏处理的表面积，提高熔盐蒸馏处理效率。较佳地，至少一陶瓷材质的保护支架套设于所述蒸发器外，所述第一加热器环绕于所述保护支架上。较佳地，所述第二电加热器环绕于所述冷凝器外围。较佳地，所述蒸发器内设置有至少一个热电偶。较佳地，所述冷凝器包括若干个的隔板；所述隔板设置于所述冷凝器的内部并将所述冷凝器划分为若干个冷凝部；所述隔板的面积小于所述冷凝器的横截面。较佳地，所述隔板与冷凝器之间形成的缺口，相邻隔板之间的缺口位置相反，在所述冷凝器内形成“S”型走向的气体通道。较佳地，与所述冷凝器的底部相连接的隔板上靠近所述冷凝器底部的一端均设有通孔。通过所述熔盐收集管道收集纯化后的熔盐时，若干个所述冷凝部中冷凝下来的液体熔盐可通过所述通孔汇聚至所述熔盐收集管道口。更佳地，所述若干个隔板互相平行地设置于所述冷凝器的内部。较佳地，所述冷凝器内设置有至少一个热电偶。较佳地，所述第二排气口与外部真空系统连接。本专利技术中，所述熔盐收集设备为本领域常规熔盐收集设备。较佳地，所述熔盐收集设备还包括一第二称重单元和一第二熔盐提桶，所述第二称重单元与所述第二熔盐提桶均设于所述第二密封腔体内部；所述第二熔盐提桶通过一第二吊杆与设在所述第二熔盐提桶上方的所述第二称重单元连接；所述第二熔盐提桶用于收集纯化后的熔盐。较佳地，所述第一熔盐提桶的容量与所述第二熔盐提桶的容量相等。较佳地，所述第二密封腔体顶部加设有一第二真空保护罩，将所述第二称重单元放置在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔盐蒸馏纯化设备，其特征在于，其包括一熔盐储存设备、一熔盐蒸馏设备、一熔盐收集设备、一熔盐输送管道和一熔盐收集管道；/n所述熔盐储存设备包括一第一密封腔体、一进气流量计、一压力测量设备、一加热设备和一第一熔盐提桶；所述第一熔盐提桶和所述加热设备均设置于所述第一密封腔体的内部；所述加热设备用于加热所述第一熔盐提桶；所述第一密封腔体设有一进气口、一第一排气口和一第一出口；所述进气流量计设置于所述进气口的端部；所述压力测量设备设置于所述第一密封腔体的外壁，用于测量所述第一密封腔体中的压力；/n所述熔盐蒸馏设备包括一密封蒸馏腔体、一蒸发器、一第一电加热器、一第二电加热器和一冷凝器；所述密封蒸馏腔体设有一第一进口、一第二出口、一第二排气口和一排气管；所述蒸发器、所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述冷凝器均设于所述密封蒸馏腔体内部；所述蒸发器、所述冷凝器和所述排气管依次连接；所述排气管相悖于所述冷凝器的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二排气口延伸至所述熔盐蒸馏设备的外部；所述第一电加热器用于加热所述蒸发器；所述第二电加热器用于加热所述冷凝器；/n所述熔盐收集设备包括第二密封腔体；所述第二密封腔体还包括一第二进口；/n所述熔盐输送管道的一端通过所述第一密封腔体的第一出口延伸至所述第一熔盐提桶的底部，另一端通过所述密封蒸馏腔体的第一进口延伸至所述蒸发器；/n所述熔盐收集管道的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二出口延伸至所述冷凝器的底部，另一端通过所述第二密封腔体的第二进口延伸至所述第二密封腔体的内部。/n...

【技术特征摘要】
1.一种熔盐蒸馏纯化设备，其特征在于，其包括一熔盐储存设备、一熔盐蒸馏设备、一熔盐收集设备、一熔盐输送管道和一熔盐收集管道；
所述熔盐储存设备包括一第一密封腔体、一进气流量计、一压力测量设备、一加热设备和一第一熔盐提桶；所述第一熔盐提桶和所述加热设备均设置于所述第一密封腔体的内部；所述加热设备用于加热所述第一熔盐提桶；所述第一密封腔体设有一进气口、一第一排气口和一第一出口；所述进气流量计设置于所述进气口的端部；所述压力测量设备设置于所述第一密封腔体的外壁，用于测量所述第一密封腔体中的压力；
所述熔盐蒸馏设备包括一密封蒸馏腔体、一蒸发器、一第一电加热器、一第二电加热器和一冷凝器；所述密封蒸馏腔体设有一第一进口、一第二出口、一第二排气口和一排气管；所述蒸发器、所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述冷凝器均设于所述密封蒸馏腔体内部；所述蒸发器、所述冷凝器和所述排气管依次连接；所述排气管相悖于所述冷凝器的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二排气口延伸至所述熔盐蒸馏设备的外部；所述第一电加热器用于加热所述蒸发器；所述第二电加热器用于加热所述冷凝器；
所述熔盐收集设备包括第二密封腔体；所述第二密封腔体还包括一第二进口；
所述熔盐输送管道的一端通过所述第一密封腔体的第一出口延伸至所述第一熔盐提桶的底部，另一端通过所述密封蒸馏腔体的第一进口延伸至所述蒸发器；
所述熔盐收集管道的一端通过所述密封蒸馏腔体的第二出口延伸至所述冷凝器的底部，另一端通过所述第二密封腔体的第二进口延伸至所述第二密封腔体的内部。


2.如权利要求1所述的熔盐蒸馏纯化设备，其特征在于，所述熔盐储存设备还包括一第一称重单元；所述第一称重单元设于所述第一密封腔体内部；
所述第一熔盐提桶通过一第一吊杆与设在所述第一熔盐提桶上方的所述第一称重单元连接；
所述进气口与外部的供气系统连接，所述第一排气口与外部真空系统连接；
所述供气系统用于向所述熔盐储存设备通入惰性气体；
所述第一密封腔体的内部设有若干红外反射层；所述第一称重单元设于所述红外反射层上方，所述第一熔盐提桶设于所述红外反射层下方；
多个所述红外反射层贴设在所述第一密封腔体的侧面内壁；多个所述红外反射层还套设在所述第一吊杆上；
所述第一密封腔体顶部加设有一第一真空保护罩，将所述第一称重单元放置在所述第一真空保护罩内部；
所述压力测量设备随时测量整个第一密封腔体内部压力，调整所述第一密封腔体内部与熔盐蒸馏设备内部间的气压差保持在103-105Pa；
所述熔盐储存设备还设有一热电偶。


3.如权利要求1所述的熔盐蒸馏纯化设备，所述蒸发器包括一蒸发体，所述蒸发体的蒸发面为阶梯状。


4.如权利要求1所述的熔盐蒸馏纯化设备，所述冷凝器包括若干个的隔板；所述隔板设置于所述冷凝器的内部并将所述冷凝器划分为若...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦强，付海英，耿俊霞，罗艳，许璐，李晴暖，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31