一种碳-14同位素的分离装置及分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于同位素的分离提纯技术领域，具体公开了一种碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳
‑
14同位素的分离装置及分离方法


[0001]本专利技术属于同位素的分离提纯
，具体涉及一种碳
‑
14同位素的分离装置及分离方法。

技术介绍

[0002]作为放射性同位素，
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C同位素是一种常用的来源示踪指标，可应用于幽门螺旋杆菌(Hp)检测，药物的ADME（吸收，分布，代谢与排泄）研究，以及其他环境探测等领域，具有广泛的用途。
[0003]目前，
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C的主要通过反应堆辐照AlN粉末靶材的方式来进行生产。如在2013年发表于《中国原子能科学研究院年报》中的一篇名称为“利用中国先进研究堆辐照高纯AlN制备
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C源材料技术研究”的文献；但该种方式产能一般不大，分离提纯难，成本很高。造成市场上经常出现短缺，进而导致
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C同位素的价格居高不下。
[0004]为此，申请号为CN202010190466.8的中国专利公开了一种从核电站废弃物中分离纯化
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C同位素的方法，该方法需要使用碳酸盐为原料，加酸生成CO2的形式，然后对对含
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C的CO2气体进行纯化和分离，分离的方法为将
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CO2粗品依次在
‑
20至0
o
C、
‑
78.5至
‑
170
o
C进行两级冷凝后再依次经
‑
77至0
o
C蒸发、
‑<br/>78.5至
‑
170
o
C凝华得纯品
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CO2；再将所得纯品
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CO2蒸发后送入交换塔，
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CO2与来自交换塔塔顶的液相
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CO2在交换塔中实现交换；
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CO2从交换塔塔底排出后进入解析塔解析后即得超纯品
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CO2。但是由于同位素性质相近，分离因子较小，需要通过多级塔进行级联，专利中均通过气相级联的方式进行同位素分离，需要在塔底对气体进行分离，在塔顶重新吸收，由于塔底进行分离需要加热，同时塔顶重新吸收需要冷却，会造成能耗的上升。
[0005]针对现有技术的缺点，目前尚没有解决方案。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种碳
‑
14同位素的分离装置，能够克服现有技术的上述不足。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种碳
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14同位素的分离装置，包括若干级操作塔，每一级所述操作塔均包括交换塔、气液分离装置和分解釜，其中所述气液分离装置通过气体管道一和液体管道一与该级交换塔的塔底连接，每一级的气液分离装置与该级的分解釜连接，且气液分离装置位于所述分解釜的上方，所述交换塔内填充有催化填料，其中每一级交换塔内均装有吸收剂，其中某一级交换塔内通入有含有
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C的CO2原料；最后一级之前的每一级所述交换塔的塔底均通过级间输送泵与下一级所述交换塔的塔顶连接，最后一级交换塔的塔底与
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CO2收集装置连接，除第一级之外的每一级所述交换塔的塔顶均通过气体管道二与上一级所述交换塔的塔底连接，第一级所述分解釜的釜底通过液体输送泵与第一级交换塔的塔顶连接，第一级之外的其他级所述分解釜的釜底均
通过液体管道二与第一级所述分解釜连接。
[0008]进一步的：每一级交换塔内的吸收剂为有机碱性化合物或者含有有机碱性化合物的溶液。
[0009]进一步的：所述有机碱为伯胺、仲胺、叔胺或者含氮芳环。
[0010]进一步的：所述的催化填料为金属或者金属氧化物、合金或者合金氧化物、高分子材料和无机材料中的一种或者多种。
[0011]本专利技术还公开了一种利用碳
‑
14同位素的分离装置分离出碳
‑
14同位素的分离方法，包括如下步骤：S1：先向每一级的交换塔内均投入吸收剂，并向其中一级交换塔内通入有含有
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C的CO2原料，其中CO2通过前面的各级交换塔进入第一级交换塔内，与第一级交换塔内的吸收剂发生反应，反应式为R(l)+CO2(g)=R
‑
CO2(l)，其中l表示液体，g表示气体；S2：反应后的溶液在第一级交换塔的塔底分为两路，一路通过级间输送泵输送到下一级交换塔内，另外一路通过气液分离装置进入分解釜内，在分解釜内重新分解成
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CO2气体和吸收剂，反应式为R
‑
CO2(l)=R(l)+CO2(g)，其中CO2气体再次加入该级交换塔的塔底，吸收剂则通过液体输送泵输送到该级交换塔内用于吸收CO2，如果第一级交换塔和通入气体原料的交换塔之间没有其他级交换塔，则执行S4，如果第一级交换塔和通入气体原料的交换塔之间有其他级交换塔，则执行S3；S3：从第二级交换塔开始直至通入气体原料的交换塔之间每级交换塔内的溶液同样分为两路，一路继续通过级间输送泵输送到下一级交换塔内，另外一路通过该级气液分离装置进入该级分解釜内，在分解釜内分离出吸收剂后通过该级分解釜进入第一级分解釜内，分离出CO2气体再次加入该级交换塔的塔底，通过该级塔顶进入前一级交换塔塔底，直至步骤S4；S4：当从通入气体原料所在级交换塔前一级交换塔中的溶液进入通入气体原料所在级交换塔后，
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CO2和R
‑
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CO2(l)在催化填料的催化下进行同位素离子交换，交换反应如下：R
‑
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CO2(l)+
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CO
2 (g)=R
‑
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CO2(l)+
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CO2(g)，在通入气体原料所在级交换塔至最后一级交换塔之间的每级交换塔内的溶液均分为两路，一路继续通过级间输送泵输送到下一级交换塔内，另外一路通过该级气液分离装置进入该级分解釜内，在分解釜内分离出的CO2进入该级交换塔的塔底，并从该级交换塔塔顶进入前一级交换塔塔底；S5：进入最后一级的R
‑
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CO2溶液和R
‑
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CO2全部通过气液分离装置进入分解釜内，在交换塔内发生分解，反应式为：R
‑
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CO2(l)=R(l)+
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CO2(g)、R
‑
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CO2(l)=R(l)+
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CO2(g)，其中
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CO2通过最后一级交换塔进入前一级交换塔的底部，
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CO2则从最后一级交换塔进入
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CO2收集装置，分离出吸收剂后通过该级分解釜进入第一级分解釜内。
[0012]其中：向其中一级交换塔内通入有含有
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C的CO2原料的速率为0.001L/h至10000L/h,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳
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14同位素的分离装置，其特征在于，包括若干级操作塔，每一级所述操作塔均包括交换塔、气液分离装置和分解釜，其中所述气液分离装置通过气体管道一和液体管道一与该级交换塔的塔底连接，每一级的气液分离装置与该级的分解釜连接，且气液分离装置位于所述分解釜的上方，所述交换塔内填充有催化填料，其中每一级交换塔内均装有吸收剂，其中某一级交换塔内通入有含有
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C的CO2原料；最后一级之前的每一级所述交换塔的塔底均通过级间输送泵与下一级所述交换塔的塔顶连接，最后一级交换塔的塔底与
14
CO2收集装置连接，除第一级之外的每一级所述交换塔的塔顶均通过气体管道二与上一级所述交换塔的塔底连接，第一级所述分解釜的釜底通过液体输送泵与第一级交换塔的塔顶连接，第一级之外的其他级所述分解釜的釜底均通过液体管道二与第一级所述分解釜连接。2.根据权利要求1所述的一种碳
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14同位素的分离装置，其特征在于：每一级交换塔内的吸收剂为有机碱性化合物或者含有有机碱性化合物的溶液。3.根据权利要求2所述的一种碳
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14同位素的分离装置，其特征在于：所述有机碱为伯胺、仲胺、叔胺或者含氮芳环。4.根据权利要求3所述的一种碳
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14同位素的分离装置，其特征在于：所述的催化填料为金属或者金属氧化物、合金或者合金氧化物、高分子材料和无机材料中的一种或者多种。5.利用权利要求4所述的一种碳
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14同位素的分离装置分离出碳
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14同位素的分离方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：先向每一级的交换塔内均投入吸收剂，并向其中一级交换塔内通入有含有
14
C的CO2原料，其中CO2通过前面的各级交换塔进入第一级交换塔内，与第一级交换塔内的吸收剂发生反应，反应式为R(l)+CO2(g)=R
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CO2(l)，其中l表示液体，g表示气体；S2：反应后的溶液在第一级交换塔的塔底分为两路，一路通过级间输送泵输送到下一级交换塔内，另外一路通过气液分离装置进入分解釜内，在分解釜内重新分解成
12
CO2气体和吸收剂，反应式为R
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CO2(l)=R(l)+CO2(g)，其中CO2气体再次加入该级交换塔的塔底，吸收剂则通过液体输送泵输送到该级交换塔内用于吸收CO2，如果第一级交换塔和通入气体原料的交换塔之间没有其他级交换塔，则执行S4，如果第一级交换塔和通入气体原料的交换塔之间有其他级交换塔，则执行S3；S3：从第二级交换塔开始直至通入气体原料的交换塔之间每级交换塔内的溶液同样分为两...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂媛，邹正宇，尚宪和，张鹏，李昌达，郑奕，沈沄，李世生，熊小红，郭玮，徐志红，陈伟，高云虎，
申请(专利权)人：中核核电运行管理有限公司，
类型：发明
国别省市：