稳定同位素浓缩方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种稳定同位素浓缩方法，该稳定同位素浓缩方法能够在不加长启动时间的情况下降低设备成本和动力，并且能够实现高效的浓缩。本发明专利技术提供一种稳定同位素浓缩方法，该稳定同位素浓缩方法为使用级联连接的多个蒸馏塔(第1塔～第m塔；m为2以上的整数)且分离稳定同位素的方法，从第(n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定同位素浓缩方法


[0001]本专利技术涉及稳定同位素浓缩方法。

技术介绍

[0002]作为分离自然界中仅存在极少量的稳定同位素的方法，已知热扩散分离、离心力分离、激光分离、化学交换分离、蒸馏分离等分离方法。在这些分离方法中，由于蒸馏分离面向轻元素的大量生产，因此例如作为工业氧的稳定同位素分离方法，采用水的蒸馏分离或氧的蒸馏分离。
[0003]作为利用蒸馏的稳定同位素的分离方法的特征，由于分离系数非常接近1，因此为了得到高浓度的稳定同位素，需要几千左右的理论级数。然而，由于蒸馏塔的高度有限制，因此需要将蒸馏塔分割成多个蒸馏塔并将分割后的这些多个蒸馏塔串联连接(以下，还称为“级联连接”)。另外，由于稳定同位素的天然存在比小，因此相对于原料的进料量，产品量非常小。
[0004]因此，在串联连接的多个蒸馏塔中，供应原料的塔的塔径最大，随着靠近回收部/浓缩部的末端，塔内的产品的浓度变高，因此能够减小塔径(还称为“步进级联”)。由此，不仅削减了设备成本，而且减少了持液量，因此还有助于缩短启动时间。另一方面，为了减小塔径，需要在减小塔径的塔中分别设置冷凝器和再沸器，冷凝器和再沸器的数量的增加会产生动力的增加。
[0005]但是，为了连接多个蒸馏塔，通常从第n个蒸馏塔的塔底向下一塔(第n+1个蒸馏塔)的塔顶供给液体，从第n个蒸馏塔的塔顶向前一塔(第n
‑
1个蒸馏塔)的塔底供给气体。另一方面，在专利文献1中，在连接多个蒸馏塔时，从第n个蒸馏塔的塔底向下一塔(第n+1个蒸馏塔)的塔顶供给气体，从第n个蒸馏塔的塔顶向前一塔(第n
‑
1个蒸馏塔)的塔底供给液体。
[0006]专利文献1：日本专利第5132822号公报
[0007]如上所述，在同位素分离中，将非常长的蒸馏塔分割成多个蒸馏塔，并将它们串联连接进行分离，但是通过在各塔中准备冷凝器和再沸器而能够提高浓度，并且通过减小塔径而能够在不过度增加所需动力的情况下缩短启动时间。为了降低所需动力，除了在各塔中降低用于产生上升气体的再沸器和用于产生下降液体的冷凝器的运转动力之外，还需要确保为了连接各塔而所需的原料的流量。如果该连接流量过大，则冷凝器和再沸器的消耗能量会增加，并且管道会变大，因此设备成本也会增加。另一方面，如果连接流量不足，则在各蒸馏塔之间产生浓度差，无法高效地进行浓缩。

技术实现思路

[0008]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其课题是提供一种稳定同位素浓缩方法，所述稳定同位素浓缩方法能够在不加长起动时间的情况下降低设备成本和动力，并且能够实现高效的浓缩。
[0009]为了实现上述课题，本专利技术采用以下构成。
[0010][1]一种稳定同位素浓缩方法，所述稳定同位素浓缩方法为使用级联连接的多个蒸馏塔(第1塔～第m塔；m为2以上的整数)且分离稳定同位素的方法，
[0011]从第(n
‑
1)塔的靠近塔底的位置向第n塔(1<n≤m)的靠近塔顶的位置供给气体及液体中的一种，从所述第n塔的靠近塔顶的位置向所述第(n
‑
1)塔的靠近塔底的位置返送气体及液体中的另一种，
[0012]在各蒸馏塔中，将在塔内上升的气体的流量设为第一流量，将从前一塔或下一塔供给的气体或液体的流量设为第二流量时，将第二流量设为第一流量的4体积％以上。
[0013][2]根据前项[1]所述的稳定同位素浓缩方法，其中，
[0014]所述稳定同位素为
18
O,
[0015]将所述第二流量设为所述第一流量的4体积％以上。
[0016]根据本专利技术的稳定同位素浓缩方法，能够在不加长起动时间的情况下降低设备成本和动力，并且能够实现高效的浓缩。
附图说明
[0017]图1是表示可应用于本专利技术的实施方式所涉及的稳定同位素浓缩方法的稳定同位素浓缩装置构成的系统图。
[0018]图2是用于验证本专利技术的效果的图表。
[0019]图3是用于验证本专利技术的效果的图表。
[0020]图4是用于验证本专利技术的效果的图表。
[0021]图5是用于验证本专利技术的效果的图表。
[0022]图6是用于验证本专利技术的效果的图表。
[0023]图7是用于验证本专利技术的效果的图表。
具体实施方式
[0024]下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。
[0025]此外，为了便于理解特征，在以下说明中使用的附图中为了方便起见有时候放大表示作为特征的部分，各构成要素的尺寸比率等并不一定与实际相同
[0026]<稳定同位素浓缩装置>
[0027]图1是表示可应用于本专利技术的实施方式所涉及的稳定同位素浓缩方法的稳定同位素浓缩装置构成的系统图。
[0028]本实施方式的稳定同位素浓缩装置300具备：通过级联连接13座蒸馏塔1～13而成的蒸馏塔组、同位素扰频器25、13座冷凝器21、13座再沸器22、原料供给线路30、产品导出线路31、同位素浓缩气体提取线路36和同位素浓缩气体返送线路37。本实施方式的稳定同位素浓缩装置300是将包含原料化合物中含有的任意稳定同位素元素的稳定同位素化合物(以下，有时还简称为“稳定同位素”)成分浓缩为高浓度的装置。
[0029]另外，稳定同位素浓缩装置300在各蒸馏塔之间分别具备从前一塔向下一塔供给原料的供给线路34和从下一塔向前一塔返送原料的返送线路35。在供给线路34上分别设置有开闭阀23。在返送线路35上分别设置有开闭阀24。
[0030]下面，将从蒸馏塔组的上游侧末端起的第n个蒸馏塔称为第n蒸馏塔。
[0031]此外，在图1中，从纸面的情况考虑，只图示了第1～第13蒸馏塔1～13中被供给高纯度原料化合物(以下，有时简称为“原料”)的第1蒸馏塔1和第9～第13蒸馏塔9～13。
[0032]第1～第13蒸馏塔1～13按照被供给原料的第1蒸馏塔1、第2蒸馏塔2、第3蒸馏塔3、第4蒸馏塔4、第5蒸馏塔5、第6蒸馏塔6、第7蒸馏塔7、第8蒸馏塔8、第9蒸馏塔9、第10蒸馏塔10、第11蒸馏塔11、第12蒸馏塔12和第13蒸馏塔13(蒸馏塔组的下游侧末端的蒸馏塔)的顺序被级联连接。
[0033]关于第1～第13蒸馏塔1～13，通过对包含稳定同位素元素的稳定同位素化合物进行蒸馏(进行蒸馏级联工艺)，从而在塔顶侧浓缩沸点低的轻成分的稳定同位素化合物，在塔底侧浓缩沸点高的重成分的稳定同位素化合物。
[0034]由于在第1～第13蒸馏塔1～13中被供给原料的第1蒸馏塔1的蒸馏负荷最大，因此塔径最大。另外，通常由于重成分的稳定同位素的存在比小，因此蒸馏负荷从第1蒸馏塔1起由上游侧末端向下游侧末端逐渐变小(塔径变小)。
[0035]此外，在第1～第13蒸馏塔1～13内分别设置有精馏(塔板)段、规则填充材或不规则填充材等(均未图示)。
[0036]供给线路34的一端连接到第(n...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种稳定同位素浓缩方法，所述稳定同位素浓缩方法为使用级联连接的多个蒸馏塔且分离稳定同位素的方法，其中，所述多个蒸馏塔包括第1塔～第m塔，m为2以上的整数，从第(n
‑
1)塔的靠近塔底的位置向第n塔的靠近塔顶的位置供给气体及液体中的一种，从所述第n塔的靠近塔顶的位置向所述第(n
‑
1)塔的靠近塔底的位置返送气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：神边贵史，五十岚健大，木原均，
申请(专利权)人：大阳日酸株式会社，
类型：发明
国别省市：