一种硼-10酸制备系统技术方案

本实用新型专利技术要解决的技术问题是提供一种硼

【技术实现步骤摘要】
一种硼
‑
10酸制备系统


[0001]本技术涉及硼
‑
10酸的装置系统领域，尤其涉及一种硼
‑
10酸制备系统。

技术介绍

[0002]硼
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10具有很强的防辐射和吸收中子的功能，在核能、国防工业领域具有广泛的用途，尤其以硼
‑
10可用于反应堆的中子吸收剂或屏蔽材料著称。在核能领域，对硼
‑
10酸的需求量越来越大，质量要求也越来越高。目前，世界上仅有少数发达国家掌握了硼
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10酸的产业化技术。由于硼
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10酸的进口价格昂贵而国内硼
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10酸产量严重不足（国内目前所采用的多为天然硼，而天然硼中硼
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10的天然丰度仅为19.2%），严重制约了我国核能工业的发展及后续的处理问题。因此，对硼
‑
10酸的制备研究对于该领域的发展具有重要的意义。
[0003]现在制备硼
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10酸主要是通过三氟化硼水解制备，三氟化硼通常是气体状态，将气态下的三氟化硼通入反应设备内液体中进行水解反应。常用的反应设备为反应釜，如公告号CN105964205B公开的一种反应釜，包括釜体、搅拌组件、鼓气混合组件及物料过滤组件。釜体的两端分别设置有上封头及下封头；搅拌组件包括安装架、搅拌电机、搅拌轴及搅拌桨。鼓气混合组件包括抽气管体、鼓气泵体、送气管体、固定架及鼓气板体，抽气管体分别与上封头及鼓气泵连通。将气体加入反应液内通过搅拌进行反应，然而气体三氟化硼与液体反应效率低，还未完成反应，气体从液体中溢出，导致硼
‑
10酸的收率低，且温度不容易控制，导致副反应较多。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是提供一种硼
‑
10酸制备系统，通过气体再分布器、搅拌桨以及填料层能够提高三氟化硼与液体的传质效率，避免三氟化硼快速从液体中溢出，提高硼
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10酸的收率。
[0005]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种硼
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10酸制备系统，包括至少一个反应釜，所述反应釜内中间位置设有冷却盘管，所述冷却盘管内设有填料层；
[0007]所述反应釜内底部位置设有气体再分布器，所述填料层与气体再分布器之间设有能驱动旋转的搅拌桨；
[0008]所述反应釜的外部设有连通所述气体再分布器的进气管，所述反应釜的顶部设有出气口和进液口，所述反应釜的底部设有出料口。
[0009]进一步的，所述反应釜的数量为3
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5个，所有反应釜的进气管和出气口按着气体的流动方向依次串联为一体。
[0010]进一步的，所述填料层底部设有圆形的网状支撑板，所述网状支撑板的圆周边设有锥形挡板，所述锥形挡板的底边与所述反应釜的内壁连接。
[0011]进一步的，反应釜顶部设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有延伸至反应釜内的搅拌杆，所述搅拌杆贯穿所述填料层并与所述搅拌桨固定连接，所述搅拌杆上固定
有倒锥形的导流罩，所述导流罩位于填料层与搅拌桨之间。
[0012]进一步的，所述气体再分布器为多孔莲蓬状或密孔花盘状。
[0013]进一步的，所述填料层为拉西环填料、矩鞍环填料、共轭环填料、海尔环填料或者纳特环填料，填料层底部处于反应釜内持液高度的1/3处，填料层上层高度与液面持平。
[0014]进一步的，所述反应釜的外壁设有保温夹套，所述保温夹套内流动有循环保温介质。
[0015]本技术与现有技术相比所取得的有益效果如下：
[0016]（1）三氟化硼原料气体通过气体再分布器鼓泡进入反应釜内与液体反应，搅拌桨的桨叶会进一步将气泡碎化，使碎化的气泡均匀进入填料层内进一步充分反应，填料层能够缓冲气体的上升速度，提高气体与液体的传质效率，冷却盘管位于填料层的外部，能够有效控制反应温度，维持温度为10℃～35℃；
[0017]本技术通过改进的进料和反应方式能够极大提高传质与传热效率，降低了由气体原料的易逸出性、反应温度不易控制所导致的副产物多的问题，提高了产品收率与品质；
[0018]（2）本技术通过反应釜多级串联，可实现反应的连续化生产，反应过程简单便捷，反应条件温和，后处理步骤简单，解决了传统反应设备中反应周期长、批次质量稳定性差的缺陷，所得产品质量稳定，监测20批产品，收率在87.17%
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92.55%之间；
[0019]（3）锥形挡板与导流罩配合，使气泡进入填料层内的填料区域，促进传质，且方便冷却盘管吸收反应热，避免产生过多的副产物；
[0020]（4）本技术设备成本低，在三氟化硼
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10参与的反应中具有极高的应用优势与市场前景，在该类反应领域具有重要的实际应用价值。
附图说明
[0021]图1为本技术所述反应釜内部结构示意图；
[0022]图2为本技术所述硼
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10酸制备系统整体示意图；
[0023]图3为本技术所述网状支撑板俯视图；
[0024]图中：1、冷却盘管，2、填料层，3、气体再分布器，4、搅拌桨，5、出气口，6、进液口，7、出料口，8、网状支撑板，9、锥形挡板，10、驱动电机，11、导流罩，12、进气管。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]在技术的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。
[0027]如图1
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3所示，本技术公开一种硼
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10酸制备系统，包括至少一个反应釜，每个反应釜内设有冷却盘管1、填料层2、气体再分布器3和搅拌桨4等结构，反应釜的内腔为圆筒形，在反应釜的顶部设有出气口5和进液口6，在反应釜的底部设有出料口7，反应釜的外壁设有保温夹套，所述保温夹套内流动有循环保温介质。在本实施例中，填料层2选用拉西环填料，填料层2为圆柱形，填料层2的底部设置有圆形的网状支撑板8，在网状支撑板8的圆周边加工有锥形挡板9，使锥形挡板9的底边与反应釜的内壁固定连接，使填料层2整体在反应釜内中间位置。冷却盘管1套设在填料层2的外壁，并保证与反应釜内壁具有一定的间隙，冷却盘管1的进口与出口延伸至反应釜的外部循环通入冷却水。冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼
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10酸制备系统，包括至少一个反应釜，其特征在于，所述反应釜内中间位置设有冷却盘管，所述冷却盘管内设有填料层；所述反应釜内底部位置设有气体再分布器，所述填料层与气体再分布器之间设有能驱动旋转的搅拌桨；所述反应釜的外部设有连通所述气体再分布器的进气管，所述反应釜的顶部设有出气口和进液口，所述反应釜的底部设有出料口。2.根据权利要求1所述的硼
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10酸制备系统，其特征在于，所述反应釜的数量为3
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5个，所有反应釜的进气管和出气口按着气体的流动方向依次串联为一体。3.根据权利要求1所述的硼
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10酸制备系统，其特征在于，所述填料层底部设有圆形的网状支撑板，所述网状支撑板的圆周边设有锥形挡板，所述锥形挡板的底边与所述反应釜的内壁连接。4.根据权利要求3所述的硼
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓磊，孙国新，蒋绪川，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：新型
国别省市：