一种碳的同位素的精馏系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种碳的同位素的精馏系统，该精馏系统多个精馏塔、若干条传料通道、若干个输送泵和至少一个同位素转换器，精馏塔设有用于实现精馏的安装腔、用于原料气体进入安装腔的进料口、用于安装腔排出产品的排料口和用于安装腔排出废气的排气口；各精馏塔之间通过传料通道依次串联连通，传料通道连通前一精馏塔的排料口与后一精馏塔的进料口；输送泵配置于传料通路中，以将传料通路中的产品泵送至后一精馏塔中。至少在连通最后两个精馏塔的传料通道中设有同位素转换器。本发明专利技术实施例中的精馏系统通过在传料通道中配置同位素转换器，进一步提升产品的

【技术实现步骤摘要】
一种碳的同位素的精馏系统


[0001]本专利技术涉及同位素的浓缩
，具体涉及一种碳的同位素的精馏系统。

技术介绍

[0002]含碳化合物中，碳元素以稳定同位素
12
C(碳
‑
12)、
13
C(碳
‑
13)和具有放射性的
14
C(碳
‑
14)存在于自然界中。其中，高丰度的
13
C在现代社会各行各业的应用愈发广泛。
[0003]在相关技术中，高丰度的
13
C的生产方法有化学交换法、热扩散法、气体扩散法、激光法和低温精馏法，其中，工业生产领域广泛采用低温精馏法。
[0004]低温精馏法中通过设置多个依次串联的精馏塔对原料气体逐级精馏，以最终得到满足丰度要求的浓缩产品。由于各精馏塔中所获得的产品的丰度不同，为实现各精馏塔进一步提纯，各精馏塔内的压力不同，对工艺过程的控制和精馏塔的制造标准提出了更高的要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例期望提供一种能够减小各精馏塔之间压力差的碳的同位素的精馏系统。
[0006]为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0007]本专利技术实施例提供一种碳的同位素的精馏系统，精馏系统包括：
[0008]多个精馏塔，所述精馏塔设有用于实现精馏的安装腔、用于原料气体进入所述安装腔的进料口、用于所述安装腔排出产品的排料口和用于所述安装腔排出废气的排气口；
[0009]若干条传料通道，各所述精馏塔之间通过传料通道依次串联连通，所述传料通道连通前一所述精馏塔的所述排料口与后一所述精馏塔的所述进料口；
[0010]若干个输送泵，所述输送泵配置于所述传料通路中，以将所述传料通路中的产品泵送至后一所述精馏塔中。
[0011]至少一个同位素转换器，至少在连通最后两个所述精馏塔的所述传料通道中设有所述同位素转换器。
[0012]一些实施例中，所述精馏系统包括排气通道，所述排气通道连通各所述精馏塔的所述排气口。
[0013]一些实施例中，所述精馏系统包括暂存罐，所述暂存罐中设有储气腔，所述排气通道连通各所述精馏塔的所述排气口与所述储气腔。
[0014]一些实施例中，所述排气口位于所述安装腔的顶部，所述进料口设于所述安装腔的中部。
[0015]一些实施例中，相邻两所述精馏塔之间的所述传料通路中设有第一流量控制器，所述第一流量控制器位于所述输送泵沿物料输送方向的下游。
[0016]一些实施例中，相邻两所述精馏塔之间的所述传料通路中设有第二流量控制器，所述第二流量控制器位于所述输送泵沿物料输送方向的上游。
[0017]一些实施例中，所述同位素转换器与所述传料通道对应配置。
[0018]一些实施例中，所述输送泵为低温液体泵且设有活性炭。
[0019]一些实施例中，所述同位素转换器设于所述输送泵沿所述传料通道中物料输送方向的上游。
[0020]一些实施例中，所述同位素转换器与所述排料口之间的所述传料通路中设有第二流量控制器。
[0021]本专利技术实施例中的精馏系统，通过传料通道将多个精馏塔连通以实现各精馏塔之间逐个进行精馏作业，以不断提高各精馏塔所输出的含有
13
C的产品的丰度，以使其最终得到产品的
13
C丰度满足需求。通过在传料通道中配置同位素转换器，能够提高对
13
C和
12
C的分离效果，进一步提升产品的
13
C的丰度。通过在传料通道中配置输送泵，通过输送泵提供物质在传料通道中输送所需要的部分或者全部压力，并可以通过输送泵调节驱动压力大小，从而能够有效降低甚至消除由于精馏作业所导致的各精馏塔之间的压力差，降低了各精馏塔之间压力互相干扰的几率，同时，可以通过输送泵主动调节精馏塔内的压力以起到调节生产速率的目的。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一实施例中精馏系统的示意图，其中，精馏塔的数目为三个；
[0023]图2为本专利技术另一实施例中精馏系统的示意图，其中，精馏塔的数目为三个；
[0024]图3为本专利技术另一实施例中精馏系统的示意图，其中，精馏塔的数目为四个。
[0025]附图标记说明
[0026]精馏塔10；进料口10a；排料口10b；排气口10c；安装腔10d；同位素转换器20；第一流量控制器30；第二流量控制器31；第三流量控制器32；第四流量控制器33；第五流量控制器34；输送泵40；传料通道50；排气通道60
具体实施方式
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
[0028]在本申请的描述中，“顶”、“底”方位或位置关系为基于附图1至3所示的方位或位置关系，“水平方向”方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
[0029]本专利技术实施例提供一种碳的同位素的精馏系统，参阅图1至图3，该精馏系统包括多个精馏塔10、若干条传料通道50、若干个输送泵40和至少一个同位素转换器20。
[0030]精馏塔10设有用于实现精馏的安装腔10d、用于原料气体进入安装腔10d的进料口10a、用于安装腔10d排出产品的排料口10b和用于安装腔10d排出废气的排气口10c。
[0031]精馏塔10的具体数目不限，例如两个、三个、四个等。
[0032]首个精馏塔10的进料口10a所输入的原料为含有碳元素的低沸点气体，例如CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)等。原料中所含碳元素的气体浓度较高，以提高精馏效率，具体地，其浓
度不小于99.99％。
[0033]精馏塔10的安装腔10d中从顶至底依次设有冷凝器、精馏柱和再沸器。
[0034]经进料口10a进入到安装腔10d中的原料与冷凝器接触后，一部分冷凝形成喷淋液在重力作用下向下流动，另一部分经排气口10c排出安装腔10d。喷淋液穿过精馏柱流入再沸器中被再沸器所加热气化形成蒸汽，向上流动的蒸汽与向下流动的喷淋液在精馏柱传质传热实现交换精馏，使得含有
13
C的物质，例如
13
CO，在液相实现富集并从排料口10b排出，而含有
12
C的物质，例如
12
CO，在气相实现富集并从排气口10c排出，从而完成了在单个精馏塔10中的精馏作业。
[0035]冷凝器实现冷凝的具体方式不限，例如，冷凝器中设有液氮，液氮能够与安装腔10d内的气体发生热交换以使气体液化转换为喷淋液。
[0036]精馏柱中设有填料段，用于为冷凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳的同位素的精馏系统，其特征在于，所述精馏系统包括：多个精馏塔，所述精馏塔设有用于实现精馏的安装腔、用于原料气体进入所述安装腔的进料口、用于所述安装腔排出产品的排料口和用于所述安装腔排出废气的排气口；若干条传料通道，各所述精馏塔之间通过传料通道依次串联连通，所述传料通道连通前一所述精馏塔的所述排料口与后一所述精馏塔的所述进料口；若干个输送泵，所述输送泵配置于所述传料通路中，以将所述传料通路中的产品泵送至后一所述精馏塔中；至少一个同位素转换器，至少在连通最后两个所述精馏塔的所述传料通道中设有所述同位素转换器。2.根据权利要求1所述的精馏系统，其特征在于，所述精馏系统包括排气通道，所述排气通道连通各所述精馏塔的所述排气口。3.根据权利要求2所述的精馏系统，其特征在于，所述精馏系统包括暂存罐，所述暂存罐中设有储气腔，所述排气通道连通各所述精馏塔的所述排气口与所述储气腔。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡石林，齐鑫，唐俊，张平柱，楚祯，吴全锋，叶一鸣，刘振兴，马川，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：