一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)及其工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)及其工藝，屬于核電【技術(shù)領(lǐng)域】，其解決了現(xiàn)有的含氚水去氚化裝置存在流程繁瑣、去氚化效率低、且能耗高的問(wèn)題。本發(fā)明包括依次連接的原料水儲(chǔ)水箱、第一計(jì)量泵和蒸汽鍋爐，以及催化反應(yīng)交換系統(tǒng)、氫氣傳輸系統(tǒng)、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、檢測(cè)裝置和產(chǎn)品水收集箱。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，操作便捷，大幅提高了含氚水的去氚化效率，并有效地實(shí)現(xiàn)了氫同位素的富集，本發(fā)明具有能耗低，含氚水凈化率高的優(yōu)點(diǎn)，因此，其適于在核電領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)及其工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，具體涉及的是一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，無(wú)論是核武器的制造還是聚變反應(yīng)堆的運(yùn)行過(guò)程，都會(huì)涉及到大量氚的操作，其中有一部分是以氚化水的形式存在。另外，在很多商用或者民用核電站的運(yùn)行過(guò)程中，也要產(chǎn)生大量的含氚水，如果不對(duì)這部分氚加以回收，而是直接排放，則不僅會(huì)給環(huán)境造成污染，而且也造成了經(jīng)濟(jì)上的損失。因此，在氚工藝中，必須要配備氚化水的去氚化裝置，以回收氚，使水的排放達(dá)到一定的指標(biāo)。
[0003]目前已公開的含氚水去氚化技術(shù)采用的是水蒸氣與氫氣同流的方式進(jìn)行交換，其裝置由多級(jí)串聯(lián)組成，每級(jí)都需要在反應(yīng)前將水蒸氣與氫氣預(yù)熱到200°C，然后進(jìn)行催化反應(yīng)，待反應(yīng)后再冷凝，使水蒸氣與氫氣分離，如此反復(fù)多次汽化、預(yù)熱、反應(yīng)、冷凝、分離，方可使含氚水去氚化 ，而這不僅流程繁瑣、去氚化效率低，而且能耗和成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)及其工藝，主要解決現(xiàn)有的含氚水去氚化裝置存在流程繁瑣、去氚化效率低、且能耗高的問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，包括依次連接的原料水儲(chǔ)水箱、第一計(jì)量泵和蒸汽鍋爐，以及催化反應(yīng)交換系統(tǒng)、氫氣傳輸系統(tǒng)、含氣氫氣干燥收集系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、檢測(cè)裝置和產(chǎn)品水收集箱，其中:
所述催化反應(yīng)交換系統(tǒng)包括由上往下依次連接的第一空腔、水蒸氣加熱裝置、催化反應(yīng)段和第二空腔；所述水蒸氣加熱裝置通過(guò)自動(dòng)閥門與蒸汽鍋爐出氣口連接；所述催化反應(yīng)段內(nèi)部填滿有親水催化劑；
所述氫氣傳輸系統(tǒng)包括通過(guò)管道依次連接的氫氣鋼瓶、減壓閥、并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件和電動(dòng)泵；所述電動(dòng)泵通過(guò)管道與催化反應(yīng)段下端連接；
所述含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)包括依次連接的分子篩吸附系統(tǒng)、氣體壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐；所述儲(chǔ)氣罐與氫氣鋼瓶連接；
所述冷凝系統(tǒng)包括冷水機(jī)，分別與該冷水機(jī)連接的第一冷凝器、第二冷凝器和第三冷凝器，以及與第三冷凝器連接的冷凝水箱；所述第一冷凝器分別與第一空腔和分子篩吸附系統(tǒng)連接，所述第二冷凝器分別與第二空腔和產(chǎn)品水收集箱連接，所述第三冷凝器分別與分子篩吸附系統(tǒng)和儲(chǔ)氣罐連接；
所述檢測(cè)裝置包括設(shè)置在第一冷凝器與分子篩吸附系統(tǒng)之間的第一露點(diǎn)儀，以及設(shè)置在分子篩吸附系統(tǒng)與氣體壓縮機(jī)之間的第二露點(diǎn)儀。
[0006]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括連接在并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件與電動(dòng)泵之間的管道上的第二閥門，與該第二閥門連接的真空泵，以及連接在第二閥門與并聯(lián)氣體質(zhì)量流量組件之間的管路上的真空規(guī)。
[0007]再進(jìn)一步地，所述原料水儲(chǔ)水箱進(jìn)水口連接有第二計(jì)量泵，該第二計(jì)量泵還分別與冷凝水箱和產(chǎn)品水收集箱連接。
[0008]具體地說(shuō)，所述水蒸氣加熱裝置包括分別與第一空腔和催化反應(yīng)段連接的外筒體，設(shè)置在該外筒體內(nèi)部中間位置的多孔蜂窩狀蓄熱體，以及設(shè)置在外筒體上且均貫穿多孔蜂窩狀蓄熱體的第一加熱管和第二加熱管；所述第一加熱管位于第二加熱管上方，并且二者相互垂直，該第一加熱管和第二加熱管中還均設(shè)有加熱棒；所述蒸汽鍋爐連接在外筒體的側(cè)面上，并且位于第一加熱管的上方。
[0009]具體地說(shuō)，所述并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件包括并聯(lián)在減壓閥與電動(dòng)泵之間的第一氣體質(zhì)量流量控制器、第二氣體質(zhì)量流量控制器和第三氣體質(zhì)量流量控制器。
[0010]更進(jìn)一步地，所述分子篩吸附系統(tǒng)包括與儲(chǔ)氣罐連接的氣體循環(huán)泵，分別與該氣體循環(huán)泵連接的第三露點(diǎn)儀和氣體加熱器，以及并聯(lián)在第一冷凝器與氣體壓縮機(jī)之間的第一分子篩床和第二分子篩床；所述氣體加熱器分別與第一分子篩床和第二分子篩床連接，所述第三冷凝器也分別與該第一分子篩床和第二分子篩床連接。
[0011]基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了該蒸汽相催化交換系統(tǒng)的工藝，包括以下步驟:
(1)分別打開真空泵和第二閥門，對(duì)并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件、氫氣鋼瓶、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)和第三冷凝器的管路進(jìn)行抽真空，并由真空規(guī)實(shí)時(shí)檢測(cè)其管道內(nèi)的壓力；
(2)當(dāng)真空規(guī)顯示 管道內(nèi)壓力低于5Pa時(shí)，關(guān)閉真空泵和第二閥門；
(3)打開第一計(jì)量泵、冷水機(jī)、第一冷凝器和第二冷凝器，使含氚水由原料水儲(chǔ)水箱輸送到蒸汽鍋爐中加熱，形成水蒸氣；
(4)打開自動(dòng)閥門，使水蒸氣進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置中，由水蒸氣加熱裝置維持其溫度，并使其擴(kuò)散至催化反應(yīng)段整個(gè)內(nèi)部；同時(shí)，打開減壓閥和電動(dòng)泵，氫氣在電動(dòng)泵作用下，由氫氣鋼瓶輸出，并從催化反應(yīng)段下端通入，氫氣流動(dòng)方向與水蒸氣流動(dòng)方向相反；
(5)氫氣與水蒸氣在催化反應(yīng)段中由親水催化劑觸發(fā)催化反應(yīng)，氚由含氚水蒸氣轉(zhuǎn)移到氫氣中并隨著氫氣一起進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置中，同時(shí)第二冷凝器促使第二空腔中的水蒸氣液化，使得催化反應(yīng)段與第二空腔之間產(chǎn)生水蒸氣濃度差，第二空腔內(nèi)水蒸氣濃度低于催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣濃度，催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣向第二空腔內(nèi)擴(kuò)散并繼續(xù)由第二冷凝器液化；
(6)含氚氫氣經(jīng)催化反應(yīng)段依次通過(guò)水蒸氣加熱裝置和第一空腔，并由第一冷凝器將含氚氫氣夾帶的水蒸氣液化，與含氚氫氣分離，初步干燥含氚氫氣；同時(shí)第二空腔中被液化的水蒸氣通過(guò)第二冷凝器進(jìn)入到產(chǎn)品水收集箱中收集；
(7)啟動(dòng)氣體壓縮機(jī)，含氚氫氣在氣體壓縮機(jī)作用下進(jìn)入到第一分子篩床中進(jìn)行二次干燥，形成干燥含氚氫氣，然后進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存；
(8)循環(huán)步驟(3)~(7)。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟(7)中，系統(tǒng)每運(yùn)行三十分鐘后，分別觀察第一露點(diǎn)儀和第二露點(diǎn)儀采集的數(shù)據(jù)，對(duì)比兩個(gè)露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)是否相同，是，則停止含氚氫氣進(jìn)入第一分子篩床，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱再生，同時(shí)使含氚氫氣更換到第二分子篩床中進(jìn)行二次干燥；否，則繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行。
[0013]具體地說(shuō)，所述第一分子篩床的預(yù)熱再生過(guò)程具體如下:(a) 啟動(dòng)氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，從氣體壓縮機(jī)出來(lái)的部分含氚氫氣被泵入到氣體加熱器中加熱，形成高溫含氚氫氣，然后進(jìn)入到第一分子篩床中；
(b)高溫含氣氫氣使第一分子篩床中的水分汽化,形成水蒸氣，然后與含氣氫氣一起進(jìn)入到第三冷凝器中進(jìn)行分離，分離出水蒸汽的含氚氫氣繼續(xù)被泵入到氣體加熱器中加熱成高溫含氚氫氣，同時(shí)水蒸氣在液化后經(jīng)由第三冷凝器進(jìn)入到冷凝水箱中儲(chǔ)存；
(C)循環(huán)步驟(a)、(b)，直至第三露點(diǎn)儀的數(shù)據(jù)低于-90度時(shí)，關(guān)閉氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，分離出水蒸氣的含氚氫氣回流到儲(chǔ)氣罐中，第一分子篩床預(yù)熱再生完畢。
[0014]再進(jìn)一步地，所述步驟(8)中，若原料水儲(chǔ)水箱的液位低于2cm，則打開第二計(jì)量泵，使產(chǎn)品水收集箱和/或冷凝水箱中的水進(jìn)入到原料水儲(chǔ)水箱中。
[0015]本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理在于，其將含氚水進(jìn)行汽化，然后通過(guò)上下端水蒸氣濃度差的方式引導(dǎo)催化反應(yīng)段中的含氚水蒸氣流動(dòng)，使得含氚水蒸氣與從催化反應(yīng)段底端進(jìn)入的氫氣形成相反方向的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了含氚水與氫氣的逆流，然后結(jié)合蒸汽相催化交換的技術(shù)原理，并通過(guò)親水催化劑提高含氚水蒸氣與氫氣的催化交換效率，從而實(shí)現(xiàn)了含氚水的去氚化，凈化含氚水。本發(fā)明只需要將含氚水完全汽化一次，然后與氫氣反應(yīng)，使氚由含氚水蒸氣轉(zhuǎn)移到氫氣中，實(shí)現(xiàn)含氚水的凈化。反應(yīng)后，也只需要一次冷凝，即可將凈化后的水回收，同時(shí)，含氚氫氣經(jīng)過(guò)分子篩床吸附其中的水分后，形成了干燥的含氚氫氣，然后由儲(chǔ)氣罐收集，而從含氚氫氣中分離出來(lái)的帶有少量氚的液態(tài)水由第二計(jì)量泵泵入到原料水儲(chǔ)水箱后，又再次進(jìn)行去氚化的流程，如此反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)含氚水最大程度上的凈化，并盡可能地回收氚。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明將多種技術(shù)原理與實(shí)際結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使得其具有了設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)合理、流程清晰明了、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0017](2)本發(fā)明采用水蒸氣與氫氣逆流去氚化的方式，代替了傳統(tǒng)的水蒸氣與氫氣同流去氚化方式，本發(fā)明只需將含氚水一次汽化、預(yù)熱和催化反應(yīng)，即可將氚由含氚水蒸氣中轉(zhuǎn)移到氫氣中，然后冷凝液化回收，實(shí)現(xiàn)對(duì)含氚水的凈化，本發(fā)明含氚水的凈化率可達(dá)到90%以上；而含有氚的氫氣在經(jīng)過(guò)干燥后，由同分子篩吸附系統(tǒng)進(jìn)行二次干燥，然后進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)氫同位素的富集。本發(fā)明大幅簡(jiǎn)化了含氚水去氚化的流程，提高了催化交換的效率，并且還實(shí)現(xiàn)了氫同位素的富集，兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，互不干涉，因此，其不僅提高了去氚化的效率，而且節(jié)約了能耗和成本，試驗(yàn)表明，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，其能耗至少節(jié)約了 50%以上,并且對(duì)含氚水的去氚化效率達(dá)到了 90%以上。
[0018](3)本發(fā)明設(shè)置了真空泵，可在系統(tǒng)開始運(yùn)行之前，對(duì)相應(yīng)的管道和設(shè)備進(jìn)行抽真空處理，從而確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0019](4)本發(fā)明水蒸氣加熱裝置中的第一加熱管和第二加熱管均設(shè)有加熱棒，第一加熱管和第二加熱管利用加熱棒可以向多孔蜂窩狀蓄熱體提供熱量，并由其向進(jìn)入的水蒸氣傳遞，保證外筒體內(nèi)水蒸氣的溫度；并且第一加熱管和第二加熱管相互垂直的設(shè)置方式一方面可以對(duì)多孔蜂窩狀蓄熱體起到支撐的作用，另一方面也使得多孔蜂窩狀蓄熱體受熱均勻，令其能夠很好地向水蒸氣傳遞熱量。
[0020](5)本發(fā)明采用三組并聯(lián)的氣體質(zhì)量流量控制器精確控制氫氣的進(jìn)氣流量，確保其始終處在系統(tǒng)可接受的誤差范圍內(nèi)，從而保證氫氣與含氚水蒸氣催化交換反應(yīng)的正常進(jìn)行。
[0021](6)本發(fā)明工作時(shí)，第一分子篩床和第二分子篩床相互交替運(yùn)行，互不影響，其中一個(gè)用于吸附含氚氫氣中的水蒸氣，同時(shí)另一個(gè)進(jìn)行預(yù)熱再生，從而確保了系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，大幅提聞了系統(tǒng)的工作效率。
[0022](7)本發(fā)明還設(shè)置了第二計(jì)量泵，用于將產(chǎn)品水收集箱和/或冷凝水箱中的水流回到原料水儲(chǔ)水箱中補(bǔ)充其液位，從而一方面確保原料水儲(chǔ)水箱的液壓，使系統(tǒng)正常工作，另一方面可以對(duì)產(chǎn)品水收集箱和/或冷凝水箱中的水進(jìn)行再次去氚化處理，從而最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)含氚水的凈化及氚的回收。
[0023](8)本發(fā)明邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，各個(gè)環(huán)節(jié)緊密相扣，其不僅實(shí)用性相當(dāng)強(qiáng)，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，因此，其具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，適于在核電領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為水蒸氣加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為水蒸氣加熱裝置的俯視圖。
[0027]圖4為本發(fā)明使用第一分子篩床干燥含氚氫氣時(shí)的工作原理圖。
[0028]圖5為本發(fā)明使用第二分子篩床干燥含氚氫氣時(shí)的工作原理圖。
[0029]其中，附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的零部件名稱為:
1-原料水儲(chǔ)水箱，2-第一計(jì)量泵，3-蒸汽鍋爐，4-自動(dòng)閥門，5-冷水機(jī)，6-第一冷凝器，7-第一空腔,8-水蒸氣加熱裝置,801-外筒體,802-第一加熱管,803-第二加熱管，9-催化反應(yīng)段，10-第二空腔，11-第二冷凝器，12-產(chǎn)品水收集箱，13-第一取樣閥，14-電動(dòng)泵，15-第一閥門，16-第一氣體質(zhì)量流量控制器，17-第二氣體質(zhì)量流量控制器，18-第三氣體質(zhì)量流量控制器，19-真空規(guī)，20-第二閥門，21-真空泵，22-減壓閥，23-氫氣鋼瓶，24-第三閥門，25-第一露點(diǎn)儀，26-第四閥門，27-第五閥門，28-第一分子篩床，29-第二分子篩床，30-第六閥門，31-第七閥門，32-氣體加熱器，33-氣體循環(huán)泵，34-第三露點(diǎn)儀，35-第三冷凝器，36-冷凝水箱，37-第二取樣閥，38-第二露點(diǎn)儀，39-氣體壓縮機(jī)，40-儲(chǔ)氣罐，41-第四氣體質(zhì)量流量控制器，42-第三取樣閥，43-第八閥門，44-第九閥門，45-第二計(jì)量泵。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
[0031]本發(fā)明主要應(yīng)用于含氚水去氚化及實(shí)現(xiàn)氫同位素富集方面。如圖1所示，本發(fā)明包括依次連接的原料水儲(chǔ)水箱1、第一計(jì)量泵2和蒸汽鍋爐3，以及催化反應(yīng)交換系統(tǒng)、氫氣傳輸系統(tǒng)、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、產(chǎn)品水收集箱12、真空規(guī)19和真空泵21。所述原料水儲(chǔ)水箱I用于盛裝含氚水，其通過(guò)第一計(jì)量泵2將含氚水泵入到蒸汽鍋爐3中加熱，形成水蒸氣。所述催化交換系統(tǒng)用于將含氚水蒸氣去氚化，其包括由上往下依次連接的第一空腔7、水蒸氣加熱裝置8、催化反應(yīng)段9和第二空腔10 ;所述水蒸氣加熱裝置8通過(guò)自動(dòng)閥門4與蒸汽鍋爐3出氣口連接。含氚水蒸氣經(jīng)由蒸汽鍋爐3進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置8中，由該水蒸氣加熱裝置8、催化反應(yīng)段9、冷凝系統(tǒng)和氫氣傳輸系統(tǒng)配合進(jìn)行處理。
[0032]如圖2、3所示，具體地說(shuō)，所述水蒸氣加熱裝置8包括分別與第一空腔7和催化反應(yīng)段9連接的外筒體801，設(shè)置在該外筒體801內(nèi)部中間位置的多孔蜂窩狀蓄熱體，以及設(shè)置在外筒體801上且均貫穿多孔蜂窩狀蓄熱體的第一加熱管802和第二加熱管803。第一加熱管802位于第二加熱管803上方，并且二者相互垂直，可以作為多孔蜂窩狀蓄熱體的支撐結(jié)構(gòu)，該第一加熱管802和第二加熱管803中還均設(shè)有加熱棒，其產(chǎn)生的熱量通過(guò)多孔蜂窩狀蓄熱體傳遞，可以使由蒸汽鍋爐3進(jìn)入的水蒸氣溫度保持不變，為確保保溫效果，所述第一加熱管802和第二加熱管803均設(shè)置兩根，其排列方式如圖2所示，并且所述外筒體801外部包覆有保溫包層，其可以進(jìn)一步保證水蒸氣的溫度，穩(wěn)定其與氫氣催化交換反應(yīng)的進(jìn)行，確保催化效率，保溫包層的設(shè)計(jì)從整體上優(yōu)化了整個(gè)系統(tǒng)的性能。并且，為了能夠很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能，所述第一空腔7內(nèi)部自下而上還填充有疏水催化劑，第一空腔7內(nèi)部填充疏水催化劑可以增大氣阻，防止水蒸氣進(jìn)入外筒體801后，向其上方的第一空腔7流動(dòng)，從而減少向下方的催化反應(yīng)段9流動(dòng)而降低水蒸氣的催化反應(yīng)效率。
[0033]此外，本發(fā)明還增設(shè)了三個(gè)溫度傳感器及兩個(gè)壓力傳感，以用于實(shí)時(shí)監(jiān)控催化交換系統(tǒng)內(nèi)的溫度和壓力，保證系統(tǒng)的安全，并能夠順利地對(duì)含氚水蒸氣進(jìn)行處理。具體地說(shuō)，一個(gè)溫度傳感器設(shè)置在蒸汽鍋爐3與外筒體801之間，用于檢測(cè)含氚水蒸汽進(jìn)入外筒體801時(shí)，其溫度是否符合要求；另外兩個(gè)溫度傳感器以及兩個(gè)壓力傳感器則是一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)壓力傳感器設(shè)置在第一空腔7上，另一個(gè)溫度傳感器與壓力傳感器則設(shè)置在第二空腔10上，分別用于檢測(cè)含氚水蒸氣和氫氣的溫度和壓力是否處于安全范圍。
[0034]所述冷凝系統(tǒng)包括冷水機(jī)5，分別與該冷水機(jī)5連接的第一冷凝器6、第二冷凝器11和第三冷凝器35，以及與第三冷凝器35連接的冷凝水箱36 ;所述第一冷凝器6與第一空腔7連接，所述第二冷凝器11分別與第二空腔10和產(chǎn)品水收集箱12連接。所述催化反應(yīng)段9在通入氫氣后用于實(shí)現(xiàn)分離水蒸氣中的氚，其內(nèi)部填滿有親水催化劑，并且為確保分離的過(guò)程中，水蒸氣溫度不降低，該催化反應(yīng)段9外部也包覆有保溫包層。而冷水機(jī)5則用于給三個(gè)冷凝器提供冷水，以便于它們進(jìn)行工作，其中，第一冷凝器6用于給催化反應(yīng)后的含氣氫氣(由于氣是氫的同位素，因此，被分離出來(lái)的氣會(huì)隨著氫氣一同進(jìn)入到第一冷凝器中)進(jìn)行初步干燥，第二冷凝器11則將第二空腔10中分離出氚后的水蒸氣進(jìn)行液化，并將其輸送至產(chǎn)品水收集箱12中進(jìn)行收集。
[0035]上述所提 到的氫氣由氫氣傳輸系統(tǒng)提供，該氫氣傳輸系統(tǒng)包括通過(guò)管道依次連接的氫氣鋼瓶23、減壓閥22、并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件和電動(dòng)泵14 ;所述電動(dòng)泵14通過(guò)管道與催化反應(yīng)段9下端連接；電動(dòng)泵14與并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件之間的管路中設(shè)有第一閥門15。電動(dòng)泵14啟動(dòng)后，氫氣從氫氣鋼瓶23輸出，并經(jīng)過(guò)減壓閥22減壓、并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件精確調(diào)節(jié)流量后從催化反應(yīng)段9下端泵入。減壓閥22與并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件的設(shè)置可以確保氫氣的壓力和流量均在系統(tǒng)可接受的誤差范圍之內(nèi)，本發(fā)明在氫氣流動(dòng)的管路中也設(shè)置了一個(gè)壓力傳感器，用于檢測(cè)減壓后氫氣的壓力。而所述并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件則包括并聯(lián)在減壓閥22與電動(dòng)泵14之間的第一氣體質(zhì)量流量控制器16、第二氣體質(zhì)量流量控制器17和第三氣體質(zhì)量流量控制器18。三組氣體質(zhì)量流量控制器的管路上均設(shè)有閥門，通過(guò)閥門的開啟或關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或兩到三個(gè)氣體質(zhì)量流量控制器工作，靈活控制和精確調(diào)節(jié)氫氣的流量，確保氫氣與含氚水蒸氣催化交換反應(yīng)的正常進(jìn)行。
[0036]所述含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)用于進(jìn)一步干燥含氚氫氣，并將其進(jìn)行收集。含氚水蒸氣去氚化，并收集到產(chǎn)品水儲(chǔ)水箱12的同時(shí)，通過(guò)開啟連接在第一冷凝器6與含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)之間的第三閥門24，使得含氚氫氣進(jìn)入到含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)中。具體地說(shuō)，所述含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)包括依次連接的分子篩吸附系統(tǒng)、氣體壓縮機(jī)39和儲(chǔ)氣罐40 ;所述儲(chǔ)氣罐40分別與第三冷凝器35和氫氣鋼瓶23連接。
[0037]在含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)中，對(duì)含氚氫氣進(jìn)行二次干燥的工作由分子篩吸附系統(tǒng)完成，該分子篩吸附系統(tǒng)包括與儲(chǔ)氣罐40連接的氣體循環(huán)泵33，分別與該氣體循環(huán)泵33連接的第三露點(diǎn)儀34和氣體加熱器32，以及并聯(lián)在第一冷凝器6與氣體壓縮機(jī)39之間的第一分子篩床28和第二分子篩床29 ;所述第一分子篩床28前后的管路中分別設(shè)有第四閥門26和第六閥門30，而所述第二分子篩床29前后的管路中則分別設(shè)有第五閥門27和第七閥門31 ;所述氣體加熱器32分別與第一分子篩床28和第二分子篩床29連接，所述第三冷凝器35也分別與該第一分子篩床28和第二分子篩床29連接。分子篩床可以吸附含氚氫氣中的水分，對(duì)其進(jìn)行干燥，但第一分子篩床28和第二分子篩床29并非同時(shí)對(duì)含氚氫氣進(jìn)行二次干燥處理，而是交替運(yùn)行，在相同時(shí)間內(nèi)，一個(gè)分子篩床用于處理含氣氫氣，另一個(gè)分子篩床則利用氫氣和含氚氫氣進(jìn)行預(yù)熱再生，然后等到一定時(shí)間后，再將二者進(jìn)行互換，改變其工作狀態(tài)，本實(shí)施例后面部分會(huì)對(duì)兩個(gè)分子篩床的交替運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0038]由分子篩吸附 系統(tǒng)處理后的干燥含氚氫氣，在氣體壓縮機(jī)39作用下，進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐40中儲(chǔ)存。而分子篩床預(yù)熱再生時(shí)由含氚氫氣帶出來(lái)的水蒸氣會(huì)和含氚氫氣一起進(jìn)入到第三冷凝器35中液化和分離，然后液化水被收集到冷凝水箱36中，干燥的含氚氫氣則進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐40中。
[0039]上述設(shè)備用于凈化含氚水并收集含氚氫氣，而所述真空泵21則是用于在系統(tǒng)開始處理含氚水之前，對(duì)并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件、氫氣鋼瓶、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)和第三冷凝器的管路進(jìn)行抽真空，使其管道內(nèi)壓力符合要求，確保系統(tǒng)的安全和運(yùn)行穩(wěn)定，該真空泵21連接有第二閥門20，使用時(shí)，將第二閥門20和真空泵21同時(shí)打開，而上述系統(tǒng)管道內(nèi)的壓力則由真空規(guī)19實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0040]所述檢測(cè)裝置則是用于檢測(cè)和顯示系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的一些數(shù)據(jù)，以便工作人員能夠根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后更好地控制系統(tǒng)的運(yùn)行。該檢測(cè)裝置包括設(shè)置在第一冷凝器6與分子篩吸附系統(tǒng)之間的第一露點(diǎn)儀25，以及設(shè)置在分子篩吸附系統(tǒng)與氣體壓縮機(jī)39之間的第二露點(diǎn)儀38。
[0041]此外，同樣是為了方便工作人員能夠更好地控制系統(tǒng)運(yùn)行，并得出結(jié)論，所述產(chǎn)品水收集箱12出水口連接有第一取樣閥13，所述冷凝水箱36出水口連接有第二取樣閥37，所述儲(chǔ)氣罐40出氣口連接有第三取樣閥42，并且在該儲(chǔ)氣罐40與第三取樣閥42之間還設(shè)有用于控制含氚氫氣流量的第四氣體質(zhì)量流量控制器41。
[0042]另外，同樣是基于安全考慮，同時(shí)也為了系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，所述原料水儲(chǔ)水箱I進(jìn)水口連接有第二計(jì)量泵45，該第二計(jì)量泵45通過(guò)第八閥門43與產(chǎn)品水收集箱12連接，通過(guò)第九閥門44與冷凝水箱36連接。在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，若原料水儲(chǔ)水箱的液位低于2cm，則打開第二計(jì)量泵45，使產(chǎn)品水收集箱12和/或冷凝水箱36中的水進(jìn)入到原料水儲(chǔ)水箱I中補(bǔ)充水位。
[0043]如圖4所示，下面對(duì)本發(fā)明的工藝流程進(jìn)行詳細(xì)介紹，如下所述:
(1)按照?qǐng)D1安裝好所有設(shè)備，并仔細(xì)檢查系統(tǒng)完整性、密封性，準(zhǔn)備好含氚水，并放入原料水儲(chǔ)水箱中，同時(shí)準(zhǔn)備好氫氣；
(2)將第一閥門、第三閥門以及第三冷凝器與冷凝水箱之間的閥門關(guān)閉，然后分別打開相應(yīng)的閥門，以及真空泵和第二閥門，使其對(duì)并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件、氫氣鋼瓶、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)和第三冷凝器的管路進(jìn)行抽真空，并由真空規(guī)實(shí)時(shí)檢測(cè)其管道內(nèi)的壓力；由于第一閥門、第三閥門以及第三冷凝器與冷凝水箱之間的閥門關(guān)閉，因而真空泵抽真空不會(huì)影響到原料水儲(chǔ)水箱、蒸汽鍋爐、催化反應(yīng)交換系統(tǒng)、產(chǎn)品水收集箱、第一冷凝器、第二冷凝器及冷凝水箱； (3)當(dāng)真空規(guī)顯示管道內(nèi)壓力低于5Pa時(shí)，關(guān)閉真空泵和第二閥門；
(4)打開第一計(jì)量泵、冷水機(jī)、第一冷凝器和第二冷凝器，使含氚水由原料水儲(chǔ)水箱輸送到蒸汽鍋爐中加熱，形成水蒸氣，本實(shí)施例中，水蒸氣的溫度為200°C ；
(5)打開自動(dòng)閥門，水蒸氣進(jìn)入到外筒體中，由加熱棒提供熱量并由多孔蜂窩狀蓄熱體傳遞熱量，從而維持水蒸氣的溫度200°C不變，并使其擴(kuò)散至催化反應(yīng)段整個(gè)內(nèi)部；同時(shí)，打開第一閥門、減壓閥和電動(dòng)泵，氫氣在電動(dòng)泵作用下，由氫氣鋼瓶輸出，并從催化反應(yīng)段下端通入,氫氣流動(dòng)方向與水蒸氣流動(dòng)方向相反；
(6)氫氣與水蒸氣在催化反應(yīng)段中由親水催化劑觸發(fā)催化反應(yīng)，氚由含氚水蒸氣轉(zhuǎn)移到氫氣中并隨著氫氣一起進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置中，同時(shí)第二冷凝器促使第二空腔中的水蒸氣液化，使得催化反應(yīng)段與第二空腔之間產(chǎn)生水蒸氣濃度差，第二空腔內(nèi)水蒸氣濃度低于催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣濃度，催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣向第二空腔內(nèi)擴(kuò)散并繼續(xù)由第二冷凝器液化；
(7)含氚氫氣經(jīng)催化反應(yīng)段依次通過(guò)外筒體和第一空腔，并由第一冷凝器將含氚氫氣夾帶的水蒸氣液化，與含氚氫氣分離，初步干燥含氚氫氣；同時(shí)第二空腔中被液化的水蒸氣通過(guò)第二冷凝器進(jìn)入到產(chǎn)品水收集箱中收集；
(8)啟動(dòng)氣體壓縮機(jī)，保持第三閥門、第四閥門和第六閥門開啟，并關(guān)閉第五閥門和第七閥門，含氚氫氣在氣體壓縮機(jī)作用下進(jìn)入到第一分子篩床中進(jìn)行二次干燥，形成干燥含氚氫氣，然后進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存；
(9)循環(huán)步驟(4)~(8)。
[0044]上述流程中，系統(tǒng)每運(yùn)行三十分鐘后，分別打開第一取樣閥、第二取樣閥和第三取樣閥，對(duì)收集的液化水和含氚氫氣的樣品進(jìn)行分析，并觀察第一露點(diǎn)儀和第二露點(diǎn)儀采集的數(shù)據(jù)，對(duì)比兩個(gè)露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)是否相同，是，則停止含氚氫氣進(jìn)入第一分子篩床，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱再生，同時(shí)打開第五閥門和第七閥門，關(guān)閉第四閥門和第六閥門，使含氚氫氣更換到第二分子篩床中進(jìn)行二次干燥，其工作原理如圖5所示；否，則繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行。而第一分子篩床的預(yù)熱再生過(guò)程則如下所述:
(a)啟動(dòng)氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，從氣體壓縮機(jī)出來(lái)的部分含氚氫氣被泵入到氣體加熱器中加熱，形成高溫含氚氫氣，然后進(jìn)入到第一分子篩床中；
(b)高溫含氣氫氣使第一分子篩床中的水分汽化,形成水蒸氣，然后與含氣氫氣一起進(jìn)入到第三冷凝器中進(jìn)行分離，分離出水蒸汽的含氚氫氣繼續(xù)被泵入到氣體加熱器中加熱成高溫含氚氫氣，同時(shí)水蒸氣在液化后經(jīng)由第三冷凝器進(jìn)入到冷凝水箱中儲(chǔ)存；
(C)循環(huán)步驟(a)、(b)，直至第三露點(diǎn)儀的數(shù)據(jù)低于-90度時(shí)，關(guān)閉氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，分離出水蒸氣的含氚氫氣回流到儲(chǔ)氣罐中，第一分子篩床預(yù)熱再生完畢。
[0045]同理，第二分子篩床的預(yù)熱再生過(guò)程也與第一分子篩床預(yù)熱再生過(guò)程相同，除了最開始處理含氚氫氣不需預(yù)熱再生外，其余時(shí)間里，兩個(gè)分子篩床都是同時(shí)進(jìn)行工作，即一個(gè)用于干燥含氚氫氣，另一個(gè)用于預(yù)熱再生，然后每隔一定時(shí)間后二者狀態(tài)再進(jìn)行互換，如圖4和圖5所示。
[0046]此外，上述流程中，每隔一定時(shí)間后，需要采集原料水儲(chǔ)水箱的液位及儲(chǔ)氣罐的壓力數(shù)據(jù)，以便于確定下一步的工作。若采集的數(shù)據(jù)是在系統(tǒng)所能接受的安全范圍的，則保持系統(tǒng)的運(yùn)行。若只有原料水儲(chǔ)水箱的液位低于2cm，則如前面所說(shuō)的，將第二計(jì)量泵打開，并將第八閥門和/或第九閥門打開，使產(chǎn)品水收集箱和/或冷凝水箱中的水由第二計(jì)量泵泵入到原料水儲(chǔ)水箱中補(bǔ)充水位，然后繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)，如此一來(lái)不僅可以確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且能夠?qū)κ占囊夯M(jìn)行再次去氚化處理，使其更進(jìn)一步地凈化。若是儲(chǔ)氣罐的壓力高于2Mpa，則需要停止系統(tǒng)運(yùn)行，此時(shí)，將所有閥門和設(shè)備關(guān)閉，然后清理工作現(xiàn)場(chǎng)，排除安全隱患。如此一來(lái)，含氚量很高的氫氣便被儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中，而含氚量非常低的液化水則儲(chǔ)存在產(chǎn)品水收集箱和冷凝水箱中。本發(fā)明對(duì)含氚水的去氚化效率可達(dá)到90%以上。
[0047]本發(fā)明管路中的閥門，但凡涉及到氣體流動(dòng)的，均是指氣體隔膜閥，而涉及到液體流動(dòng)的，則指的是液體球閥，如此選擇可以方便控制氣體和液體的流動(dòng)，并確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0048]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氫氣和含氚水蒸氣的逆流，使得含氚水蒸氣只需要一次加熱、預(yù)熱、催化交換及冷凝過(guò)程便可實(shí)現(xiàn)含氚水的去氚化，其大幅降低了能耗和成本。并且收集的含氚氫氣可根據(jù)需要采用氫同位素分離技術(shù)進(jìn)行分離，得到高濃度的氚，眾所周知，氚是目前世界上最稀有的元素，其可用于核聚變發(fā)電方面，特別是高濃度氚，其與氘結(jié)合在核裂變中所釋放的能量是非常高的。氫同位素分離技術(shù)目前已經(jīng)是很成熟的技術(shù)了，因此，從技術(shù)方面考慮，顯然，從含氚氫氣中收集高濃度氚要比從含氚水中收集高濃度氚的難度低的多，可以很容易就收集到高濃度氚，而這無(wú)論是在技術(shù)價(jià)值還是商業(yè)價(jià)值方面都是非?？捎^的。
[0049]綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的效果，因此，其具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
[0050]上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例之一，不應(yīng)當(dāng)用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神下所作出的任何毫無(wú)實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)和潤(rùn)色，或是進(jìn)行等同置換的技術(shù)方案，其所解決的技術(shù)問(wèn)題實(shí)質(zhì)上與本發(fā)明一致的，也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的原料水儲(chǔ)水箱(1)、第一計(jì)量泵(2)和蒸汽鍋爐(3),以及催化反應(yīng)交換系統(tǒng)、氫氣傳輸系統(tǒng)、含氣氫氣干燥收集系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、檢測(cè)裝置和產(chǎn)品水收集箱(12)，其中: 所述催化反應(yīng)交換系統(tǒng)包括由上往下依次連接的第一空腔(7)、水蒸氣加熱裝置(8)、催化反應(yīng)段(9)和第二空腔(10);所述水蒸氣加熱裝置(8)通過(guò)自動(dòng)閥門(4)與蒸汽鍋爐(3)出氣口連接；所述催化反應(yīng)段(9)內(nèi)部填滿有親水催化劑； 所述氫氣傳輸系統(tǒng)包括通過(guò)管道依次連接的氫氣鋼瓶(23)、減壓閥(22)、并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件和電動(dòng)泵(14);所述電動(dòng)泵(14)通過(guò)管道與催化反應(yīng)段(9)下端連接； 所述含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)包括依次連接的分子篩吸附系統(tǒng)、氣體壓縮機(jī)(39)和儲(chǔ)氣罐(40);所述儲(chǔ)氣罐(40)與氫氣鋼瓶(23)連接； 所述冷凝系統(tǒng)包括冷水機(jī)(5)，分別與該冷水機(jī)(5)連接的第一冷凝器(6)、第二冷凝器(11)和第三冷凝器(35)，以及與第三冷凝器(35)連接的冷凝水箱(36);所述第一冷凝器(6)分別與第一空腔(7)和分子篩吸附系統(tǒng)連接，所述第二冷凝器(11)分別與第二空腔(10)和產(chǎn)品水收集箱(12)連接，所述第三冷凝器(35)分別與分子篩吸附系統(tǒng)和儲(chǔ)氣罐(40)連接； 所述檢測(cè)裝置包括設(shè)置在第一冷凝器(6)與分子篩吸附系統(tǒng)之間的第一露點(diǎn)儀(25)，以及設(shè)置在分子篩吸附系統(tǒng)與氣體壓縮機(jī)(39)之間的第二露點(diǎn)儀(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件與電動(dòng)泵(14)之間的管道上的第二閥門(20)，與該第二閥門(20)連接的真空泵(21)，以及連接在第二閥門(20)與并聯(lián)氣體質(zhì)量流量組件之間的管路上的真空規(guī)(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，所述原料水儲(chǔ)水箱(I)進(jìn)水口連接有第二計(jì)量泵(45)，該第二計(jì)量泵(45)還分別與冷凝水箱(36)和產(chǎn)品水收集箱(12)連接。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，所述水蒸氣加熱裝置(8)包括分別與第一空腔(7)和催化反應(yīng)段(9)連接的外筒體(801)，設(shè)置在該外筒體(801)內(nèi)部中間位置的多孔蜂窩狀蓄熱體，以及設(shè)置在外筒體(801)上且均貫穿多孔蜂窩狀蓄熱體的第一加熱管(802)和第二加熱管(803);所述第一加熱管(802)位于第二加熱管(803)上方，并且二者相互垂直，該第一加熱管(802)和第二加熱管(803)中還均設(shè)有加熱棒；所述蒸汽鍋爐(3)連接在外筒體(801)的側(cè)面上，并且位于第一加熱管(802)的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，所述并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件包括并聯(lián)在減壓閥(22)與電動(dòng)泵(14)之間的第一氣體質(zhì)量流量控制器(16)、第二氣體質(zhì)量流量控制器(17)和第三氣體質(zhì)量流量控制器(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)，其特征在于，所述分子篩吸附系統(tǒng)包括與儲(chǔ)氣罐(40)連接的氣體循環(huán)泵(33)，分別與該氣體循環(huán)泵(33)連接的第三露點(diǎn)儀(34)和氣體加熱器(32)，以及并聯(lián)在第一冷凝器(6)與氣體壓縮機(jī)(39)之間的第一分子篩床(28)和第二分子篩床(29);所述氣體加熱器(32)分別與第一分子篩床(28)和第二分子篩床(29)連接，所述第三冷凝器(35)也分別與該第一分子篩床(28)和第二分子篩床(29)連接。
7.一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)分別打開真空泵和第二閥門，對(duì)并聯(lián)氣體質(zhì)量流量控制組件、氫氣鋼瓶、含氚氫氣干燥收集系統(tǒng)和第三冷凝器的管路進(jìn)行抽真空，并由真空規(guī)實(shí)時(shí)檢測(cè)其管道內(nèi)的壓力； (2)當(dāng)真空規(guī)顯示管道內(nèi)壓力低于5Pa時(shí)，關(guān)閉真空泵和第二閥門； (3)打開第一計(jì)量泵、冷水機(jī)、第一冷凝器和第二冷凝器，使含氚水由原料水儲(chǔ)水箱輸送到蒸汽鍋爐中加熱，形成水蒸氣； (4)打開自動(dòng)閥門，使水蒸氣進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置中，由水蒸氣加熱裝置維持其溫度，并使其擴(kuò)散至催化反應(yīng)段整個(gè)內(nèi)部；同時(shí)，打開減壓閥和電動(dòng)泵，氫氣在電動(dòng)泵作用下，由氫氣鋼瓶輸出，并從催化反應(yīng)段下端通入，氫氣流動(dòng)方向與水蒸氣流動(dòng)方向相反； (5)氫氣與水蒸氣在催化反應(yīng)段中由親水催化劑觸發(fā)催化反應(yīng)，氚由含氚水蒸氣轉(zhuǎn)移到氫氣中并隨著氫氣一起進(jìn)入到水蒸氣加熱裝置中，同時(shí)第二冷凝器促使第二空腔中的水蒸氣液化，使得催化反應(yīng)段與第二空腔之間產(chǎn)生水蒸氣濃度差，第二空腔內(nèi)水蒸氣濃度低于催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣濃度，催化反應(yīng)段內(nèi)水蒸氣向第二空腔內(nèi)擴(kuò)散并繼續(xù)由第二冷凝器液化； (6)含氚氫氣經(jīng)催化反應(yīng)段依次通過(guò)水蒸氣加熱裝置和第一空腔，并由第一冷凝器將含氚氫氣夾帶的水蒸氣液化，與含氚氫氣分離，初步干燥含氚氫氣；同時(shí)第二空腔中被液化的水蒸氣通過(guò)第二冷凝器進(jìn)入到產(chǎn)品水收集箱中收集； (7)啟動(dòng)氣體壓縮機(jī)，含氚氫氣在氣體壓縮機(jī)作用下進(jìn)入到第一分子篩床中進(jìn)行二次干燥，形成干燥含氚氫氣，然后進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存； (8)循環(huán)步驟(3)~(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)的工藝，其特征在于，所述步驟(7)中，系統(tǒng)每運(yùn)行三十分鐘后，分別觀察第一露點(diǎn)儀和第二露點(diǎn)儀采集的數(shù)據(jù)，對(duì)比兩個(gè)露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)是否相同，是，則停止含氚氫氣進(jìn)入第一分子篩床，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱再生，同時(shí)使含氚氫氣更換到第二分子篩床中進(jìn)行二次干燥；否，則繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)的工藝，其特征在于，所述第一分子篩床的預(yù)熱再生過(guò)程具體如下: (a)啟動(dòng)氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，從氣體壓縮機(jī)出來(lái)的部分含氚氫氣被泵入到氣體加熱器中加熱，形成高溫含氚氫氣，然后進(jìn)入到第一分子篩床中； (b)高溫含氣氫氣使第一分子篩床中的水分汽化,形成水蒸氣，然后與含氣氫氣一起進(jìn)入到第三冷凝器中進(jìn)行分離，分離出水蒸汽的含氚氫氣繼續(xù)被泵入到氣體加熱器中加熱成高溫含氚氫氣，同時(shí)水蒸氣在液化后經(jīng)由第三冷凝器進(jìn)入到冷凝水箱中儲(chǔ)存； (C)循環(huán)步驟(a)、(b)，直至第三露點(diǎn)儀的數(shù)據(jù)低于-90度時(shí)，關(guān)閉氣體循環(huán)泵、氣體加熱器和第三冷凝器，分離出水蒸氣的含氚氫氣回流到儲(chǔ)氣罐中，第一分子篩床預(yù)熱再生完畢。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種蒸汽相催化交換系統(tǒng)的工藝，其特征在于，所述步驟(8)中，若原料水儲(chǔ)水箱的液位低于2cm，則打開第二計(jì)量泵，使產(chǎn)品水收集箱和/或冷凝水箱中的水進(jìn)入到原料水儲(chǔ)水箱中。
【文檔編號(hào)】C01B4/00GK103979493SQ201410173594
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】羅德禮, 鄧良才, 姚勇, 黃國(guó)強(qiáng), 宋江鋒, 張志 , 楊莞, 蒙大橋 申請(qǐng)人:四川材料與工藝研究所