專利名稱：用異徑塔分離硼-10同位素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硼-10同位素的分離方法，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單、操作容 易、達(dá)到平衡的速度快、分離效率高、能源耗用量少的用異徑塔分離硼-10同 位素的方法。
背景技術(shù)：
硼-10同位素有著獨(dú)特的防護(hù)中子的性能，在核電、核醫(yī)藥及核軍工等方 面已得到廣泛的應(yīng)用，尤其是已作為新一代核電站反應(yīng)堆系統(tǒng)必不可缺的控制 元件。目前，對于硼-10同位素主要還是采用化學(xué)交換精餾法而獲得，即將三 氟化硼的絡(luò)合物加注到精餾塔釜中，在減壓條件下加熱蒸餾，此時(shí)三氟化硼的 絡(luò)合物分解，其蒸汽自下而上流動，在塔頂冷凝器中全部冷凝為液體且重新形 成了三氟化硼的絡(luò)合物，大部分回流到塔內(nèi)，小部分廢液(硼-ll為主要成分) 排出?；亓鞯囊后w在塔內(nèi)自上而下流動，與向上流動的蒸汽對流接觸，進(jìn)行化 學(xué)交換反應(yīng)，使1QBF3陸續(xù)由氣相進(jìn)到液相中，隨著向下流動的液體進(jìn)入塔釜 中，而UBF3的絡(luò)合物也不斷地進(jìn)行交換反應(yīng)由液相轉(zhuǎn)到氣相繼而上升到塔頂。 這樣，在塔頂?shù)睦淠褐胁粩喔患疷BF3的絡(luò)合物，而流到塔釜中的液體被加 熱重新汽化，與回流液進(jìn)行交換反應(yīng)。周而復(fù)始，上升氣體中含1QBF3組分的 濃度越來越低，而向下流動的液相中1QBF3組分的濃度越來越高，從而達(dá)到分 離的目的。傳統(tǒng)化學(xué)交換精餾法所采用六個(gè)高度(高15m以上)相同、直徑相 同的精餾塔相串聯(lián)，即在第一個(gè)塔內(nèi)連續(xù)投料，操作過程中連續(xù)抽取前一塔塔 釜中的液體加入到后一塔的塔頂，后一塔塔頂?shù)恼羝B續(xù)進(jìn)入前一塔的塔釜中， 最終重組分^BF3在最后一個(gè)塔的塔釜中累積，輕組分HBF3在第一個(gè)塔的塔釜 中累積。存在著達(dá)到平衡時(shí)間過長、塔系統(tǒng)壓降過髙、系統(tǒng)循環(huán)量多、能耗大 等缺點(diǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)能力低下、分離效率不高及分離成本過高等問題。為了克服 傳統(tǒng)方法所存在的問題，中國專利號為200610013467.5的發(fā)明專利公開了一種 "三塔串聯(lián)單塔累積全回流批采交替操作分離硼-10的方法"，是采用三個(gè)高度 相同、直徑相同的精餾塔相串聯(lián)并結(jié)合儲液罐等設(shè)備進(jìn)行精餾，雖然相對提高 了分離效率，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，操作麻煩，而且所得到的產(chǎn)品濃度最多也只
3能達(dá)到85%。 發(fā)明內(nèi)容-
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 操作容易、達(dá)到平衡的速度快、分離效率高、能源耗用量少的用異徑塔分離硼 -10同位素的方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種用異徑塔分離硼-10同位素的方法，其特
征在于是用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的絡(luò)合物進(jìn)
行化學(xué)交換精餾，各精餾塔的操作條件是塔系統(tǒng)真空度為20~200毫米汞柱； 塔頂溫度為50 10(TC;蒸餾釜溫度為60 12(TC;回流比為400-150: 1。
所述三個(gè)精餾塔的容積比為10~5: 5~3: 2~1。
所述三個(gè)精餾塔的最佳容積比為5: 3: 1。
所述三個(gè)精餾塔中的最粗塔徑是S00 100mm。
本發(fā)明是用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的絡(luò)合 物進(jìn)行化學(xué)交換精餾，直徑遞減的精餾塔直接改變了液相、氣相的流量，有效 增加液相與氣相對流接觸的機(jī)會，提高了達(dá)到平衡的速度，只用72~75小時(shí)系 統(tǒng)便達(dá)到平衡，同時(shí)也提高了產(chǎn)品的分離效率，所得到最終產(chǎn)物中硼-10豐度 可達(dá)90%。具有結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、達(dá)到平衡的速度快、分離效率高、能源 耗用量少等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
選用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的苯甲醚絡(luò)合
物進(jìn)行化學(xué)交換精餾，三個(gè)精餾塔的容積比為10~5: 5~3: 2 1，各精餾塔的操 作條件是塔系統(tǒng)真空度為20~200毫米汞柱；塔頂溫度為50~100°C;蒸餾釜溫 度為60 120。C;回流比為400-150: 1。
實(shí)施例2:
選用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的苯甲醚絡(luò)合
物進(jìn)行化學(xué)交換精餾，各精餾塔的高度均為12m，最粗塔徑是800~100mm,最 佳選擇是400mm，三個(gè)精餾塔的容積(直徑)比最好是5: 3: 1，各精餾塔的 操作條件是塔系統(tǒng)真空度為30毫米汞柱；塔頂溫度為6(TC;蒸餾釜溫度為70
°C;回流比為200: 1。從直徑最細(xì)的塔底產(chǎn)出濃縮的硼-10絡(luò)合物，用現(xiàn)有技
術(shù)的檢測方法，其中硼-10豐度達(dá)到90%。
權(quán)利要求
1. 一種用異徑塔分離硼-10同位素的方法，其特征在于是用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的絡(luò)合物進(jìn)行化學(xué)交換精餾，各精餾塔的操作條件是塔系統(tǒng)真空度為20～200毫米汞柱；塔頂溫度為50～100℃；蒸餾釜溫度為60～120℃；回流比為400～150∶1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用異徑塔分離硼-10同位素的方法，其特征在于:所述三個(gè)精餾塔的容積比為10~5: 5 3: 2~1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用異徑塔分離硼-10同位素的方法，其特征在于:所述三個(gè)精餾塔的容積比為5: 3: 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用異徑塔分離硼-10同位素的方法，其特征在于:所述三個(gè)精餾塔中的最粗塔徑是800 100mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用異徑塔分離硼-10同位素的方法，是用三個(gè)相串聯(lián)的高度相同、直徑遞減的精餾塔對三氟化硼的絡(luò)合物進(jìn)行化學(xué)交換精餾，各精餾塔的操作條件是塔系統(tǒng)真空度為20～200毫米汞柱；塔頂溫度為50～100℃；蒸餾釜溫度為60～120℃；回流比為400～150∶1。直徑遞減的精餾塔直接改變了液相、氣相的流量，有效增加液相與氣相對流接觸的機(jī)會，提高了達(dá)到平衡的速度，只用72～75小時(shí)系統(tǒng)便達(dá)到平衡，同時(shí)也提高了產(chǎn)品的分離效率，所得到最終產(chǎn)物中硼-10豐度可達(dá)90％。具有結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、達(dá)到平衡的速度快、分離效率高、能源耗用量少等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01D59/00GK101502758SQ20091001081
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者南海軍, 孫殿勇, 鹿政理 申請人:大連泰瑞化學(xué)工業(yè)有限公司