一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法
【專利摘要】一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，主要是為解決目前還無法實(shí)現(xiàn)硼同位素產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)的問題而發(fā)明的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：使用的原料為三氟化硼氣體和苯甲醚液體，三氟化硼氣體和苯甲醚液體的摩爾比為1:1?’從前端-對(duì)原料苯甲醚和三氟化硼分別進(jìn)行凈化干燥處理，到中間過程——在絡(luò)合物進(jìn)入裂解塔之前和交換精餾塔頂氣體進(jìn)入絡(luò)合塔之前，分別進(jìn)行凈化處理，到末端——對(duì)絡(luò)合物裂解產(chǎn)物苯甲醚和三氟化硼氣體分別進(jìn)行凈化干燥處理，通過三個(gè)層次的凈化處理措施，確保系統(tǒng)中的水和雜質(zhì)總量呈遞減狀態(tài)，將氮?dú)庖虢粨Q精餾塔以改善氣液接觸。優(yōu)點(diǎn)是可工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素。
【專利說明】一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于同位素分離【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種基于苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物的化學(xué)反應(yīng)精餾分離硼同位素的工業(yè)生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
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[0002]硼有兩種穩(wěn)定的同位素，硼-10和硼-11，天然豐度分別為19.3%和80.7 %。硼-10對(duì)中子具有非常強(qiáng)的吸收能力，在核電、現(xiàn)代工業(yè)、軍事裝備及醫(yī)藥等方面的應(yīng)用日益廣泛。硼-11是一種潛在的熱核反應(yīng)材料，添加硼-11的鋼材可大幅提高耐高溫、耐輻射等性能。目前，我國(guó)使用的高豐度硼同位素產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口。世界上工業(yè)生產(chǎn)硼同位素的方法主要有三種:乙醚-三氟化硼減壓交換蒸餾法、甲醚-三氟化硼減壓交換蒸餾法和苯甲醚-三氟化硼化學(xué)交換反應(yīng)精餾法。其中苯甲醚-三氟化硼化學(xué)交換反應(yīng)精餾法是目前世界上生產(chǎn)硼同位素的主要方法。
[0003]天津大學(xué)張衛(wèi)江等自2003年以來發(fā)表多篇文章，介紹苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物化學(xué)交換反應(yīng)精餾法的原理，并提出了中試方案及工藝流程圖。他們介紹的中試工藝流程主要由絡(luò)合塔、交換精餾塔、裂解塔、苯甲醚除雜塔、苯甲醚干燥塔等組成，上升的三氟化硼氣體與下降的絡(luò)合劑苯甲醚在絡(luò)合塔內(nèi)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物，絡(luò)合物進(jìn)入交換精餾塔繼續(xù)與三氟化硼氣體發(fā)生化學(xué)交換反應(yīng)，三氟化硼-10由氣相中逐漸轉(zhuǎn)移到液相中，最后三氟化硼-10在交換精餾塔塔底慢慢富集起來，達(dá)到分離的目的；富集三氟化硼-10的苯甲醚絡(luò)合物進(jìn)入裂解塔發(fā)生分解反應(yīng)，三氟化硼-10氣體被分離出來，其部分引入精餾交換塔的底部用于交換精餾塔的回流，部分作為產(chǎn)品收集，分解的液態(tài)苯甲醚產(chǎn)物被除雜干燥后循環(huán)利用。
[0004]迄今為止，中國(guó)還未實(shí)現(xiàn)硼同位素產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。遼寧省化工研究院上世紀(jì)60-70年代推出的乙醚-三氟化硼絡(luò)合物工藝路線，1995年建成了基于乙醚-三氟化硼絡(luò)合物工藝路線的工業(yè)級(jí)硼-10同位素分離試驗(yàn)裝置，但沒能成功；2010年至今，國(guó)內(nèi)有企業(yè)用甲醚-三氟化硼工藝路線建設(shè)了生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的工業(yè)裝置，也未能開車成功。近年來，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)推出了基于苯甲醚-三氟化硼化學(xué)反應(yīng)交換精餾工藝，生產(chǎn)硼-?ο同位素產(chǎn)品的技術(shù)，但都未見工業(yè)生產(chǎn)的報(bào)道。
[0005]硼-10同位素產(chǎn)品生產(chǎn)的難度在于:
[0006]1、原料苯甲醚中不可避免含有水分，一般在0.03% -0.05%，水與三氟化硼生成HF、H3BO3、氟硼酸等副產(chǎn)物。HF、氟硼酸等酸性腐蝕極強(qiáng)，而H3BO3則會(huì)堵塞系統(tǒng)。特別在高溫環(huán)境下，以上副反應(yīng)的速度極快，苯甲醚與HF生成苯酚、氟甲烷、甲基苯甲醚等副產(chǎn)物；在HF和三氟化硼的催化下，苯甲醚分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排，生成苯酚、二甲苯醚等副產(chǎn)物；持續(xù)發(fā)生的副反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)焦堵塞，生產(chǎn)難以進(jìn)行。
[0007]2、由于副產(chǎn)物HF、氟硼酸等具有極強(qiáng)的酸性腐蝕，因此對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求很高。設(shè)備本身必須具備抗擊強(qiáng)酸腐蝕能力，否則，設(shè)備一旦泄漏，蒸汽、冷卻水或空氣進(jìn)入系統(tǒng)，將導(dǎo)致系統(tǒng)全線崩潰。
[0008]3、在苯甲醚-三氟化硼工藝體系中，硼同位素分離是一個(gè)級(jí)聯(lián)填料塔中的氣液逆流接觸過程，由于分離系數(shù)較小，約為1.030，必須多級(jí)分離。從進(jìn)料到精餾平衡，需耗時(shí)幾天到幾十天。即使經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間全回流操作，達(dá)到了精餾平衡，系統(tǒng)只要稍有波動(dòng)，平衡就會(huì)被破壞，無法連續(xù)生產(chǎn)。
[0009]4、精餾交換塔塔板數(shù)多，加之采用高效塔內(nèi)件，塔內(nèi)氣相阻力居高不下，需要配備高揚(yáng)程的壓縮機(jī)；氣體三氟化硼中存在HF等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，極易損壞壓縮機(jī)的傳動(dòng)部件，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。
[0010]水和雜質(zhì)是硼同位素產(chǎn)品生產(chǎn)的大敵，水和雜質(zhì)主要通過原料苯甲醚和三氟化硼帶入，副反應(yīng)容易在交換精餾塔和絡(luò)合塔中發(fā)生，在絡(luò)合物裂解塔及再沸器等高溫區(qū)域，副反應(yīng)尤為劇烈；絡(luò)合物裂解后生成的三氟化硼和苯甲醚均含有較多雜質(zhì)，在三氟化硼和苯甲醚返回系統(tǒng)循環(huán)使用時(shí)，這些雜質(zhì)會(huì)被帶入系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中累積。
[0011]在實(shí)際的硼同位素產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，從系統(tǒng)投料到交換精餾達(dá)到平衡，耗時(shí)很長(zhǎng)；系統(tǒng)中副反應(yīng)生成的強(qiáng)酸導(dǎo)致壓縮機(jī)、泵、換熱器等設(shè)備頻頻損壞；副反應(yīng)生成的硼酸和絡(luò)合劑苯甲醚分解產(chǎn)生的各種雜質(zhì)會(huì)周期性堵塞系統(tǒng)，使生產(chǎn)無法連續(xù)進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種解決了苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物化學(xué)交換反應(yīng)精餾分離硼同位素工藝中存在的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)硼同位素產(chǎn)品連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)的工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法。
[0013]上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:所使用的原料為三氟化硼氣體(自然豐度，即硼-10豐度為19.3% )和苯甲醚液體，所述的三氟化硼氣體和苯甲醚液體的摩爾比為1:1 ;所使用的設(shè)備包括絡(luò)合塔、第一交換精餾塔、第二交換精餾塔、絡(luò)合物氣提塔、絡(luò)合物裂解塔、苯甲醚精餾除雜塔、苯甲醚干燥塔、冷箱等；
[0014]1、對(duì)原料三氟化硼氣體進(jìn)行凈化處理；方法是用深冷法處理三氟化硼氣體，除去其中的HF、CH3F等雜質(zhì)；處理過程為:原料三氟化硼氣體通過除塵器去除固體物質(zhì)，然后進(jìn)入壓縮機(jī)升壓至0.2Mpa-l.6Mpa，再進(jìn)入冷箱，冷卻至_85°C —95 °C進(jìn)行深冷分離，使HF、CH3F等高沸點(diǎn)雜質(zhì)冷凝為液體，而三氟化硼仍以氣體存在；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離去除殘留的HF和水，三氟化硼氣體從旋風(fēng)分離器頂部出來，進(jìn)入原料氣體球罐，再進(jìn)入交換精餾工序。
[0015]2、對(duì)原料苯甲醚液體進(jìn)行除雜、脫水干燥處理。方法是:將苯甲醚液體送入精餾除雜塔進(jìn)行精餾，苯酚等雜質(zhì)從塔釜排出，苯酚含量小于0.002%的苯甲醚從塔頂出來，進(jìn)入干燥塔的上部，與從干燥塔塔釜進(jìn)入的氮?dú)庠谔盍现羞M(jìn)行逆流接觸，通過氣提將苯甲醚中的水分含量降低至0.002% -0.004%，從干燥塔頂出來的含水氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)壓縮后去干燥器干燥，干燥后的氮?dú)饣氐礁稍锼h(huán)使用，干燥器中的干燥劑經(jīng)再生后繼續(xù)使用；所述氮?dú)馀c苯甲醚液體的摩爾比為3: 1-7: 1，干燥塔壓力為5Kpa(G)-85Kpa(G)，干燥塔溫度為20°C -60°C;氮?dú)飧稍锲骺刹捎媒饘兮c、氯化鈣、分子篩、活性炭、硅膠、離交樹脂等干燥劑；干燥塔可以是填料塔、板式塔、浮閥塔或其它設(shè)備形式；所述苯甲醚用氮?dú)飧稍?，從干燥塔出來的含水氮?dú)庥酶稍飫┏?，?jīng)壓縮機(jī)壓縮后，氮?dú)庠倩氐礁稍锼^續(xù)循環(huán)使用；
[0016]3、經(jīng)過凈化處理的苯甲醚液體通過泵送至絡(luò)合塔頂部，從塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的來自第一交換精餾塔塔頂?shù)娜?11氣體逆流接觸，生成苯甲醚-三氟化硼-11絡(luò)合物進(jìn)入絡(luò)合塔塔釜，絡(luò)合塔塔釜的苯甲醚-三氟化硼-11絡(luò)合物經(jīng)泵送至第一交換精餾塔頂部，絡(luò)合反應(yīng)的溫度為6°c -15°c ；
[0017]4、苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物從交換精餾塔塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的三氟化硼氣體逆流接觸，發(fā)生化學(xué)交換反應(yīng)，三氟化硼-10由氣相中逐漸轉(zhuǎn)移到液相中，而三氟化硼-11則由液相中逐漸轉(zhuǎn)移至氣相中，最后三氟化硼-10在第二交換精餾塔塔底以苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物的形式慢慢富集起來，三氟化硼-11則以氣體形式在第一交換精餾塔塔頂富集起來，從而達(dá)到分離目的；富集三氟化硼-10的苯甲醚絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物氣提塔頂部；交換精餾塔的操作溫度為5°c -300C ；
[0018]5、苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物從絡(luò)合物氣提塔塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的氮?dú)饽媪鹘佑|，通過氮?dú)鈿馓?，去除苯甲?三氟化硼-10絡(luò)合物中的水分和HF，以減少在絡(luò)合物裂解塔及再沸器中的副反應(yīng)；塔釜的苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物裂解塔；所述氮?dú)馀c苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物的摩爾比為2: 1-7:1;所述氮?dú)鈿馓岵僮髟诔叵逻M(jìn)行；苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物中約5% -10%的高豐度硼-10三氟化硼氣體被氮?dú)鈳С觯瑥慕j(luò)合物氣提塔塔頂出來的氮?dú)庵泻蠬F、水和三氟化硼-10氣體，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入到冷箱內(nèi)冷卻至_85°C -95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F等冷凝成液體，而氮?dú)夂腿?10仍為氣體，從冷箱出來在旋風(fēng)分離器中去除殘留的HF和水，仍為氣態(tài)的氮?dú)夂腿?10去第二精餾交換塔塔釜，與回流的三氟化硼-10氣體一起進(jìn)入塔內(nèi)；
[0019]6、絡(luò)合物氣提塔塔釜的苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物裂解塔，經(jīng)絡(luò)合物裂解塔釜再沸器加熱，苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物發(fā)生分解反應(yīng)，三氟化硼-10和苯甲醚被分離開來，絡(luò)合物裂解塔塔釜溫度控制在150°c -160°c ;其中，苯甲醚在絡(luò)合物裂解塔塔頂被冷凝成液體回流至塔內(nèi)進(jìn)入塔釜，三氟化硼-10仍為氣體，從絡(luò)合物裂解塔塔頂出來，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，去冷箱進(jìn)行凈化處理，在冷箱內(nèi)被冷卻至_85°C -95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F等冷凝成液體，三氟化硼-10仍為氣體，從冷箱出來后經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘留的HF、CH3F等組分，三氟化硼-10氣體得以凈化，一部分三氟化硼-10去成品儲(chǔ)罐，一部分三氟化硼-10氣體則回流至第二交換精餾塔塔釜；
[0020]7、絡(luò)合物裂解塔塔釜的苯甲醚經(jīng)泵送至苯甲醚除雜精餾塔，除雜后進(jìn)入干燥塔除水干燥，處理后的苯甲醚進(jìn)入儲(chǔ)罐循環(huán)使用。具體過程同(2)中對(duì)原料苯甲醚進(jìn)行除雜、脫水干燥處理的方法所述。
[0021]8、如(4)中內(nèi)容所述，三氟化硼-11氣體在第一交換精餾塔塔頂富集；從第一交換精餾塔塔頂出來的氣體中含有三氟化硼-11、氮?dú)夂虷F、CH3F等，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入冷箱，冷卻至_85°C -95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F等冷凝成液體，而三氟化硼_11和氮?dú)馊詾闅怏w，從冷箱出來后在旋風(fēng)分離器中去除殘留的HFXH3F等，仍為氣態(tài)的三氟化硼-11和氮?dú)膺M(jìn)入絡(luò)合塔塔釜，在絡(luò)合塔塔內(nèi)，自下而上的三氟化硼-11氣體與自上而下的苯甲醚液體逆流接觸，生成苯甲醚-三氟化硼-11絡(luò)合物；剩余的三氟化硼-11從絡(luò)合塔塔頂采出；如此循環(huán)，得到硼-10和硼-11產(chǎn)品。
[0022]9、裝置開工前，必須保證系統(tǒng)干燥，用干燥氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)，將系統(tǒng)中的水分去除。所有儲(chǔ)罐等設(shè)備都必須用低壓氮?dú)饷芊?，系統(tǒng)壓力設(shè)定在5Kpa(G)-85Kpa(G)，以防止?jié)窨諝膺M(jìn)入系統(tǒng)。所使用的氮?dú)獗仨毷巧罾涔に嚿a(chǎn)的干燥氮?dú)猱a(chǎn)品，本身不含水。
[0023]在所述絡(luò)合物裂解塔、苯甲醚除雜凈化塔采用以微波、電磁等方式加熱的再沸器，所述再沸器的高度為20mm-500mm，采用全陶瓷材質(zhì)或其它材質(zhì)，以降低物料在再沸器中的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)物料短暫停留、瞬間加熱、快速離開。其中苯甲醚等物料在再沸器中停留時(shí)間為1-30秒，瞬間加熱升溫至156°C，苯甲醚等物料快速離開再沸器，有效防止再沸器結(jié)焦堵塞。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明采用多層次干燥、凈化措施，從前端-對(duì)原料苯甲醚和三氟化硼分別進(jìn)行凈化干燥處理，到中間過程——在絡(luò)合物進(jìn)入絡(luò)合物裂解塔之前、裂解后的三氟化硼-10氣體進(jìn)入交換精餾塔塔釜之前、交換精餾塔塔頂氣體進(jìn)入絡(luò)合塔之前，分別進(jìn)行凈化處理，到末端一對(duì)絡(luò)合物裂解產(chǎn)物苯甲醚和三氟化硼氣體分別進(jìn)行凈化干燥處理，共進(jìn)行三個(gè)層次的凈化處理措施，確保系統(tǒng)中的水和雜質(zhì)總量呈遞減狀態(tài)，向交換精餾塔加入氮?dú)猓纳扑?nèi)氣液接觸，降低回流比，提高產(chǎn)量；從而保證了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0025]附圖是本發(fā)明的工藝流程圖，圖中I是絡(luò)合塔，2是第一交換精餾塔，3是第二交換精餾塔，4是絡(luò)合物氣提塔，5是絡(luò)合物裂解塔，6是苯甲醚精餾除雜塔，7是苯甲醚干燥塔，8是冷箱。

【具體實(shí)施方式】
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[0026]所使用的原料為三氟化硼氣體(自然豐度，即硼-10豐度為19.3% )和苯甲醚液體，所述的三氟化硼氣體和苯甲醚液體的摩爾比為1:1;
[0027]參照附圖，所使用的設(shè)備包括絡(luò)合塔1、第一交換精餾塔2、第二交換精餾塔3、絡(luò)合物氣提塔4、絡(luò)合物裂解塔5、苯甲醚精餾除雜塔6、苯甲醚干燥塔7、冷箱8等；
[0028]1、對(duì)原料三氟化硼氣體進(jìn)行凈化處理；方法是用深冷法處理三氟化硼氣體，除去其中的HF、CH3F等雜質(zhì)；處理過程為:原料三氟化硼氣體通過除塵器去除固體物質(zhì)，然后進(jìn)入壓縮機(jī)升壓至0.2Mpa或0.8Mpa或1.2Mpa或1.6Mpa，再進(jìn)入冷箱，冷卻至_85°C或_90°C或_95°C進(jìn)行深冷分離，使HF、CH3F等高沸點(diǎn)雜質(zhì)冷凝為液體，而三氟化硼仍以氣體存在；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離去除殘留的HF和水，三氟化硼氣體從旋風(fēng)分離器頂部出來，進(jìn)入原料氣體球罐,再進(jìn)入交換精餾工序。
[0029]2、對(duì)原料苯甲醚液體進(jìn)行除雜、脫水干燥處理。方法是:將苯甲醚液體送入精餾除雜塔進(jìn)行精餾，苯酚等雜質(zhì)從塔釜排出，苯酚含量小于0.002%的苯甲醚從塔頂出來，進(jìn)入干燥塔的上部，與從干燥塔塔釜進(jìn)入的氮?dú)庠谔盍现羞M(jìn)行逆流接觸，通過氣提將苯甲醚中的水分含量降低至0.002%或0.003%或0.004%，從干燥塔頂出來的含水氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)壓縮后去干燥器干燥，干燥后的氮?dú)饣氐礁稍锼h(huán)使用，干燥器中的干燥劑經(jīng)再生后繼續(xù)使用；所述氮?dú)馀c苯甲醚液體的摩爾質(zhì)量比為3:1或5:1或7: 1，干燥塔壓力為 5Kpa(G)或 20 Kpa(G)或 35 Kpa(G)或 50 Kpa(G)或 70 Kpa(G)或 85Kpa (G)，干燥塔溫度為20°C或40°C或60°C ;氮?dú)飧稍锲骺刹捎媒饘兮c、氯化鈣、分子篩、活性炭、硅膠、離交樹脂等干燥劑；干燥塔可以是填料塔、板式塔、浮閥塔或其它設(shè)備形式；所述苯甲醚用氮?dú)飧稍铮瑥母稍锼鰜淼暮獨(dú)庥酶稍飫┏?，?jīng)壓縮機(jī)壓縮后，氮?dú)庠倩氐礁稍锼^續(xù)循環(huán)使用；
[0030]3、經(jīng)過凈化處理的苯甲醚液體通過泵送至絡(luò)合塔頂部，從塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的來自第一交換精餾塔塔頂?shù)娜?11氣體逆流接觸，生成苯甲醚-三氟化硼-11絡(luò)合物進(jìn)入絡(luò)合塔塔釜，絡(luò)合塔塔釜的苯甲醚-三氟化硼-11絡(luò)合物經(jīng)泵送至第一交換精餾塔頂部，絡(luò)合反應(yīng)的溫度為6°C或9°C或12°C或15°C ；
[0031]4、苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物從交換精餾塔塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的三氟化硼氣體逆流接觸，發(fā)生化學(xué)交換反應(yīng)，三氟化硼-10由氣相中逐漸轉(zhuǎn)移到液相中，而三氟化硼-11則由液相中逐漸轉(zhuǎn)移至氣相中，最后三氟化硼-10在第二交換精餾塔塔底以苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物的形式慢慢富集起來，三氟化硼-11則以氣體形式在第一交換精餾塔塔頂富集起來，從而達(dá)到分離目的；富集三氟化硼-10的苯甲醚絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物氣提塔頂部；交換精餾塔的操作溫度為5°c或15°C或25°C或30°C ；
[0032]5、苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物從絡(luò)合物氣提塔塔頂從上至下噴淋，在填料中與從下而上的氮?dú)饽媪鹘佑|，通過氮?dú)鈿馓?，去除苯甲?三氟化硼-10絡(luò)合物中的水分和HF，以減少在絡(luò)合物裂解塔及再沸器中的副反應(yīng)；塔釜的苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物裂解塔；所述氮?dú)馀c苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物的摩爾比為2:1或5:1或7:1 ;所述氮?dú)鈿馓岵僮髟诔叵逻M(jìn)行；苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物中約5%或8%或10%的高豐度硼-10三氟化硼氣體被氮?dú)鈳С?，從絡(luò)合物氣提塔塔頂出來的氮?dú)庵泻蠬F、水和三氟化硼-10氣體，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入到冷箱內(nèi)冷卻至-85°C或_90°C或_95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F等冷凝成液體，而氮?dú)夂腿?10仍為氣體，從冷箱出來在旋風(fēng)分離器中去除殘留的HF和水，仍為氣態(tài)的氮?dú)夂腿?10去第二精餾交換塔塔釜，與回流的三氟化硼-10氣體一起進(jìn)入塔內(nèi)；
[0033]6、絡(luò)合物氣提塔塔釜的苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物裂解塔，經(jīng)絡(luò)合物裂解塔釜再沸器加熱，苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物發(fā)生分解反應(yīng)，三氟化硼-10和苯甲醚被分離開來，絡(luò)合物裂解塔塔釜溫度控制在150°c或155°C或160°C ;其中，苯甲醚在絡(luò)合物裂解塔塔頂被冷凝成液體回流至塔內(nèi)進(jìn)入塔釜，三氟化硼-10仍為氣體，從絡(luò)合物裂解塔塔頂出來，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，去冷箱進(jìn)行凈化處理，在冷箱內(nèi)被冷卻至_85°C或-90°C或_95°C進(jìn)行深冷分離，HFXH3F等冷凝成液體，三氟化硼-10仍為氣體，從冷箱出來后經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘留的HFXH3F等組分，三氟化硼-10氣體得以凈化，一部分三氟化硼-10去成品儲(chǔ)罐，一部分三氟化硼-10氣體則回流至第二交換精餾塔塔釜；
[0034]7、絡(luò)合物裂解塔塔釜的苯甲醚經(jīng)泵送至苯甲醚除雜精餾塔，除雜后進(jìn)入干燥塔除水干燥，處理后的苯甲醚進(jìn)入儲(chǔ)罐循環(huán)使用。具體過程同(2)中對(duì)原料苯甲醚進(jìn)行除雜、脫水干燥處理的方法所述。
[0035]8、如(4)中內(nèi)容所述，三氟化硼-11氣體在第一交換精餾塔塔頂富集；從第一交換精餾塔塔頂出來的氣體中含有三氟化硼-11、氮?dú)夂虷F、CH3F等，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入冷箱，冷卻至_85°C或-90°C或-95°C進(jìn)行深冷分離，HFXH3F等冷凝成液體，而三氟化硼_11和氮?dú)馊詾闅怏w，從冷箱出來后在旋風(fēng)分離器中去除殘留的HF、CH3F等，仍為氣態(tài)的三氟化硼-11和氮?dú)膺M(jìn)入絡(luò)合塔塔釜，在絡(luò)合塔塔內(nèi)，自下而上的三氟化硼-11氣體與自上而下的苯甲醚液體逆流接觸，生成苯甲醚-三氟化硼-1I絡(luò)合物；剩余的三氟化硼-1I從絡(luò)合塔塔頂采出；如此循環(huán)，得到硼-10和硼-11產(chǎn)品。
[0036]9、裝置開工前，必須保證系統(tǒng)干燥，用干燥氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)，將系統(tǒng)中的水分去除。所有儲(chǔ)罐等設(shè)備都必須用低壓氮?dú)饷芊猓到y(tǒng)壓力設(shè)定在5Kpa(G)或20 Kpa(G)或35Kpa(G)或50 Kpa(G)或70 Kpa(G)或85Kpa(G)，以防止?jié)窨諝膺M(jìn)入系統(tǒng)。所使用的氮?dú)獗仨毷巧罾涔に嚿a(chǎn)的干燥氮?dú)猱a(chǎn)品，本身不含水。
[0037]在所述絡(luò)合物裂解塔、苯甲醚除雜凈化塔采用以微波、電磁等方式加熱的再沸器，所述再沸器的高度為20mm或80mm或160mm或220mm或280mm或340mm或420mm或500mm,采用全陶瓷材質(zhì)或其它材質(zhì)，以降低物料在再沸器中的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)物料短暫停留、瞬間加熱、快速離開。其中苯甲醚等物料在再沸器中停留時(shí)間為I秒或10秒或20秒或30秒，瞬間加熱升溫至156°C，苯甲醚等物料快速離開再沸器，有效防止再沸器結(jié)焦堵塞。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:所使用的原料為三氟化硼氣體和苯甲醚液體，所述的三氟化硼氣體和苯甲醚液體的摩爾比為1:1;所使用的設(shè)備包括絡(luò)合塔(I)、第一交換精餾塔(2)、第二交換精餾塔(3)、絡(luò)合物氣提塔(4)、絡(luò)合物裂解塔(5)、苯甲醚精餾除雜塔出)、苯甲醚干燥塔(7)、冷箱(8)等； 從前端-對(duì)原料苯甲醚和三氟化硼分別進(jìn)行凈化干燥處理，到中間過程-在絡(luò)合物進(jìn)入絡(luò)合物裂解塔之前和交換精餾塔頂氣體進(jìn)入絡(luò)合塔之前，分別進(jìn)行凈化處理，到末端——對(duì)絡(luò)合物裂解產(chǎn)物苯甲醚和三氟化硼氣體分別進(jìn)行凈化干燥處理，通過三個(gè)層次的凈化干燥處理措施，確保系統(tǒng)中的水和雜質(zhì)總量呈遞減狀態(tài)，將氮?dú)庖虢粨Q精餾塔以改善氣液接觸。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:對(duì)原料三氟化硼氣體進(jìn)行凈化處理的方法是用深冷法處理三氟化硼氣體，除去其中的HF、CH3F等雜質(zhì)；處理過程為:原料三氟化硼氣體通過除塵器去除固體物質(zhì)，然后進(jìn)入壓縮機(jī)升壓至0.2Mpa-l.6Mpa，再進(jìn)入冷箱，冷卻至_85°C —95°C進(jìn)行深冷分離，使HFXH3F等高沸點(diǎn)雜質(zhì)冷凝為液體，而三氟化硼仍以氣體存在；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離去除殘留的HF和水，三氟化硼氣體從旋風(fēng)分離器頂部出來，進(jìn)入原料氣體球罐，然后再進(jìn)入第一交換精餾塔。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:對(duì)原料苯甲醚液體進(jìn)行脫水干燥處理的方法是:苯甲醚從干燥塔的上部進(jìn)入，與從干燥塔塔釜進(jìn)入的氮?dú)庠谔盍现羞M(jìn)行逆流接觸，通過氣提將苯甲醚中的水分含量降低至0.002% -0.004%，從干燥塔頂出來的含水氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)壓縮后去干燥器干燥，干燥后的氮?dú)饣氐礁稍锼h(huán)使用，所述氮?dú)馀c苯甲醚液體的摩爾質(zhì)量比為3: 1-7: 1，干燥塔壓力為5Kpa(G)-85Kpa(G)，干燥塔溫度為20°C _60°C。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:所述的中間處理過程為:在進(jìn)入絡(luò)合物裂解塔之前，對(duì)苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物進(jìn)行凈化處理，苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物從絡(luò)合物氣提塔的頂部進(jìn)入，與從塔底進(jìn)入的氮?dú)庠谔盍现羞M(jìn)行逆流接觸，通過氮?dú)鈿馓崛コ郊酌?三氟化硼絡(luò)合物中的水分和HF后，塔釜的苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物泵送至絡(luò)合物裂解塔裂解；絡(luò)合物氣提塔中氮?dú)馀c苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物的摩爾比為3: 1-7:1 ;從絡(luò)合物氣提塔塔頂出來的氮?dú)庵泻蠬F、水和三氟化硼氣體，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入到冷箱內(nèi)冷卻至_85°C -95°C進(jìn)行深冷分離，出冷箱在旋風(fēng)分離器中去除殘留的HF和水，仍為氣態(tài)的氮?dú)夂腿鹑サ诙s交換塔塔釜，與回流的三氟化硼氣體一起進(jìn)入塔內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:在第一精餾交換塔塔頂氣體進(jìn)入絡(luò)合塔前，先進(jìn)行冷凍凈化處理，從第一精餾交換塔塔頂出來的氣體中含有三氟化硼、氮?dú)夂蜌浞岬?，?jīng)冷箱冷卻至-85-95°C進(jìn)行深冷分離，氫氟酸等冷凝成液體，而三氟化硼和氮?dú)馊詾闅怏w，從冷箱出來在旋風(fēng)分離器中去除殘留的氫氟酸等，仍為氣態(tài)的三氟化硼和氮?dú)馊ソj(luò)合塔。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:對(duì)苯甲醚-三氟化硼絡(luò)合物的裂解產(chǎn)物苯甲醚和三氟化硼氣體分別進(jìn)行凈化處理，從絡(luò)合物裂解塔頂出來的三氟化硼-10氣體去冷箱進(jìn)行凈化處理，在冷箱內(nèi)被冷卻至-85°c —95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F等冷凝成液體，三氟化硼-10仍為氣體，從冷箱出來后經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘留的HF、CH3F等組分，三氟化硼-10氣體得以凈化，一部分三氟化硼-10去成品儲(chǔ)罐，一部分三氟化硼-?ο氣體則回流至第二交換精餾塔塔釜。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:從絡(luò)合物氣提塔塔頂出來經(jīng)冷凍干燥處理的氮?dú)?，與來自絡(luò)合物裂解塔頂?shù)幕亓魅饸怏w一起進(jìn)入第二交換精餾塔塔釜。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:苯甲醚-三氟化硼-10絡(luò)合物裂解塔和苯甲醚除雜塔再沸器采用微波、電磁等方式加熱，所述再沸器的高度為20mm-500mm，采用全陶瓷材質(zhì)或其它材質(zhì)；其中苯甲醚等物料在再沸器中停留時(shí)間為1-30秒，瞬間加熱升溫至156°C，苯甲醚等物料快速離開再沸器。
9.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:設(shè)置了冷箱，分別對(duì)幾種物料進(jìn)行冷凍處理，物料出冷箱后進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將氣體和液體分離開來。
10.按照權(quán)利要求9所述的一種工業(yè)化生產(chǎn)硼同位素產(chǎn)品的方法，其特征是:原料三氟化硼氣體經(jīng)壓縮至0.2Mpa(G)-l.6Mpa(G)，進(jìn)入冷箱冷卻至-85°C —95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F和水被冷凝下來，而三氟化硼仍為氣體，經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘余的HF、CH3F和水，純凈的三氟化硼氣體去原料球罐；從絡(luò)合物裂解塔頂出來的三氟化硼氣體經(jīng)壓縮至.0.2Mpa(G)-L 6Mpa(G)，進(jìn)入冷箱冷卻至-85°C —95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F和水被冷凝下來，而三氟化硼仍為氣體，經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘余的HF、CH3F和水，一部分三氟化硼氣體作為產(chǎn)品去產(chǎn)品球罐，一部分三氟化硼氣體回流至第二精餾交換塔；從絡(luò)合物氣提塔塔頂出來的含有三氟化硼氣體的氮?dú)饨?jīng)壓縮至0.2Mpa (G) -1.6Mpa (G)，進(jìn)入冷箱冷卻至-85°C -95°C進(jìn)行深冷分離，HF、CH3F和水被冷凝下來，而氮?dú)夂腿鹑詾闅怏w，經(jīng)旋風(fēng)分離器去除殘余的HFXH3F和水，氮?dú)夂腿鹑サ诙s交換塔，與回流的三氟化硼氣體一起進(jìn)入塔釜。
【文檔編號(hào)】B01D59/50GK104209001SQ201410412859
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】劉小秦, 王宏 申請(qǐng)人:劉小秦, 王宏