一種氣體分布器及包括其的鼓泡反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氣體分布器及包括其的鼓泡反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于氟化物熔鹽在熔融狀態(tài)下具有極其優(yōu)異的熱化學(xué)性能及材料兼容性，氟化物熔鹽可用作反應(yīng)堆一回路冷卻劑和核能及太陽能制氫系統(tǒng)的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)，是釷基熔鹽堆的關(guān)鍵材料之一。能否制備出大批量合格的供熔鹽核反應(yīng)堆使用的高純度氟化物熔鹽，直接關(guān)系到我國釷基熔鹽堆核能項目計劃能否順利實施，進而為滿足國家能源供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性提供保障。
[0003]目前國內(nèi)外對這種堆用氟化物熔鹽的制備研究單位并不多，且大多還只是實驗室級別，例如美國橡樹嶺實驗室(0RNL)于上世紀(jì)60年代成功開展的熔鹽實驗堆(MSRE)，其中用到的1噸多氟鹽冷卻劑由該實驗室自行制備?，F(xiàn)階段仍無大批量的堆用氟化鹽生產(chǎn)機構(gòu)和廠商。自從2011年中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)TMSR重大專項計劃實施以來，中國科學(xué)院上海有機所已經(jīng)逐步掌握了堆用氟化熔鹽制備及凈化的成套關(guān)鍵技術(shù)，目前已能制備出單批次10公斤級高純度氟化物熔鹽，經(jīng)模擬堆運行各項指標(biāo)符合要求。但單批次10公斤級的產(chǎn)量遠遠不能滿足未來熔鹽堆的使用需求，亟需盡快研究開發(fā)出單批次百公斤級以上的熔鹽生產(chǎn)制備成套關(guān)鍵技術(shù)。
[0004]當(dāng)前的氟化物熔鹽制備基本上采取的是單管單孔的鼓泡進氣方式，存在鼓泡量小、氣量不穩(wěn)定、氣液接觸面積小、鼓泡效果不理想等明顯缺陷，嚴(yán)重不能滿足百公斤熔鹽制備條件下對大通氣量、穩(wěn)定氣流量、大氣液接觸面積的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)鼓泡量小、氣量不穩(wěn)定、氣液接觸面積小、鼓泡效果不理想等缺陷，提供了一種適用于百公斤級氟化物熔鹽制備生產(chǎn)的氣體分布器及應(yīng)用其的鼓泡反應(yīng)器。
[0006]本實用新型通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0007]—種氣體分布器，其包括鼓泡頭、過渡儲氣包、上段進氣管和下段進氣管；所述鼓泡頭為一空心圓盤，所述鼓泡頭的下端面設(shè)有若干鼓泡孔；所述鼓泡頭的上端面與所述過渡儲氣包的下端面通過所述下段進氣管連接，所述過渡儲氣包的上端面通過所述上段進氣管與氣源連接。
[0008]較佳地，所述鼓泡頭的直徑為180-190mm，以保證一個較大的氣液接觸面積。
[0009]較佳地，所述鼓泡孔為圓形，所述鼓泡孔的孔徑為0.5-1.0mm，所述鼓泡孔上設(shè)有錐帽，以保證分布器具有一較大的氣體通量，同時在該較大通量情況下氣流的穩(wěn)定。
[0010]較佳地，所述鼓泡孔以所述鼓泡頭的圓心為中心沿所述鼓泡頭的徑向形成3個等間距的環(huán)形分布，3個所述環(huán)形分布均包括均勻分布的8-12個所述鼓泡孔，且任一所述鼓泡孔與相鄰的所述環(huán)形分布上距離最近的兩個所述鼓泡孔距離相等。所述鼓泡孔的設(shè)置保證了氣量的穩(wěn)定，使各個鼓泡孔的氣泡基本具有相同的運動路徑，鼓泡時能沿統(tǒng)一運動路徑形成較大的攪動漩渦，從而實現(xiàn)凈化氣體與熔融態(tài)熔鹽的充分混合，大大強化了熔鹽凈化氣液反應(yīng)，極大地提高了凈化反應(yīng)效率。
[0011]較佳地，所述過渡儲氣包為一空心圓柱，所述過渡儲氣包的尺寸為Φ78-85_Χ 158-165_，該尺寸是經(jīng)過實驗室小試，根據(jù)小試設(shè)備尺寸經(jīng)過一定計算放大后得到的較優(yōu)尺寸范圍，最優(yōu)化的尺寸為?80mmX 160mm。此過渡儲氣包可以實現(xiàn)兩方面的作用:一方面可以有效避免進氣流量波動性的影響，保證凈化氣體流量的穩(wěn)定性；另一方面當(dāng)設(shè)備故障時或進氣閥門關(guān)閉時過渡儲氣包中存儲的余量氣體仍可以使鼓泡反應(yīng)器保持一定的氣體壓力，能有效避免通常所出現(xiàn)的熔鹽倒吸進鼓泡器堵塞鼓泡頭的現(xiàn)象發(fā)生。
[0012]較佳地，所述上段進氣管上設(shè)有一連接頭，用于控制氣體進料。
[0013]本實用新型還提供了一種包括了如上所述氣體分布器的鼓泡反應(yīng)器，其還包括反應(yīng)罐體和排氣管；所述上段進氣管穿過所述反應(yīng)罐體的頂蓋中心并通過焊接固定，所述排氣管穿過所述反應(yīng)罐體的頂蓋并通過焊接固定。
[0014]較佳地，所述反應(yīng)罐體的尺寸為0 375-385mmX2250-2350mm，該尺寸是經(jīng)過實驗室小試，根據(jù)小試設(shè)備尺寸經(jīng)過一定計算放大后的較優(yōu)尺寸范圍，最優(yōu)化的尺寸為?380mmX2300mm ;所述反應(yīng)罐體的材質(zhì)為純鎳、哈氏合金、C/C復(fù)合材料中的一種，所述反應(yīng)罐體具備極好的密閉性及耐高溫、耐強腐蝕介質(zhì)腐蝕特性。
[0015]較佳地，所述鼓泡頭與所述反應(yīng)罐體的底面之間的距離為80-100mm，以保證鼓泡頭與反應(yīng)罐體底面有一足夠的空間，防止氣體通量較大時進氣無法有效擴散，而使反應(yīng)罐體底部產(chǎn)生局部壓力過大等安全隱患。
[0016]較佳地，所述過渡儲氣包位于所述反應(yīng)罐體的1/2-2/3高度的位置，防止其影響鼓泡反應(yīng)器主要反應(yīng)區(qū)中凈化氣體與熔融態(tài)熔鹽的充分混合。
[0017]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。
[0018]本實用新型的積極進步效果在于:本實用新型的氣體分布器及包括其的鼓泡反應(yīng)器鼓泡通量大，氣流量穩(wěn)定，氣液接觸面積大，顯著提高了凈化反應(yīng)效率，有效避免熔鹽倒吸堵塞鼓泡頭現(xiàn)象的發(fā)生，完全能夠滿足百公斤級氟化物熔鹽制備生產(chǎn)的要求，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，加工及維護成本較低。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的鼓泡反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實用新型實施例1的鼓泡孔分布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本實用新型實施例2的鼓泡孔分布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本實用新型實施例3的鼓泡孔分布結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過較佳實施例的方式進一步說明本實用新型，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。
[0024]本實用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種鼓泡反應(yīng)器，其包括氣體分布器、反應(yīng)罐體2和排氣管3 ;所述氣體分布器包括鼓泡頭11、過渡儲氣包12、上段進氣管131和下段進氣管132 ;所述鼓泡頭11為一空心圓盤，所述鼓泡頭11的下端面設(shè)有若干鼓泡孔14，所述鼓泡孔14為圓形，其上設(shè)有錐帽；所述過渡儲氣包12為一空心圓柱；所述鼓泡頭11的上端面與所述過渡儲氣包12的下端面通過所述下段進氣管132連接，所述過渡儲氣包12的上端面通過所述上段進氣管131與氣源連接，所述上段進氣管131上設(shè)有一連接頭15 ;所述上段進氣管131穿過所述反應(yīng)罐體2的頂蓋中心并通過焊接固定，所述排氣管3穿過所述反應(yīng)罐體2的頂蓋并通過焊接固定。
[0025]反應(yīng)罐體2的材質(zhì)為純鎳、哈氏合金、C/C復(fù)合材料中的一種；上段進氣管131通入的凈化氣體為氟化氫、氫氣、氬氣的一種或幾種。
[0026]實施例1
[0027]本實施例其他結(jié)構(gòu)如前所述，所述過渡儲氣包12的尺寸為Φ80πιπιΧ 160mm,所述反應(yīng)罐體2的尺寸為Φ 380mm X