本發(fā)明涉及核電站放射性廢樹脂處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置。
背景技術(shù):
一臺(tái)百萬(wàn)級(jí)核電機(jī)組每年將產(chǎn)生約10m3的放射性廢樹脂。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性廢樹脂減容處理,減小廢物最終處置壓力,是當(dāng)前核電站放射性廢樹脂處理工藝研究的熱點(diǎn)。常見的放射性廢樹脂減容處理工藝有濕法氧化、蒸汽重整、熱態(tài)超壓、桶內(nèi)干燥等。其中,熱態(tài)超壓工藝以其減容效果好、二次廢物少、設(shè)備投資少及運(yùn)行控制簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),已在國(guó)內(nèi)外核電站得到成功運(yùn)用。熱態(tài)超壓工藝包括真空干燥和超壓兩個(gè)關(guān)鍵工序,其中真空干燥工序是指在負(fù)壓環(huán)境、較低溫度下對(duì)錐型干燥器內(nèi)的放射性廢樹脂進(jìn)行干燥,使其含水率最終降低至4%以下,從而達(dá)到廢物減容目的和廢物處置相關(guān)要求。在樹脂干燥末期,由于樹脂中的游離水和結(jié)合水都已蒸發(fā)殆盡,樹脂溫度將快速上升,逐漸趨近于熱源(如熱油)溫度。而核電站所產(chǎn)生的放射性廢樹脂基本上是苯乙烯二乙烯苯聚合物,其受熱分解溫度較低,特別是oh-型陰離子交換樹脂在比較低的溫度下即分解產(chǎn)生氨、甲胺、三甲胺等氣體,這些廢氣較難處理,也易引起系統(tǒng)運(yùn)行安全問(wèn)題。因此,針對(duì)核電站放射性廢樹脂的物化特性,急需建立可模擬離子交換樹脂真空干燥的試驗(yàn)方法和裝置,試驗(yàn)結(jié)果將為核電站放射性廢樹脂真空干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造以及運(yùn)行參數(shù)和控制要求的確定提供重要依據(jù)。離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法和裝置目前未見報(bào)道和專利保護(hù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置。
離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法包括:
將裝有少量樹脂樣品的樣品池放在油浴鍋內(nèi)加熱;樹脂加熱一定時(shí)間后,產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)放置于冰水浴內(nèi)的u型管冷凝收集,少量不凝性氣體則通過(guò)三口燒瓶收集;采用氣相色譜儀分析冷凝液和不凝性氣體的成分及含量,測(cè)定樹脂樣品的殘留含水量,從而得到不同溫度和加熱時(shí)間下樹脂樣品的受熱分解程度和干燥效果。
優(yōu)選地,油浴鍋的油溫控制在30~200℃,且可自動(dòng)調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地,樹脂樣品在負(fù)壓環(huán)境下加熱。
優(yōu)選地,通過(guò)一臺(tái)真空泵抽吸實(shí)現(xiàn)負(fù)壓環(huán)境。
優(yōu)選地,通過(guò)烘干稱重法測(cè)定樹脂樣品的殘留含水量。
離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)裝置包括真空泵、三口燒瓶、冰水浴、u型管、油浴鍋、樣品池及相關(guān)閥門;其中所述真空泵、三口燒瓶、u型管和樣品池依次連接;所述u型管在所述冰水浴中冷卻,所述樣品池在所述油浴鍋中加熱;所述相關(guān)閥門用于控制各裝置之間的通斷或各裝置與外界環(huán)境的通斷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明提供的離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置,模擬負(fù)壓環(huán)境下離子交換樹脂的干燥過(guò)程,分析其受熱分解行為。
2、本發(fā)明提供的離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置,可設(shè)置不同的加熱溫度、加熱時(shí)間和真空度,模擬不同型號(hào)樹脂的干燥過(guò)程和受熱分解行為,為核電站放射性廢樹脂真空干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備制造提供重要依據(jù),可節(jié)約工藝和設(shè)備研發(fā)成本,并提高工作效率。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明提供的離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)裝置圖。
其中,1.通氣閥,2.真空泵,3.緩沖瓶,4.活性炭,5.分子篩,6.隔離閥,7.通氣閥,8.三口燒瓶,9.u型管,10.隔離閥,11.冰水浴,12.油浴鍋,13.樣品池。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1所示,離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法包括:
1.試驗(yàn)前先關(guān)閉閥門1、7、10,打開閥門6,開啟真空泵2對(duì)裝置抽真空,直至真空壓力表讀數(shù)達(dá)到0.1mpa。
2.關(guān)閉閥門6,打開閥門1,檢驗(yàn)裝置的氣密性。
3.待確認(rèn)系統(tǒng)氣密性良好后,打開閥門6,關(guān)閉閥門1,調(diào)節(jié)閥門7的開度,使三口燒瓶8內(nèi)的壓力維持在試驗(yàn)所需的真空度。
4.關(guān)閉閥門6和7,打開閥門1,關(guān)閉真空泵。
5.將放有3g樹脂樣品的樣品池快速放入溫度恒定的油浴鍋中,此時(shí)油溫已達(dá)到試驗(yàn)溫度。
6.打開閥門10(為了防止抽真空過(guò)程中樣品池13內(nèi)的樹脂樣品被帶起,應(yīng)緩慢打開閥10),開始計(jì)時(shí),此時(shí)樹脂在負(fù)壓環(huán)境下干燥和受熱分解。產(chǎn)生的水蒸氣在經(jīng)過(guò)浸在冰水浴中的u型管9后冷凝下來(lái),樹脂分解生成的氨氣和胺化合物等同時(shí)溶解于冷凝液中,另有極少量的不凝性氣體經(jīng)過(guò)u型管進(jìn)入三口燒瓶。
7.當(dāng)?shù)竭_(dá)要求的加熱時(shí)間后,關(guān)閉閥門10,取出樣品池,擦凈外壁的油,用乙醇擦拭多次,確保外壁潔凈。
8.收集干燥后樣品,通過(guò)烘干稱重法測(cè)定干燥后樣品的殘留含水量。
9.抽取三口燒瓶中的氣體樣品,通過(guò)氣相色譜儀分析氣體樣品的組成。
10.拆下u型管,收集冷凝液,取樣并通過(guò)氣相色譜儀分析冷凝液的組成。
11.通過(guò)不同油溫和加熱時(shí)間下樹脂樣品受熱分解產(chǎn)生氣體的組成及干燥后樣品的殘留含水量數(shù)據(jù),分析樹脂真空干燥適宜的工藝參數(shù),指導(dǎo)核電站放射性廢樹脂真空干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備制造。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)施例具有以下有益效果:
1、本實(shí)施例提供的離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置,模擬負(fù)壓環(huán)境下離子交換樹脂的干燥過(guò)程,分析其受熱分解行為。
2、本實(shí)施例提供的離子交換樹脂真空干燥試驗(yàn)方法及裝置,可設(shè)置不同的加熱溫度、加熱時(shí)間和真空度,模擬不同型號(hào)樹脂的干燥過(guò)程和受熱分解行為,為核電站放射性廢樹脂真空干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備制造提供重要依據(jù),可節(jié)約工藝和設(shè)備研發(fā)成本,并提高工作效率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能,但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。