[發(fā)明專利]一種重氧水分離裝置間歇生產(chǎn)超輕水的方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910053682.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN101597031A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗雅;秦川江;陳大昌;周建躍;肖斌;李猷;姜永悅;劉嚴(yán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海化工研究院
• 主分類號(hào): C01B5/00
• 分類號(hào): C01B5/00;C02F1/04
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 彭茜茜;白益華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及穩(wěn)定性同位素分離技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種可在連續(xù)生產(chǎn)重氧水的同時(shí)間歇生產(chǎn)超輕水的同位素分離裝置及其采用該裝置的分離方法。

背景技術(shù)

自然界中的水分子是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子組成(H₂O)，氫元素有氕(¹H)、氘(²H即D)兩種穩(wěn)定性同位素和氚(³H即T)一種放射性同位素，天然豐度分別是99.985％、0.015％(150ppm)，氚天然豐度極低不到十億分之一；氧元素有氧-16(¹⁶O)、氧-17(¹⁷O)、氧-18(¹⁸O)三種穩(wěn)定性同位素，天然豐度分別是99.76％、0.04％、0.2％。由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子可以構(gòu)成多種穩(wěn)定性同位素水分子，它們以不同比例存在于天然水中。

重氧水是指氧-18元素與普通氫元素構(gòu)成的水，主要應(yīng)用于生物體代謝、藥物合成步驟控制、環(huán)境科學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)、化學(xué)鏈特性和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等方面的研究，還可以作為核醫(yī)學(xué)診斷試劑廣泛應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其是PET(正電子發(fā)射斷層顯像)顯像劑的合成。

超輕水又稱低氘水或貧氘水，是指水中氘的豐度低于天然豐度(150ppm)的水，其英文名稱是：Deuterium?Depleted?Water，簡(jiǎn)稱為：DDW，主要用于制備高純度氕氣、核磁共振溶劑和防治癌癥等疾病及保健的飲用水等。

目前，重氧水的制備方法及其裝置主要有：水精餾法、低溫精餾法、化學(xué)交換法、熱擴(kuò)散法等，工業(yè)生產(chǎn)以水精餾法為主。其中，水精餾法生產(chǎn)重氧水，是以天然水為原料，經(jīng)多級(jí)塔級(jí)聯(lián)(串聯(lián)或串/并聯(lián))分離氧同位素，在末級(jí)級(jí)聯(lián)塔的底部獲得重氧水產(chǎn)品。

目前，超輕水的制備方法，曾經(jīng)報(bào)道了硫化氫雙溫交換法和離心分離法。

當(dāng)采用硫化氫雙溫交換法生產(chǎn)超輕水時(shí)，利用硫化氫和水之間的同位素交換反應(yīng)，采用冷塔和熱塔多級(jí)級(jí)聯(lián)串接的方式實(shí)現(xiàn)重氫和超重氫的分離，液體原料水從冷塔頂部進(jìn)入，自上而下流過冷、熱交換塔；氣體物料硫化氫從冷熱塔之間加入，并在冷熱塔中自下而上的進(jìn)行循環(huán)，在交換塔中與液體物料形成對(duì)流，冷塔中重組分通過化學(xué)交換向液相轉(zhuǎn)移而在液相中濃集，在冷塔底部液相中重組分的濃度達(dá)到最大值；濃縮了重組分的液體物料在流過熱塔時(shí)再與上行的氣體發(fā)生化學(xué)交換，重組分又向氣相轉(zhuǎn)移，從熱塔排出的液相物料進(jìn)入脫氣塔脫除硫化氫后即得降低了重氫含量的制成品。所得到的超輕水氘含量在135ppm以下。

當(dāng)采用離心分離法生產(chǎn)超輕水時(shí)，采用高溫反應(yīng)蒸汽鍋爐、真空精餾塔和高速離心分離器得到超輕水，高溫反應(yīng)蒸汽鍋爐通過蒸汽導(dǎo)管與真空精餾塔下部的液相區(qū)連通；真空精餾塔自上而上為真空緩沖區(qū)、氣相區(qū)、液相區(qū)和濃縮區(qū)；氣相區(qū)和液相區(qū)安裝有銅質(zhì)波紋板；真空精餾塔設(shè)有真空調(diào)節(jié)器；真空精餾塔底部的濃縮區(qū)下部通過導(dǎo)流管與高溫反應(yīng)蒸汽鍋爐連接，以形成循環(huán)；真空精餾塔頂部的真空緩沖區(qū)處通過氣體導(dǎo)管與高速離心分離器連接。所得到的超輕水氘含量在135ppm以下。

目前，國(guó)內(nèi)外均沒有采用同位素分離裝置同時(shí)連續(xù)分離重氧水和間歇分離超輕水的相關(guān)報(bào)道，更沒有可以同時(shí)獲得重氧水和特定濃度超輕水的方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)獲得重氧水和特定濃度超輕水的方法。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種同時(shí)獲得重氧水和特定濃度超輕水的裝置。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種本發(fā)明的裝置的用途。

本發(fā)明中第一方面提供一種重氧水分離裝置間歇生產(chǎn)超輕水的方法，包括如下步驟：

(a)提供天然水原料(S₀)，所述原料(S₀)進(jìn)入級(jí)聯(lián)精餾裝置(1)，其中，所述級(jí)聯(lián)精餾裝置(1)由多級(jí)精餾塔(T₁)～(T_n)連接而成，且n為3～10之間的整數(shù)；

(b)所述天然水原料(S₀)在所述級(jí)聯(lián)精餾裝置(1)中分別或交替進(jìn)行以下步驟：

(i)在多級(jí)精餾塔(T₁)～(T_n)中進(jìn)行級(jí)聯(lián)精餾，在所述第一級(jí)精餾塔(T₁)中進(jìn)行部分回流或零回流操作，從而在末級(jí)精餾塔(T_n)的底部獲得重氧水產(chǎn)品(S₄)；