[實用新型]一種大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220368989.8
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN202802824U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)煜?/a>;吳偉;于紅箭;張國林;朱盈喜;張立東;楊玉奇;柴世全;劉建鵬;寇子琦
• 申請（專利權）人: 中核四○四有限公司
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;高爽

技術領域

本實用新型涉及一種大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱，特別是涉及一種核燃料循環(huán)天然鈾純化和乏燃料后處理所用的大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱。

背景技術

在目前的核用萃取設備中，主要有混合澄清槽、離心萃取器和脈沖萃取柱?；旌铣吻宀奂夹g最為成熟，但其具有占地面積大，不易排污等缺點；離心萃取器被認為是下一代中最有希望應用于后處理廠中的核用萃取設備，但其具有結(jié)構(gòu)復雜、不易維修等缺點；脈沖萃取柱是目前應用最廣泛的萃取設備。

目前，在國內(nèi)外核工業(yè)中研究的主要有標準板（即篩板）、噴嘴板、折流板三種類型的脈沖萃取柱。標準板在工業(yè)中早期應用，因為水力學性能和傳質(zhì)效果較差而漸遭淘汰；噴嘴板主要在英國后處理廠及中國乏燃料后處理中試廠中應用；環(huán)形折流板脈沖萃取柱是上世紀七十年代研究并發(fā)展起來的新型脈沖萃取柱，它借助于脈沖所提供的能量，可顯著改善兩相流動特性，提高傳質(zhì)效率。與混合澄清槽和離心萃取器等核用萃取設備相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、通量大、內(nèi)部無活動部件、排污性能好、便于維修和實現(xiàn)遠程控制等優(yōu)點。與篩板、噴嘴板兩種板型的脈沖柱相比，不僅可操作區(qū)域更寬，增加了操作穩(wěn)定性，而且還可以處理含有固體顆粒的物料，滿足天然鈾萃取純化的要求。又可以保證臨界安全，防止溝流，滿足核燃料后處理的萃取分離的要求。

鑒于環(huán)形折流板脈沖萃取柱的諸多優(yōu)點，在諸如核燃料后處理、醫(yī)藥、石油化工、濕法冶金等民用行業(yè)中已經(jīng)有了廣泛應用。目前，在我國乏燃料后處理中試廠，法國UP3、UP2-800和日本ROKKASAO后處理廠的一循環(huán)共去污工序均采用環(huán)形折流板脈沖萃取柱。

法國、英國、日本等國對環(huán)形折流板脈沖萃取柱放大設計規(guī)律進行了充分的研究，并將其應用在液-液萃取過程中。1995年，A.Zaharieva和O.Masberrat等人首次采用激光多普勒測速儀測量了軸向及徑向速度。1997年，Angelov等人對柱徑為288mm的環(huán)形折流板脈沖萃取柱進行了研究，采用同樣方法測量了板段間流體的軸向和徑向速度，繪出了柱中連續(xù)相速度分布圖，并首次提出了描述和計算流型參數(shù)的數(shù)值方法。Angelov等人還對分散相液滴的大小進行了研究，用韋伯準數(shù)對液滴破碎的最大直徑進行了關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)增大脈沖強度有利于液滴的破碎，并在之后N.Bardin-Monnier等人的試驗中得到驗證。2003年，N.Bardin-Monnier等人對柱徑為300mm、中試規(guī)模的柱子進行了研究，首次應用計算流體動力學模型和拉格朗日模型對萃取柱的停留時間、軸向擴散系數(shù)等參數(shù)進行了預測，同時還模擬出了柱中流體的流動狀況。此外，日本核燃料服務有限公司的佐藤等人也進行了環(huán)形折流板脈沖萃取柱流體力學及傳質(zhì)性能的研究。

上世紀九十年代初，我公司與清華大學合作先后進行了柱徑為50mm的環(huán)形折流板萃取柱操作性能與傳質(zhì)試驗研究，取得了較為滿意的結(jié)果。1995年我公司首次在國內(nèi)開展了柱徑為120mm的環(huán)形折流板脈沖萃取柱試驗，獲得了有意義的結(jié)果。隨后又開發(fā)研制了中試廠1：1規(guī)模的1A柱，并進行了性能試驗研究。2001年我公司還對柱徑為120mm的折流板萃取柱與標準噴嘴篩板柱進行了性能比較。通過比較，折流板萃取柱性能優(yōu)于標準噴嘴篩板柱。2005年，清華大學景山、吳秋林等對柱徑為50mm折流板萃取柱進行了水力學性能研究，在此基礎上，2006年，畢升、景山等人進一步研究了柱徑為100mm折流板萃取柱的水力學性能，考察了HNO₃-30%TBP（煤油）體系及HNO₃-30%TRPO（煤油）體系下的水力學性能。這些成果的取得為環(huán)形折流板脈沖萃取柱的工業(yè)放大設計及性能研究奠定了良好的基礎。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種可用于核燃料循環(huán)天然鈾純化和乏燃料后處理的大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱。

為解決上述技術問題，本實用新型一種大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱，包括自上而下依次連接的上澄清段筒體、萃取段筒體、下澄清段筒體；還包括位于萃取段筒體之中的外環(huán)板、位于外環(huán)板之中的內(nèi)環(huán)板、位于內(nèi)環(huán)板之中的中心桿、中心桿兩端固定的兩個孔板；上澄清段筒體內(nèi)部固定安裝有水相進口裝置和有機相出口裝置，上澄清段筒體頂部設置有呼排口；下澄清段筒體的底部設置有水相出口，下澄清段筒體內(nèi)部固定安裝有有機相進口裝置和脈沖腿。

中心桿與內(nèi)環(huán)板的單邊間隙為1mm；萃取段筒體內(nèi)壁與外環(huán)板的單邊間隙為1mm。

萃取段筒體軸向上設有若干位于不同的徑向位置的彼此間隔0.5m的取樣器。

下澄清段筒體上設置有Φ500mm的人孔和視窗。