[發明專利]一種液相催化交換工藝制備多濃度低氘水的系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201711324129.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108083229B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李佩龍;羅德禮;宋江鋒;蔡金光;張志;楊雷;郭莉;安永濤;姚偉志;陳克琳
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: C01B5/00
• 分類號: C01B5/00
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 劉華平

1.一種液相催化交換工藝制備多濃度低氘水的系統，其特征在于，包括催化交換系統、供氣系統、原料水供應系統、氫氧復合系統、氘水收集系統、換熱系統和監測控制系統；

所述監測控制系統同時與催化交換系統、供氣系統、原料水供應系統、氫氧復合系統、氘水收集系統和換熱系統連接，用于監測和控制系統的壓力、液位、和氘濃度，并在系統使用前對其進行抽真空和充氮預處理

所述催化交換系統包括第一催化交換柱(8)、第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)以及分別設置在第一催化交換柱(8)、第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)上的加熱保溫層；

所述供氣系統包括氫氣儲罐(17)和氮氣儲罐(21)；

所述原料水供應系統包括原料水罐(2)；

所述氫氧復合系統包括第一氫氧復合器(35)、第二氫氧復合器(56)和第三氫氧復合器(77)；

所述氘水收集系統包括富氘水箱(12)、第一低氘水儲罐(39)、第二低氘水儲罐(60)和第三低氘水儲罐(81)；

所述換熱系統包括第一冷凝器(32)、第二冷凝器(37)、第三冷凝器(53)、第四冷凝器(58)、第五冷凝器(74)和第六冷凝器(79)；

所述原料水罐(2)與第一催化交換柱(8)通過原料水管路連接、并為第一催化交換柱(8)提供待處理的天然豐度的水，所述第一催化交換柱(8)、第一冷凝器(32)、第二催化交換柱(45)、第三冷凝器(53)、第二氫氧復合器(56)、第四冷凝器(58)通過低氘氣相管路依次連接，所述第四冷凝器(58)還通過低氘水管路與第二低氘水儲罐(60)連接，所述第一氫氧復合器(35)通過低氘氣相管路與第一冷凝器(32)和第二催化交換柱(45)之間的低氘氣相管路連接，所述第一氫氧復合器(35)通過低氘氣相管路與第二冷凝器(37)連接，所述第二冷凝器(37)通過低氘水管路與第一低氘水儲罐(39)連接，所述第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)并聯、且均通過低氘水管路與第二冷凝器(37)和第一低氘水儲罐(39)之間的低氘水管路連接，所述氫氣儲罐(17)和氮氣儲罐(21)通過供氣管路連接、并用于為第一催化交換柱(8)和第二催化交換柱(45)提供高純氫氣、以及提供為吹掃系統、確保運行安全的惰性氮氣，所述第一催化交換柱(8)和第二催化交換柱(45)并聯、且均通過供氣管路與氫氣儲罐(17)和氮氣儲罐(21)之間的供氣管路連接，所述第一催化交換柱(8)、第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)分別通過富氘水管路與富氘水箱(12)連接，所述第五冷凝器(74)、第三氫氧復合器(77)、第六冷凝器(79)通過低氘氣相管路依次連接、且第五冷凝器(74)通過低氘氣相管路還與第三催化交換柱(67)連接，所述第六冷凝器(79)通過低氘水管路與第三低氘水儲罐(81)連接，所述第一冷凝器(32)通過富氘水管路與第一催化交換柱(8)和富氘水箱(12)之間的富氘水管路連接，所述第三冷凝器(53)通過富氘水管路與第二催化交換柱(45)和富氘水箱(12)之間的富氘水管路連接，所述第五冷凝器(74)通過富氘水管路與第三催化交換柱(67)和富氘水箱(12)之間的富氘水管路連接。

2.根據權利要求1所述的一種液相催化交換工藝制備多濃度低氘水的系統，其特征在于，所述第一催化交換柱(8)、第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)內填充Pt基疏水催化劑和親水填料，分別提供催化交換和相轉變的表面，采用混裝填料方式，填料比為疏水催化劑：親水填料＝1:3。

3.根據權利要求1所述的一種液相催化交換工藝制備多濃度低氘水的系統，其特征在于，所述第一催化交換柱(8)、第二催化交換柱(45)和第三催化交換柱(67)內設置有用于確保上行氫氣和下流液體均勻分布以及抑制液泛現象發生的氣體和液體分布器。

4.根據權利要求1所述的一種液相催化交換工藝制備多濃度低氘水的系統，其特征在于，所述加熱保溫層包括設置在內層并且呈對稱半圓環狀的第一催化交換柱加熱器(9)、第二催化交換柱加熱器(46)和第三催化交換柱加熱器(68)，設置在外層的硅酸鋁纖維棉，以及與第一催化交換柱加熱器(9)、第二催化交換柱加熱器(46)、第三催化交換柱加熱器(68)連接的繼電器和PID溫控儀。