[發(fā)明專(zhuān)利]一種超低氘含量水的制備工藝及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110398828.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113105055A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍昭化;張巖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北楚儒同位素科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F9/10
• 分類(lèi)號(hào): C02F9/10;B01D59/04;B01D59/28;C01B5/00
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 楊軍

本發(fā)明涉及一種超低氘含量水的制備工藝及裝置，該裝置由上塔、冷凝器、下塔及再沸器順序連接組成，上塔內(nèi)裝有催化交換填料，下塔內(nèi)裝有絲網(wǎng)波紋填料；原料純水先進(jìn)入冷凝器經(jīng)換熱升溫后，從頂部進(jìn)入上塔，原料高純氫氣從底部進(jìn)入上塔，上行氫氣與下行純水在上塔內(nèi)催化交換填料中進(jìn)行H/D同位素催化交換，得到的低氘水從上塔的底部采出，然后從中部進(jìn)入下塔；配套冷凝器提供初始的液相，配套再沸器提供初始的汽相，下行液相與上行汽相在下塔的兩段絲網(wǎng)波紋填料中逆向接觸精餾，進(jìn)行H/D同位素深度分離，超低氘含量水從下塔頂部采出；本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，能制備0?5ppm超低氘含量水，能耗低，效率高，克服了傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)低氘水的缺點(diǎn)。

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及穩(wěn)定同位素分離領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種超低氘含量水的制備工藝及裝置。

[背景技術(shù)]

氘的原子量為2，是氫元素(原子量為1)的重同位素，自然界中，氘元素的天然豐度為150ppm左右；人們把氘含量小于150ppm的水稱(chēng)為“低氘水”，或“貧氘水”或“超輕水”，由于其在醫(yī)學(xué)、保健、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)及美容化妝領(lǐng)域有著廣泛的用途，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外非常重視低氘水生產(chǎn)工藝的研究及推廣。

目前，低氘水的制備工藝主要有“水電解法”和“水精餾法”兩大類(lèi)技術(shù)，但其共有的缺點(diǎn)是能耗大、效率低，低氘水的最低氘含量只能達(dá)到20ppm附近。但是，在癌癥診療和化妝品領(lǐng)域，氘含量在0-5ppm的超低氘含量水有著更重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，若能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“水電解法”和“水徑餾法”，開(kāi)發(fā)一種能耗低，效率高的超低氘含量水的制備技術(shù)，將具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種超低氘含量水的制備工藝及裝置，能制備0-5ppm超低氘含量水，且能耗低，效率高，克服了目前“水電解法”和“水精餾法”技術(shù)生產(chǎn)低氘水的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的設(shè)計(jì)一種超低氘含量水的制備裝置，包括由上至下依次布置的上塔1、冷凝器2、下塔3及再沸器4，所述下塔3頂部與冷凝器2的下端相連，所述下塔3底部與再沸器4的上端相連，所述上塔1內(nèi)裝有催化交換填料5，所述下塔3內(nèi)裝有絲網(wǎng)波紋填料6；所述冷凝器2一側(cè)開(kāi)設(shè)有純水進(jìn)入口，所述冷凝器2另一側(cè)頂部通過(guò)管路連接至上塔1一側(cè)頂部，所述上塔1另一側(cè)底部開(kāi)設(shè)有高純氫氣進(jìn)入口，所述上塔1的頂部開(kāi)設(shè)有富氘氫氣排出口，所述上塔1的底部開(kāi)設(shè)有低氘水出口，所述低氘水出口通過(guò)管路連接至下塔3中部，所述下塔3的底部開(kāi)設(shè)有富氘水排出口，所述下塔3頂部設(shè)有超低氘水出口，所述再沸器4一側(cè)開(kāi)設(shè)有水蒸氣進(jìn)入口，所述再沸器4另一側(cè)設(shè)有冷凝水出口。

進(jìn)一步地，所述上塔1內(nèi)裝有一段催化交換填料5，所述冷凝器2另一側(cè)頂部通過(guò)管路連接至上塔1內(nèi)催化交換填料5上方，所述上塔1的高純氫氣進(jìn)入口設(shè)于催化交換填料5下方。

進(jìn)一步地，所述下塔3內(nèi)裝有兩段絲網(wǎng)波紋填料6，所述兩段絲網(wǎng)波紋填料6之間設(shè)置有空隙，所述上塔1底部的低氘水出口通過(guò)管路連接至下塔3的兩段絲網(wǎng)波紋填料6之間空隙處。

進(jìn)一步地，所述冷凝器2頂部設(shè)置有出口，所述下塔3操作壓力為負(fù)壓時(shí)通過(guò)冷凝器2頂部的出口抽真空。

進(jìn)一步地，所述上塔1為同位素催化交換塔，所述上塔1內(nèi)部裝有一段疏水型Pt/C/PTFE催化交換填料5，所述上塔1的塔徑為100-1000mm，所述催化交換填料5的裝填高度為1-5m。

進(jìn)一步地，所述下塔3為同位素精餾塔，所述下塔3內(nèi)部的絲網(wǎng)波紋填料6材質(zhì)為304不銹鋼或銅，所述絲網(wǎng)波紋填料6比表面積為500-2000m2/m3，空隙率為70-95％，所述下塔3的塔直徑為100-1000mm，每段絲網(wǎng)波紋填料6裝填高度為1-5m。