CN112569786A - 一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，主要包括对原料水净化，将净化后端原料水进行精馏分离，在精馏分离过程中将精馏塔顶蒸气通过加压升温，在降膜换热器中与塔底富集水进行高效换热，利用蒸气冷凝潜热提供塔底富集水蒸发所需热量，避免了塔顶蒸气热量被冷却水带走而塔底富集水又额外输入大量热量进行蒸发的弊端，实现了整体精馏分离工艺能耗的显著降低；同时通过能量集成优化，利用精馏塔输出的较高温度液体对原料水进行预热，进一步提升能量利用效率。本发明工艺流程简单、装置操作便捷、系统稳定性好，可以实现精馏单元能耗60～85％的降低。本发明可改善目前氢同位素氧化物分离体系分离成本高的现状，具有非常显著的工程应用价值。

Description

一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺

技术领域

本发明涉及氢同位素分离技术领域，具体地讲，是涉及一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺。

背景技术

氢同位素包括氕(¹H)、氘(²H或D)、氚(³H或T)三种核素，氕和氘是稳定氢同位素，而氚具有放射性。氢同位素存在不同形态氧化物，包括H₂O、HDO、D₂O、HTO、DTO、T₂O共六种形态。氢同位素氧化物的分离工艺在民用、核电、聚变能源和军工等领域都具有极其重要的地位。

氕-氚氧化物的分离体系，对核电和聚变能源发展不可或缺。我国针对内陆核电规定了极为严苛的排放标准，要求厂址排放口下游1km处氚活度不高于100Bq/L(GB14587)；核工业快速发展，核燃料后处理需求显著增加，大量含氚废水必须妥善处置。大体积、低氚浓度的含氚废水的高效、低成本技术已成为瓶颈。聚变反应堆运行过程会产生大量工艺含氚水，水中氚的提取与净化决定着聚变堆的自持和稳定运行。

氘-氚氧化物体系的分离，在重水反应堆的慢化剂净化、重水提氚等领域至关重要。重水堆慢化剂氚积累到一定程度，必须进行去氚净化，否则会影响堆的稳定运行。且重水提氚本身具有重要的经济和战略价值，可以提取昂贵的氚，为聚变堆首炉用氚和其他领域提供氚源。

非氚的氕-氘分离体系，是重水生产、水去氘的关键技术。天然水中的氘含量约为140～150ppm，约每6600个氢原子中含1个氘原子(其余均为氕原子)。水中氘的预浓集，是重水生产的必要步骤，也是决定重水生产成本的关键环节。与氘的富集相对的是水中氘的去除，形成氘浓度低于天然浓度的水，即所谓的低氘水或贫氘水。已有研究表明应用低氘水就有提升机体免疫能力、延缓衰老、增强代谢等功效，并在临床辅助治疗肺癌、宫颈癌、鼻咽癌、乳腺癌和肝癌等癌症的过程中显示一定功效，因而目前已引起研究者和民众的广泛关注。

就氢同位素氧化物的分离方法而言，主要包括化学交换法、精馏法、电解法、色谱分离法、热扩散法、膜扩散吸附法、离心法、激光法等。但作为工业化生产的方法，有大规模使用价值的方法主要有化学交换法、电解法和精馏法。化学交换法基于不同温度条件下氢同位素氧化物在各相的分配系数不同而实现分离，有代表性的如水-氢双温交换法，但该法涉及多塔变温控制，操作复杂，设备投资成本高，且多涉及腐蚀性的氢载体如硫化氢。将催化交换与电解方法结合，虽然可以显著提高分离效率，但该过程使用大量贵金属催化剂，产能有限，同时电耗投入极高。精馏法利用不同组分蒸气压的差别实现分离目的，尽管组分蒸气压相差甚小，平衡推动力较小，但通过增加平衡级或级联运行等方式可以实现大规模处理，同时该法操作简单可靠，生产过程无污染，兼有固定投资少、运维成本低等诸多优点，因而备受关注。

传统精馏工艺中，塔釜物料被加热汽化；汽化后进入精馏塔内与下行液相物料传质传热，不断汽化冷凝，实现轻重组分在两相的分配；上行蒸气最终到达塔顶被冷凝，部分作为产品采出，部分回流至塔内。在整体精馏过程中，绝大部分的热量用于塔底液相沸腾和塔顶蒸气冷凝，对应相变过程的能耗极大。传统精馏技术主要通过优化操作条件、塔结构、提升反应精馏催化剂性能等方式进行优化，但改进空间有限，节能效果并不显著。

发明内容

针对上述现有技术中存在分离成本高的问题，本发明提供一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，包括以下步骤：

S10、对原料水进行净化，去除杂质；

S20、对净化后的原料水精馏分离：

S21、将净化后的原料水依次经过一级换热器和二级换热器进行换热升温，当其温度达到指定物料温度后从指定进料口输入精馏塔内；

S22、输入的原料水在精馏塔内形成上行蒸气和下行液体，并在塔内填料表面进行氢同位素交换反应，实现氢同位素转移，使上行蒸气中的重组分含量降低在塔顶形成贫化蒸气，下行液体中的重组分含量提升在塔底形成富集水；

S23、从塔底采出设定流量的富集水输入一级换热器中作为对原料水的一次换热源，其余富集水输入降膜换热器中，与从塔顶输出并加压升温形成的贫化压缩蒸气进行高效换热，将富集水液相蒸发后，再从指定蒸气入口返回精馏塔内继续进行氢同位素交换反应；

S24、在降膜换热器中换热后的贫化压缩蒸气自身冷凝为贫化液体后输入二级换热器中作为对原料水的二次换热源，贫化液体由此初步冷凝，并输入冷凝器中由制冷机组提供的冷却介质冷凝降温至与精馏塔塔顶的物料温度一致，形成贫化冷凝液体；

S25、将贫化冷凝液体输入回流缓冲罐内，并按预设流量采出部分贫化冷凝液体作为贫化端产品，其余贫化冷凝液体按预设回流比例返回精馏塔塔顶继续进行氢同位素交换反应；

S26、通过调整精馏分离过程的运行参数，实现不同程度的氢同位素分离，获得不同浓度的贫化端产品；

其中，通过回流缓冲罐后接的气液分离器和真空泵为精馏分离过程维持所需的真空度。

进一步地，所述步骤S10中，当原料水来自天然水源时，取水后依次进行沉降、初滤、精滤、吸附、反渗透处理后，形成纯净水作为精馏分离的原料水。

所述步骤S10中，当原料水来自含氚废水时，从含氚废水存储的中转区引入，进行酸碱中和、除盐、过滤、吸附、反渗透处理后，形成深度净化的氢同位素液体作为精馏分离的原料水。

更进一步地，所述高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，还包括：

S31、将从回流缓冲罐采出的贫化端产品进行后置分离处理，形成可供输出的贫化水；

S32、将从一级换热器进行换热降温的富集水进行后置分离处理，形成可供输出的富集水。

具体地，所述精馏塔在运行时处于负压状态，塔顶压力为6～15kPa，塔内操作温度低于65℃，氢同位素氧化物分离因子提升超过2％。

具体地，所述真空泵和冷凝器所需的冷却介质由制冷机组提供，介质温度5～15℃。

具体地，所述塔内填料采用表面经涂层处理改善表面亲水性的金属填料。

具体地，所述步骤S20中用于精馏分离的系统包括一级换热器、二级换热器、精馏塔、降膜换热器、压缩机、冷凝器、回流缓冲罐、气液分离器、真空泵和制冷机组，其中，所述一级换热器、二级换热器、精馏塔之间通过进液管道连通，净化后的原料水输入精馏塔的指定进料口；所述精馏塔上位于塔顶的气相出料口通过独立的气相出料管道依次连通压缩机和降膜换热器，用于对塔顶输出的贫化蒸气加压升温形成贫化压缩蒸气并在降膜换热器内进行高效换热；所述精馏塔上位于塔底的液相出料口通过独立的液相出料管道分别连通一级换热器和降膜换热器，用于在一级换热器内对原料水进行一次换热升温和在降膜换热器内与贫化压缩蒸气进行换热升温；所述降膜换热器通过富集水回流管道连通精馏塔的指定蒸气入口，用于将富集水液相蒸发后返回精馏塔，并且所述降膜换热器通过冷凝出料管道依次连通二级换热器、冷凝器和回流缓冲罐，用于将贫化液体输入二级换热器中对原料水进行二次换热升温，并使贫化液体在冷凝器内冷凝降温至精馏塔塔顶物料温度后输入回流缓冲罐；所述回流缓冲罐通过贫化水回流管道连通精馏塔塔顶的指定回流口，用于将部分贫化液体返回精馏塔，所述回流缓冲罐通过贫化水出料管道采出贫化端产品，所述回流缓冲罐通过放空管道依次连通气液分离器和真空泵，用于为系统维持所需的真空度；所述制冷机组通过冷却管道分别连通冷凝器和真空泵，用于提供冷凝器和真空泵所需的冷却介质；所述一级换热器通过富集水出料管道采出富集水。

更进一步地，所述精馏塔塔底配置有与之形成循环的再沸器，用于在开车阶段为精馏塔提供热能，并在精馏塔稳定运行阶段关闭。

更进一步地，所述制冷机组还配置有与之形成循环的降水塔，用于为制冷机组降温。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将精馏塔塔顶蒸气通过加压升温，在降膜换热器中与塔底富集水进行换热，利用蒸气冷凝潜热提供塔底富集水蒸发所需热量，避免了塔顶蒸气热量被冷却水带走而塔底富集水又额外输入大量热量进行蒸发的弊端，整个过程只需输入少量压缩机电能和少量蒸气凝液再冷制冷，即可实现整体精馏分离工艺能耗的显著降低。本发明工艺流程简单、装置操作便捷、系统稳定性好，针对不同规模的处理需求，该工艺可以实现精馏单元能耗60～85％的降低，处理规模越大，节能效果越明显。因此，本发明有望显著降低氢同位素氧化物分离体系分离成本高的现状，具有非常显著的工程应用价值。

(2)本发明将温度较高的塔底富集水和贫化液体分别对原料水进行两次预热，提升了原料水的进料温度，减少了对原料水进料加温的能耗和精馏塔的进料处理能耗，进一步降低了系统整体能耗。

(3)本发明采用负压精馏工艺，控制塔顶压力6～15kPa，氢同位素氧化物分离因子提升超过2％；同时负压条件下，塔内操作温度低于65℃，系统加热要求低，能耗降低。

(4)本发明的精馏塔内采用表面特殊处理的填料，相比国外技术采用的铜填料(含表面处理)，可实现更高的反应处理效率，除材料本身成本可降低75％外，还可显著改善填料掉渣问题，进而降低停车维护需求从而降低系统运行维护成本。在小规模应用范围优选散装填料，大规模工程化应用，优选规整填料。

附图说明

图1为本发明-实施例中工艺系统及流程线路示意图。

图2为本发明-实施例中采用的塔内填料的表面形态示意图。

图3为本发明-实施例中采用的规整填料的示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-水净化单元，2-一级换热器，3-二级换热器，4-精馏塔，5-降膜换热器，6-压缩机，7-冷凝器，8-回流缓冲罐，9-气液分离器，10-真空泵，11-制冷机组，12-降水塔，13-再沸器，14-进液管道，15-气相出料管道，16-液相出料管道，17-富集水回流管道，18-冷凝出料管道，19-贫化水回流管道，20-贫化水出料管道，21-放空管道，22-冷却管道，23-富集水出料管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，该高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，主要包括原料水净化、精馏分离过程、分离产品处置三个工段。所采用的系统包括水净化单元1、一级换热器2、二级换热器3、精馏塔4、降膜换热器5、压缩机6、冷凝器7、回流缓冲罐8、气液分离器9、真空泵10、制冷机组11、降水塔12、再沸器13，其中，所述一级换热器、二级换热器、精馏塔之间通过进液管道14连通，净化后的原料水输入精馏塔的指定进料口；所述精馏塔上位于塔顶的气相出料口通过独立的气相出料管道15依次连通压缩机和降膜换热器，用于对塔顶输出的贫化蒸气加压升温形成贫化压缩蒸气并在降膜换热器内进行高效换热；所述精馏塔上位于塔底的液相出料口通过独立的液相出料管道16分别连通一级换热器和降膜换热器，用于在一级换热器内对原料水进行一次换热升温和在降膜换热器内与贫化压缩蒸气进行换热升温；所述降膜换热器通过富集水回流管道17连通精馏塔的指定蒸气入口，用于将富集水液相蒸发后返回精馏塔，并且所述降膜换热器通过冷凝出料管道18依次连通二级换热器、冷凝器和回流缓冲罐，用于将贫化液体输入二级换热器中对原料水进行二次换热升温，并使贫化液体在冷凝器内冷凝降温至精馏塔塔顶物料温度后输入回流缓冲罐；所述回流缓冲罐通过贫化水回流管道19连通精馏塔塔顶的指定回流口，用于将部分贫化液体返回精馏塔，所述回流缓冲罐通过贫化水出料管道20采出贫化端产品，所述回流缓冲罐通过放空管道21依次连通气液分离器和真空泵，用于为系统维持所需的真空度；所述制冷机组通过冷却管道22分别连通冷凝器和真空泵，用于提供冷凝器和真空泵所需的冷却介质，制冷机组还可以通过冷却管道连通压缩机油站，为其提供冷却介质；所述一级换热器通过富集水出料管道23采出富集水；所述再沸器与精馏塔塔底连通并形成循环，用于在开车阶段为精馏塔提供热能，并在精馏塔稳定运行阶段关闭；所述降水塔与制冷机组连通并形成循环，用于为制冷机组降温。

该高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，包括以下步骤：

S10、对原料水进行净化，去除杂质；

当原料水来自天然水源时，取水后依次进行沉降、初滤，再进行深度净化，采用工业净水工艺，综合精滤、吸附、反渗透等技术处理后，形成纯净水作为精馏分离的原料水；

当原料水来自含氚废水时，如含氚废水等集中存储的原料，从含氚废水存储的中转区引入，可直接进行深度净化，进行酸碱中和、除盐、过滤、吸附、反渗透等技术处理后，形成氢同位素液体作为精馏分离的原料水。

S20、对净化后的原料水精馏分离，基于分离程度和处理要求，在顶部产生贫化水，在底部引出富集水：

S21、将净化后的原料水依次经过一级换热器和二级换热器进行换热升温，当其温度达到指定物料温度后从指定进料口输入精馏塔内；

S22、原料水在精馏塔内形成上行蒸气和下行液体，并在塔内填料表面进行氢同位素交换反应，实现氢同位素转移，使上行蒸气中的重组分含量降低在塔顶形成贫化蒸气，下行液体中的重组分含量提升在塔底形成富集水；

S23、从塔底采出设定流量的富集水输入一级换热器中作为对原料水的一次换热源，其余富集水输入降膜换热器中，与从塔顶输出并加压升温形成的贫化压缩蒸气进行高效换热，将富集水液相蒸发后，再从指定蒸气入口返回精馏塔内继续进行氢同位素交换反应；

S24、在降膜换热器中换热后的贫化压缩蒸气自身冷凝为贫化液体后输入二级换热器中作为对原料水的二次换热源，贫化液体由此初步冷凝，并输入冷凝器中由制冷机组提供的冷却介质冷凝降温至与精馏塔塔顶的物料温度一致，形成贫化冷凝液体；

S25、将贫化冷凝液体输入回流缓冲罐内，并按预设流量采出部分贫化冷凝液体作为贫化端产品，其余贫化冷凝液体按预设回流比例返回精馏塔塔顶继续进行氢同位素交换反应；

S26、通过调整精馏分离过程的运行参数，实现不同程度的氢同位素分离，获得不同浓度的贫化端产品；

其中，通过回流缓冲罐后接的气液分离器和真空泵为精馏分离过程维持所需的真空度，所述真空泵和冷凝器所需的冷却介质由制冷机组提供，介质温度5～15℃，所述精馏塔在运行时处于负压状态，塔顶压力为6～15kPa，氢同位素氧化物分离因子提升超过2％，塔内操作温度低于65℃，系统加热要求低，能耗降低。

具体地，所述精馏塔为分离过程核心反应器，塔内填料采用表面经涂层处理改善表面亲水性的金属填料，相比常规铜填料，可实现更高处理效率，除材料本身成本可降低75％外，还可显著改善填料掉渣问题，进而降低停车维护需求从而降低系统运行维护成本。小规模应用范围优选散装填料，大规模工程化应用优选规整填料。

上述工艺中，将塔顶蒸气压缩加压升温，进入降膜换热器内对塔底富集水进行加热汽化后，进入精馏塔底部。通过输入少量压缩功将塔顶输出蒸气温度提升，再利用其冷凝过程的巨大潜热来实现塔底富集水物料蒸发，可显著降低整体能耗的60％以上。对塔顶输出蒸气与塔底输出富集水进行换热的器件选用降膜换热器，涉及两相换热介质的相变，其具有更高效的传热效率。

上述工艺中，针对非涉氚体系，如低氘水生产工艺中，通过将水净化单元的净化余水和精馏塔底引入的富集水，作为制冷机组降水塔补水水源，可提升系统用水效率。

S31、将从回流缓冲罐采出的贫化端产品进行后置分离处理，形成可供输出的贫化水；

S32、将从一级换热器进行换热降温的富集水进行后置分离处理，形成可供输出的富集水；

其中，针对输出产品的分离体系，如低氘水制备过程，所产低氘水进行灭菌、装瓶、贴标后，形成可供输出的产品；针对含氚水，贫化氚水可输入后级工段进一步贫化，达到浓度要求的氚水亦可排放，富集产品可集中存储或输入下级工序进行深度浓缩或提取。

应用测试数据：

基于上述工艺过程，进行年产5000t/a@50ppm低氘水的分离装置，塔底釜液蒸发热负荷8000kW。表1对比了三类工艺的运行能耗情况：分别为本发明工艺流程、全部用电功能(电加热蒸发器)以及蒸气供热。相比全部由电能供应热量的传统工艺，采用本发明工艺流程可将加热功率从8000kW降至1150kW，即降低85％的用电量。分析运行费用，以电价0.6元/kWh，蒸气价格150元/t计算，年运行8000h。采用本发明工艺年加热运行费用552万元，直接用电耗费3840万元；而采用蒸气供热费用1680万元，本发明能耗费用相比降低67％。

表1本发明与传统工艺能耗对比

项目	本发明工艺	直接用电	传统蒸气
				再沸器热负荷kW	8000	8000	8000
蒸气消耗t/h			14
				耗电量kWh	1150	8000
加热运行能耗(万元/年)	552	3840	1680

基于所述年产5000t/a@50ppm低氘水的分离装置，通过调整关键工艺运行参数，可实现不同程度的氢氘分离，即可制备不同浓度的低氘水产品，如表2所示。

表2本发明制备不同浓度的低氘水产品能力

产品类型(ppm)	单位小时产能(L/h)	年产能(吨)
			25	375	3000
50	675	5400
			75	1025	8200
100	1400	11200
			130	1875	15000

针对乏燃料后处理和核电站泄漏含氚水，采用精馏工艺进行含氚废水的浓缩，少量氚水贮存衰变或进一步提氚，而贫化氚水达到排放或稀释后可排放的标准。针对年处理含氚废水5000m³的需求，折合625kg/h处理量(年运行8000h)，参考氚水浓度10⁹Bq/L，通过两级并联的精馏单元，各精馏塔采用本发明工艺，目标浓缩比57，即可将5000m³含氚水压缩至88m³进行贮存。经过处理后的贫化水浓度达到10⁶Bq/L，氚提取率0.47％，氚浓度贫化410倍；富集段氚水浓度达到10¹⁰Bq/L，氚浓度增加28倍，提取了原料氚水中99.5％的氚。关键处理参数如表3所示。

针对所述应用需求，采用全电方案运行能耗28350kW，基于本发明工艺，能耗降低80％，达到9072kW，即显著降低了传统工艺进行处理的运行能耗成本。

表3含氚废水处理关键参数

可以看出，本发明可显著降低精馏分离能耗成本，在水去氚化、重水提氚、重水生产和低氘水制备等领域具有显著的实用和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S10、对原料水进行净化，去除杂质；

S20、对净化后的原料水精馏分离：

S21、将净化后的原料水依次经过一级换热器和二级换热器进行换热升温，当其温度达到指定物料温度后从指定进料口输入精馏塔内；

S22、输入的原料水在精馏塔内形成上行蒸气和下行液体，并在塔内填料表面进行氢同位素交换反应，实现氢同位素转移，使上行蒸气中的重组分含量降低在塔顶形成贫化蒸气，下行液体中的重组分含量提升在塔底形成富集水；

S23、从塔底采出设定流量的富集水输入一级换热器中作为对原料水的一次换热源，其余富集水输入降膜换热器中，与从塔顶输出并加压升温形成的贫化压缩蒸气进行高效换热，将富集水液相蒸发后，再从指定蒸气入口返回精馏塔内继续进行氢同位素交换反应；

S24、在降膜换热器中换热后的贫化压缩蒸气自身冷凝为贫化液体后输入二级换热器中作为对原料水的二次换热源，贫化液体由此初步冷凝，并输入冷凝器中由制冷机组提供的冷却介质冷凝降温至与精馏塔塔顶的物料温度一致，形成贫化冷凝液体；

S25、将贫化冷凝液体输入回流缓冲罐内，并按预设流量采出部分贫化冷凝液体作为贫化端产品，其余贫化冷凝液体按预设回流比例返回精馏塔塔顶继续进行氢同位素交换反应；

S26、通过调整精馏分离过程的运行参数，实现不同程度的氢同位素分离，获得不同浓度的贫化端产品；

其中，通过回流缓冲罐后接的气液分离器和真空泵为精馏分离过程维持所需的真空度。

2.根据权利要求1所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述步骤S10中，当原料水来自天然水源时，取水后依次进行沉降、初滤、精滤、吸附、反渗透处理后，形成纯净水作为精馏分离的原料水。

3.根据权利要求1所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述步骤S10中，当原料水来自含氚废水时，从含氚废水存储的中转区引入，进行酸碱中和、除盐、过滤、吸附、反渗透处理后，形成深度净化的氢同位素液体作为精馏分离的原料水。

4.根据权利要求1～3任一项所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，还包括：

S31、将从回流缓冲罐采出的贫化端产品进行后置分离处理，形成可供输出的贫化水；

S32、将从一级换热器进行换热降温的富集水进行后置分离处理，形成可供输出的富集水。

5.根据权利要求1～3任一项所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述精馏塔在运行时处于负压状态，塔顶压力为6～15kPa，塔内操作温度低于65℃，氢同位素氧化物分离因子提升超过2％。

6.根据权利要求4所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述真空泵和冷凝器所需的冷却介质由制冷机组提供，介质温度5～15℃。

7.根据权利要求1～3任一项所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述塔内填料采用表面经涂层处理改善表面亲水性的金属填料。

8.根据权利要求1～3任一项所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述步骤S20中用于精馏分离的系统包括一级换热器、二级换热器、精馏塔、降膜换热器、压缩机、冷凝器、回流缓冲罐、气液分离器、真空泵和制冷机组，其中，所述一级换热器、二级换热器、精馏塔之间通过进液管道连通，净化后的原料水输入精馏塔的指定进料口；所述精馏塔上位于塔顶的气相出料口通过独立的气相出料管道依次连通压缩机和降膜换热器，用于对塔顶输出的贫化蒸气加压升温形成贫化压缩蒸气并在降膜换热器内进行高效换热；所述精馏塔上位于塔底的液相出料口通过独立的液相出料管道分别连通一级换热器和降膜换热器，用于在一级换热器内对原料水进行一次换热升温和在降膜换热器内与贫化压缩蒸气进行换热蒸发；所述降膜换热器通过富集水回流管道连通精馏塔的指定蒸气入口，用于将富集水液相蒸发后返回精馏塔，并且所述降膜换热器通过冷凝出料管道依次连通二级换热器、冷凝器和回流缓冲罐，用于将贫化液体输入二级换热器中对原料水进行二次换热升温，并使贫化液体在冷凝器内冷凝降温至精馏塔塔顶物料温度后输入回流缓冲罐；所述回流缓冲罐通过贫化水回流管道连通精馏塔塔顶的指定回流口，用于将部分贫化液体返回精馏塔；所述回流缓冲罐通过贫化水出料管道采出贫化端产品，所述回流缓冲罐通过放空管道依次连通气液分离器和真空泵，用于为系统维持所需的真空度；所述制冷机组通过冷却管道分别连通冷凝器和真空泵，用于提供冷凝器和真空泵所需的冷却介质；所述一级换热器通过富集水出料管道采出富集水。

9.根据权利要求8所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述精馏塔底配置有与之形成循环的再沸器，用于在开车阶段为精馏塔提供热能，并在精馏塔稳定运行阶段关闭。

10.根据权利要求8所述的高效低成本的氢同位素氧化物分离工艺，其特征在于，所述制冷机组还配置有与之形成循环的降水塔，用于为制冷机组降温。

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