CN115382389A - 尾气处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供一种尾气处理方法，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除尾气中的氢同位素气体，方法包括：将尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置，第一处理装置用于对氢同位素气体进行催化氧化，使氢同位素气体转换为水汽，第二处理装置中填充有分子筛，以吸附水汽，第三处理装置中填充有液氮，以二次吸附水汽；监测尾气的氢同位素活度；在尾气的氢同位素活度满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气排放，在尾气的氢同位素活度不满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气重新通入第一处理装置。本申请的实施例还提供一种尾气处理系统。

Description

尾气处理方法和系统

技术领域

本申请涉及气体处理技术领域，具体涉及一种尾气处理方法和系统。

背景技术

放射性工艺系统中常常会产生含有氢同位素的尾气，在将这些工艺废气排放之前，需要去除其中的氢同位素。相关技术中提供的去除尾气中的氢同位素的方法成本较高，处理效率较低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种尾气处理方法和系统。

根据本申请实施例的第一个方面，提供一种尾气处理方法，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除尾气中的氢同位素气体，方法包括：将尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置，第一处理装置用于对氢同位素气体进行催化氧化，使氢同位素气体转换为水汽，第二处理装置中填充有分子筛，以吸附水汽，第三处理装置中填充有液氮，以二次吸附水汽；监测尾气的氢同位素活度；在尾气的氢同位素活度满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气排放，在尾气的氢同位素活度不满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气重新通入第一处理装置。

根据本申请实施例的第二个方面，提供一种尾气处理系统，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除尾气中的氢同位素气体，尾气处理系统包括：第一处理装置，第一处理装置用于对尾气进行催化氧化；第二处理装置，第二处理装置与第一处理装置连接，第二处理装置中填充有分子筛；第三处理装置，第三处理装置与第二处理装置连接，第三处理装置中填充有液氮；气体泵，气体泵用于驱动尾气在第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置中流动；第一电离室，第一电离室用于监测尾气中的氢同位素活度。

本申请实施例提供的尾气处理方法和系统能够高效且低成本地去除尾气中的氢同位素气体。

附图说明

图1为根据本申请实施例的尾气处理方法的流程图；

图2为根据本申请实施例的尾气处理系统的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

本申请的实施例首先提供一种尾气处理方法，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除尾气中的氢同位素气体。此处的尾气可以是任何放射性工艺系统所产生的含有氢同位素气体的尾气，此处的尾气也不仅限于工艺系统所排放的尾气，也可以是指工艺系统中的一个或多个部件中所残留的含有氢同位素的气体，对此不作限制。

具体地，本申请的实施例提供的方法包括：

步骤S102：将尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置。第一处理装置用于对氢同位素气体进行催化氧化，使氢同位素气体转换为水汽，第二处理装置中填充有分子筛，以吸附水汽，第三处理装置中填充有液氮，以二次吸附水汽。

步骤S104：监测尾气中的氢同位素活度。

步骤S106：在尾气的氢同位素活度满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气排放，在尾气的氢同位素活度不满足预设条件时，将第三处理装置流出的尾气重新通入第一处理装置。

具体地，第一处理装置可以是催化氧化床等装置，可以借助第一处理装置来对氢同位素气体进行催化氧化，使其转换为水汽，氢同位素气体通常是指氚气，而水汽可以是指氚化水气体。催化氧化的具体方法可以参照本领域中的相关技术，在此不再赘述。

第二处理装置可以是填充有分子筛的吸附床，分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石，其具有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开，借助合适孔径的分子筛能够完成水汽的吸附。

分子筛的吸附能力具有一定的极限，达到饱和状态后将无法继续吸附水汽，因此，如果仅使用分子筛这一种水汽吸附装置来对尾气中的水汽吸附，则可能需要将多个填充有分子筛的吸附床串联起来使用，以使得氢同位素的去除因子满足要求。然而，这将会导致处理成本的大幅上升。

为此，本申请中提出了进一步地设置第三处理装置来对水汽进行二次吸附处理，第三处理装置可以是液氮冷阱等填充有液氮的装置，其能够通过液氮的低温完成对水汽的吸附。借助第三处理装置来对水汽进行二次吸附处理能够在保证处理效率和处理效果的前提下有效地减少第二处理装置中分子筛的用量，提高了尾气处理的效率并且降低了成本。

可以在处理的过程中实时地监测尾气中的氢同位素活度，如果氢同位素活度满足了预设条件，则可以将第三处理装置中流出的尾气排放，如果不满足预设条件，则可以将第三处理装置中流出的尾气在此通入第一处理装置中，从而，能够重复上文中所描述的处理过程，直到尾气中的氢同位素活度满足预设条件。此处的预设条件可以由本领域技术人员参照相关的尾气排放标准来确定，对此不作限制。

在一些实施例中，可以进一步的借助第三处理装置来对第二处理装置进行降温。可以理解地，分子筛在室温条件下具有较好的吸附效果，第一处理装置中发生的催化氧化则通常需要较高的温度，这将可能导致第二处理装置中的温度较高，不利于分子筛的吸附。为此，本实施例中，选择借助第三处理装置来对第二处理装置进行降温，可以选择将第三处理装置设置在相对靠近第二处理装置的位置处，以使得第三处理装置中的液氮能够吸收第二处理装置附近的热量，起到降温的效果。

在一些实施例中，可以监测第二处理装置出口侧的露点值，露点值能够反映尾气中的水汽含量，可以使用本领域中常用的露点测量装置来完成露点值的监测。借助该露点值的变化情况能够确定第二处理装置中的分子筛的饱和程度，从而，能够在发现第二处理装置中的分子筛发生饱和后及时地进行处理，例如更换分子筛或者对分子筛进行解吸处理等，以保证尾气处理能够继续进行。

在一些实施例中，第二处理装置中的分子筛饱和后，可以对第二处理装置中的分子筛进行解吸处理，使分子筛吸附的水汽释放。而后，可以借助第三处理装置吸附分子筛所释放的水汽，可以通过对第二处理装置中的分子筛进行加热完成解吸处理。

在一些实施例中，解吸处理可以在尾气处理的过程中来进行，此时，尾气在通过第二处理装置时能够将分子筛所释放的水汽吹扫到第三处理装置中进行吸附。尽管解吸处理时第二处理装置无法完成水汽的吸附，会导致尾气处理效率的暂时下降，但是在解吸处理结束后，第二处理装置又能够重新对水汽进行吸附，从而，可以连续地进行尾气处理，而不需要中断。

解吸处理也可以是在第二处理装置暂停工作时进行，此时，可以选择向第二处理装置中通入吹扫气体，来将分子筛释放的水汽吹扫到第三处理装置后。第二处理装置可以在不需要进行尾气处理时暂停工作，可以在每次第二处理装置暂停工作时来对其进行解吸处理，不论此时分子筛是否饱和，以保证下一次尾气处理开始时分子筛具有较好的吸附能力。

在一些实施例中，第二处理装置可以包括多个吸附床，当发现其中的一些吸附床中的分子筛饱和后，可以选择接通其他的吸附床来继续进行尾气处理，并可以对分子筛饱和的吸附床进行解吸处理或者更换处理，同样地，对这些吸附床进行解吸处理可以是在尾气处理过程中进行，也可以是在不需要尾气处理时进行。

在一些实施例中，可以进一步地在第三处理装置吸附了水汽后，对第三处理装置中的水汽进行回收。可以理解地，在分子筛进行了解吸处理后，第一处理装置中所转换的水汽几乎完全集中在第三处理装置中，从而，能够借助第三处理装置来实现氢同位素的快速回收。第三处理装置可以与第二处理装置进行可拆卸的连接，在需要进行氢同位素回收时，可以选择将第三处理装置拆卸后进行回收。

在一些实施例中，可以在将尾气通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置前确定尾气中的氢同位素活度，可以理解地，如果此时氢同位素活度已经满足了上述预设条件，则无需再对尾气进行处理而是可以直接排放，如果此时氢同位素活度不满足上述预设条件，则可以将尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置进行上述尾气处理。

在一些实施例中，可以在将尾气依次通入所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置之前，借助存储装置来存储尾气。在存储装置中存储的所述尾气满足第二预设条件后，将存储装置存储的尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置进行处理。

可以理解地，在一些情况下，尾气量可能较少，或者接收到的尾气流量可能较小，直接对其进行处理可能难以获得较好的处理效率，为此，本实施例中，可以不直接将尾气引入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置进行处理，而是将其暂时存储在存储装置中，待存储装置中存储的尾气满足第二预设条件后，可以将所存储的尾气通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置进行处理，处理后的尾气可以排放，也可以返回存储装置中，对此不作限制。此处的第二预设条件可以是指存储装置中的尾气达到了一定了压力，存储装置中的氢同位素活度达到了一定的数值等，可以对存储装置中的压力、氢同位素活度等进行监测，来确定是否满足第二预设条件。

本申请的实施例还提供一种尾气处理系统，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除尾气中的氢同位素气体，参照图2，尾气处理系统包括：第一处理装置21，第一处理装置21用于对尾气进行催化氧化。第二处理装置22，第二处理装置22与第一处理装置21连接，第二处理装置22中填充有分子筛。第三处理装置23，第三处理装置23与第二处理装置22和第一处理装置21连接，第三处理装置23中填充有液氮。气体泵24，气体泵24用于驱动尾气在第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23中流动。第一电离室25，第一电离室25用于监测尾气中的氢同位素活度。

如上文中所描述地，第一处理装置21可以是催化反应床，第二处理装置22可以是填充有分子筛的吸附床，第三处理装置23可以是液氮冷阱。第一处理装置21、第二处理装置22、第三处理装置23之间可以通过合适的管路连接，气体泵24借助管路与这些装置连接，以使其能够驱动尾气在上述装置中流动，由于第二处理装置22连接到第一处理装置21，第三处理装置23连接到第二处理装置22，因此，当气体泵24启动后，能够将尾气依次通入第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23。第一电离室25同样可以通过管路与上述装置连接。

第一处理装置21可以连接到需要进行尾气处理的系统中，以使得尾气能够进入第一处理装置21，第三处理装置23可以连接到尾气排放系统中，从而，在尾气的氢同位素活度满足预设条件后，可以进行尾气的排放。本领域技术人员可以根据实际处理需求来将第一处理装置21和第三处理装置23与合适的设备连接，对此不作限制。

在一些实施例中，第三处理装置23可以靠近第二处理装置22设置，以使第三处理装置23能够对第二处理装置22进行降温。

在一些实施例中，第三处理装置23可以与第二处理装置22可拆卸地连接，从而，能够将第三处理装置23拆卸后回收其所吸收的水汽。在这些实施例中，第二处理装置22可以连接到第一处理装置21，从而，第三处理装置23被拆卸时，可以将第二装置22中流出的气体通入第一处理装置21中继续进行处理。

在一些实施例中，气体处理系统还包括露点测量装置26，露点测量装置26与第二处理装置22连接，例如，露点测量装置26可以设置在第二处理装置22和第三处理装置23之间的管路上，从而，露点测量装置26能够监测第二处理装置22出口处的露点值。

在一些实施例中，气体处理系统还可以包括第二电离室27，第二电离室27用于在尾气进入第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23之前对尾气中的氢同位素活度进行测量。第二电离室27可以设置在尾气进入的位置，例如，设置在第一处理装置21的入口处。

第一电离室25和第二电离室27可以被设置成具有3.7×10⁵Bq/m³至3.7×10¹³Bq/m³的量程，第一电离室25和第二电离室27可以设置有远程报警的功能。在一些实施例中，可以借助一个或多个处理器来基于第一电离室25和第二电离室27测得的数据进行远程控制，例如，第二电离室27的数据指示氢同位素浓度不符合预设条件时，可以自动开启气体泵24来将尾气依次通入第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23等。

在一些实施例中，尾气处理系统还包括存储装置28，存储装置28可以与气体泵24连接，存储装置28用于存储尾气。存储装置28的一端可以连接到需要进行尾气处理的系统，另一端可以连接到尾气排放系统，可以根据实际需求来选择是将尾气先引入存储装置28中进行存储，还是直接引入第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23中进行处理。在一些实施例中，第一处理装置21和第三处理装置23可以连接到存储装置28，以使得存储装置28中存储的尾气能够进行尾气处理，并且处理后能够返回存储装置28。在一些实施例中，存储装置28上可以连接有压力计29，压力计29可以用于监测存储装置28中的气体压力，以便于决定合适开始进行尾气处理，并且保证存储装置28的安全。

同样地，上述各个装置之间的连接可以通过管路来实现，并且，管路中可以设置有多个阀门，可以通过控制各个阀门的开关来改变尾气的流向，从而实现相应的功能。在一些实施例中，上述装置之间的管路上也可以设置有压力计29，以监测上述管路中的压力，当压力突然升高时，可能指示上述装置中出现了堵塞，需要进行相关的安全处理。在一些实施例中，上述管路中可以设置有流量控制装置30，流量控制装置30可以在处理过程中将尾气始终控制在一个合适的流量，提高处理效率。

在一些实施例中，尾气处理系统可以包括负压手套箱31，第一处理装置21、第二处理装置22和第三处理装置23设置在负压手套箱31中，负压手套箱31能够保证操作人员的安全，避免放射性泄露。处理上述反应装置外，上文中所描述的尾气处理系统中的其他装置也均可以被设置在负压手套箱31中，本领域技术人员可以根据实际安全需求进行设置，对此不作限制。

使用上述尾气处理系统进行尾气处理时的相关技术细节可以参照上文中相关部分的描述，在此不再赘述。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (13)

1.一种尾气处理方法，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除所述尾气中的所述氢同位素气体，所述方法包括：

将所述尾气依次通入第一处理装置、第二处理装置和第三处理装置，所述第一处理装置用于对所述氢同位素气体进行催化氧化，使所述氢同位素气体转换为水汽，所述第二处理装置中填充有分子筛，以吸附所述水汽，所述第三处理装置中填充有液氮，以二次吸附所述水汽；

监测所述尾气的氢同位素活度；

在所述尾气的氢同位素活度满足预设条件时，将所述第三处理装置流出的尾气排放，在所述尾气的氢同位素活度不满足预设条件时，将所述第三处理装置流出的尾气重新通入所述第一处理装置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

借助所述第三处理装置对所述第二处理装置进行降温。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

监测所述第二处理装置出口侧的露点值，以确定所述第二处理装置中的所述分子筛的饱和程度。

4.根据权利要求1或3所述的方法，还包括：

在所述分子筛饱和时，或所述第二处理装置暂停使用时，对所述分子筛进行解吸处理，以使所述分子筛将吸附的所述水汽释放；

借助所述第三处理装置吸附所述分子筛释放的所述水汽。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

回收所述第三处理装置吸附的所述水汽。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述尾气依次通入所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置之前，确定所述尾气中的氢同位素活度。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在将所述尾气依次通入所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置之前，借助存储装置存储所述尾气；

在所述存储装置中存储的所述尾气满足第二预设条件后，将所述存储装置存储的所述尾气依次通入所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置。

8.一种尾气处理系统，用于对含有氢同位素气体的尾气进行处理，以去除所述尾气中的所述氢同位素气体，所述尾气处理系统包括：

第一处理装置，所述第一处理装置用于对尾气进行催化氧化；

第二处理装置，所述第二处理装置与所述第一处理装置连接，所述第二处理装置中填充有分子筛；

第三处理装置，所述第三处理装置与所述第二处理装置连接，所述第三处理装置中填充有液氮；

气体泵，所述气体泵用于驱动所述尾气在所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置中流动；

第一电离室，所述第一电离室用于监测所述尾气中的氢同位素活度。

9.根据权利要求8所述的尾气处理系统，其中，所述第三处理装置靠近所述第二处理装置设置，以使所述第三处理装置能够对所述第二处理装置进行降温。

10.根据权利要求9所述的尾气处理系统，还包括：

露点测量装置，所述露点测量装置与所述第二处理装置连接，所述露点测量装置用于监测所述第二处理装置出口处的露点值。

11.根据权利要求8所述的尾气处理系统，还包括：

第二电离室，所述第二电离室用于在所述尾气进入所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置之前对所述尾气中的氢同位素活度进行测量。

12.根据权利要求8所述的尾气处理系统，还包括：

存储装置，所述存储装置与所述气体泵连接，所述存储装置用于存储所述尾气。

13.根据权利要求8所述的尾气处理系统，还包括：

负压手套箱，所述第一处理装置、所述第二处理装置和所述第三处理装置设置在所述负压手套箱中。

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