CN117282710B - 一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统，该装置包括：槽体。槽体的第一边侧和第二边侧上分别设有有机相入口和有机相出口，其内部设有多个混合澄清级，多个混合澄清级在有机相入口和有机相出口之间并列设置。混合澄清级分为酸洗级和碱洗级，酸洗级中通入有酸洗液，碱洗级中通入有碱洗液，酸洗级位于槽体的中间，其两侧分别设有至少一个碱洗级，有机相入口和有机相出口分别与两个位于槽体边侧的碱洗级连通。有机相由有机相入口进入槽体中，依次流经多个混合澄清级，最终由有机相出口流出槽体，在流动方向上依次经过碱洗级‑酸洗级‑碱洗级，从而完成碱酸交替洗涤。该装置能够实现污溶剂碱酸交替洗涤，并具有良好的洗涤效果。

Description

一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统

技术领域

本发明具体涉及一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统。

背景技术

PUREX水法流程多用来处理核电站乏燃料，在各个萃取循环中，以磷酸三丁酯（TBP）作为萃取剂，以煤油作为稀释剂进行液液萃取过程，有机溶剂（萃取剂和稀释剂）在PUREX流程中经再生后循环使用。在PUREX流程中，有机溶剂在放射性辐照、高温及硝酸、亚硝酸等作用下，会发生分解产生了许多降解产物，导致萃取及分离效率降低、净化系数减小，影响产品质量。

为了保证溶剂循环使用时的质量，在每次循环后应对用过的溶剂进行洗涤净化，以除去其中的降解产物、裂变产物及残留的少量铀和钚等杂质，从而实现溶剂的循环使用。根据洗涤剂酸碱性的不同，洗涤方式也分为碱洗和酸洗两种,其中，碱洗可除去一部分放射性物质，而酸洗的主要作用是破坏碱洗后产生的乳化物微滴。碱酸交替洗涤则效果会更好。

然而，目前后处理厂使用的碱洗混合澄清槽不具备碱酸交替洗涤的功能，存在两相澄清困难、洗涤效果有限等问题，不能满足今后大型核燃料后处理厂的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种污溶剂洗涤装置和核燃料后处理厂的洗涤系统，该污溶剂洗涤装置能够实现污溶剂碱酸交替洗涤。

根据本发明的第一方面的实施例，提供一种污溶剂洗涤装置，包括：槽体。所述槽体的第一边侧和第二边侧上分别设有有机相入口和有机相出口，其内部设有多个混合澄清级，多个所述混合澄清级在所述有机相入口和所述有机相出口之间并列设置。所述混合澄清级内通入水相和有机相，用于将水相和有机相混合，以对有机相进行洗涤，所述有机相为污溶剂，所述水相为碱洗液或酸洗液。所述混合澄清级分为酸洗级和碱洗级，所述酸洗级中通入有酸洗液，所述碱洗级中通入有碱洗液，所述酸洗级位于所述槽体的中间，其两侧分别设有至少一个碱洗级，所述有机相入口和所述有机相出口分别与两个位于槽体边侧的碱洗级连通。所述混合澄清级内设有分相单元，用于将混合澄清级内的混合后的有机相与水相分离，所述分相单元的两侧分别设有有机相通道和水相通道，分别用于供有机相和水相从相应通道流出。相邻的混合澄清级之间通过有机相通道依次连通，用于供有机相向下一混合澄清级流动，而所述碱洗级和所述酸洗级之间的水相通道相互隔断，以分隔碱洗液和酸洗液。有机相由所述有机相入口进入所述槽体中，依次流经多个所述混合澄清级，最终由所述有机相出口流出所述槽体，在流动方向上依次经过碱洗级-酸洗级-碱洗级，从而完成碱酸交替洗涤。

优选的，所述碱洗级包括第一碱洗级和第二碱洗级，所述第一碱洗级位于第一边侧，所述第二碱洗级位于第二边侧。所述碱洗液包括碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液，所述第一碱洗级采用碳酸钠溶液作为碱洗液，所述第二碱洗级采用氢氧化钠溶液作为碱洗液。所述第一碱洗级的数量为一个或一个以上，所述第二碱洗级的数量为一个或一个以上，所述酸洗级位于所述第一碱洗级和所述第二碱洗级之间。

优选的，所述碱洗级还包括混合碱洗级，所述混合碱洗级位于所述有机相入口与所述第一碱洗级之间。所述第一碱洗级通过水相通道与其邻侧的混合碱洗级连通，用于供碳酸钠溶液进入混合碱洗级，所述第二碱洗级通过水相通道和外部连通管与所述混合碱洗级连通，用于供氢氧化钠溶液进入混合碱洗级，从而实现对有机相的混合碱洗。所述槽体两边侧的碱洗级分别为混合碱洗级和第二碱洗级，所述有机相入口与第一边侧的混合碱洗级连通，所述有机相出口与第二边侧的第二碱洗级连通。

优选的，所述混合澄清级包括依次设置的混合室、澄清室和分相室，其中的液体流向为由混合室流至分相室。相邻两个所述混合澄清级中的混合室、澄清室和分相室沿相反的次序设置，以使得相邻的两个混合澄清级内的液体流向相反。所述混合室内设有搅拌单元，用于将水相和有机相进行搅拌，搅拌后的混合料液进入所述澄清室，并在澄清室中静置分层。所述分相单元位于所述分相室内，用于将分层后的有机相和水相分离，从而完成一次洗涤，所述有机相通道和所述水相通道分别位于所述分相室的两侧。

优选的，所述槽体上还设有酸洗液入口和废酸液出口，所述酸洗液入口与所述酸洗级的混合室连通，所述废酸液出口与所述酸洗级的水相通道连通，用于供所述废酸液排出酸洗级。所述槽体上还设有碳酸钠入口、氢氧化钠入口和废碱液出口，所述氢氧化钠入口位于靠近所述有机相出口的第二边侧，并与该侧的所述第二碱洗级的混合室连通，所述碳酸钠入口与所述第一碱洗级的混合室连通，所述第一碱洗级和所述第二碱洗级中的碱洗液汇合于所述混合碱洗级中。所述废碱液出口位于靠近所述有机相入口的第一边侧，并与该侧的所述混合碱洗级的水相通道连通，用于供废碱液排出。

优选的，本装置还包括流量控制组件，所述流量控制组件与所述碳酸钠入口连通，用于控制所述碳酸钠溶液的流量。

优选的，所述流量控制组件包括控制器、PH检测计和阀门；所述阀门安装于所述碳酸钠入口上，用于控制所述碳酸钠入口的流量；所述PH检测计设置于所述第一碱洗级中，用于检测第一碱洗级内部的PH值，并根据检测到的PH值发出PH值信号；所述控制器中预设有碱洗液PH值的设定范围，所述控制器与所述PH检测计电连接，用于根据接收到的PH值信号，判断所述碱洗液的PH值是否处于所述设定范围内，若否，则控制所述阀门打开，使得碳酸钠进入第一碱洗级中，直至所述第一碱洗级中的碱洗液的PH值达到设定范围。

优选的，所述分相单元包括第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板位于靠近所述有机相通道的一侧，所述第三隔板位于靠近所述水相通道的一侧，所述第二隔板位于所述第一隔板和所述第三隔板之间。所述隔板均沿分相室的长度方向延伸，所述第一隔板的上端设有有机相溢流口，所述第三隔板的上端设有水相溢流口，所述第一隔板上端边沿的高度高于所述第三隔板的高度，所述第二隔板与所述分相室的底部之间存在流通间隙。分相过程中，有机相溢流过所述第一隔板上端的有机相溢流口，从而通过有机相通道流出，水相流经所述流通间隙，并溢流过第三隔板的上端的水相溢流口，从而通过水相通道流出。

优选的，该装置还包括回流管和回流挡板，所述回流挡板位于所述分相室的水相通道内。所述回流挡板沿所述分相室的宽度方向延伸，并垂直于所述第三隔板，用于将所述水相通道分隔，从而形成第一腔室和第二腔室。所述回流管位于所述澄清室内，其一端与所述第一腔室连通，另一端与所述混合室连通，用于供第一腔室中的水相回流至该混合澄清级的混合室内，所述第二腔室与所述水相通道连通，用于供第二腔室中的水相排出所述混合澄清级。

根据本发明的第二方面的实施例，提供一种核燃料后处理厂的洗涤系统，包括倒空组件、吹扫组件和上述的污溶剂洗涤装置。所述污溶剂洗涤装置用于对污溶剂进行碱-酸-碱交替洗涤。所述吹扫组件与污溶剂洗涤装置中的槽体连接，用于在所述污溶剂洗涤装置在洗涤过程中，对其内部料液进行吹扫，以将料液表面的界面污物吹出。所述倒空组件与所述污溶剂洗涤装置相连接，用于在污溶剂洗涤装置洗涤结束后，将槽体内的残液排出。

优选的，本系统使用上述的污溶剂洗涤装置。所述倒空组件包括倒空管和排出管；所述倒空管成对设置，且倒空管的对数为多个，所述倒空管的对数与混合澄清级的数量相同，多对倒空管分别对应于多个混合澄清级。一对倒空管中的两根倒空管分别位于所述混合澄清级的两端，其中一根与所述混合澄清级的混合室相连，另一根与所述混合澄清级的分相室相连。所述排出管部分环绕于所述污溶剂洗涤装置的槽体周围，并与所有的倒空管连通，用于在洗涤结束后将所述混合澄清级中的残液排出。

优选的，所述排出管包括第一管段和第二管段，所述第一管段沿所述混合澄清级的宽度方向延伸，所述第二管段沿所述混合澄清级的长度方向延伸。所述第一管段水平设置，所述第二管段设置有坡度，所述第二管段的坡度设置为沿两端向中间逐渐降低，所述第二管段中部的低位设有残液出口，用于排出洗涤残液。

本发明中的污溶剂洗涤装置通过在槽体内交替设置碱洗级和酸洗级，酸洗级和碱洗级之间通过有机相通道依次连通，使得污溶剂依次经过碱洗级-酸洗级-碱洗级，从而实现单设备对有机相的碱酸交替洗涤。而且，为了避免酸洗液与碱洗液之间发生中和反应，酸洗级与碱洗级之间的水相通道相互隔断，从而限制碱洗液和酸洗液只能分别在碱洗级和酸洗级内流动。进一步地，交替洗涤的顺序对污溶剂净化系数也有很大的影响，碱-酸-碱交替洗涤相当于进行了两个洗涤循环，更容易消除污溶剂中的锆等放射性物质，对污溶剂的净化效果更好。因此，本污溶剂洗涤装置能够实现污溶剂的碱酸交替洗涤，同时能够实现良好的洗涤效果。

附图说明

图1是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置的结构示意图；

图2是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置的P1方向上的侧视图；

图3是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置的P2方向上的侧视图；

图4是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置在A-A位置上的剖视图；

图5是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置在B-B位置上的剖视图；

图6是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置内的有机相流动方向的示意图；

图7是本发明一些实施例中的污溶剂洗涤装置内的水相流动方向的示意图。

图中：1-有机相入口、2-氢氧化钠入口、3-酸洗液入口、4-碳酸钠入口、5-有机相出口、6-废酸液出口、7-废碱液出口、8-呼排管口、9-回流管、10-吹扫管口、11-排污管口、12-倒空管、13-残液出口、14-搅拌单元、15-格栅、16-回流挡板、17-第一隔板、171-有机相通道、18-第二隔板、19-第三隔板、191-水相通道、20-控制器、21-PH检测计、22-外部连通管。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“上游”、“下游”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1，本发明公开一种污溶剂洗涤装置，该洗涤装置主要用于核电站乏燃料在进行PUREX水法流程中，用来处理，在各个萃取循环中，对有机溶剂（萃取剂和稀释剂）的洗涤，所述洗涤装置包括槽体。槽体的第一边侧和第二边侧上分别设有有机相入口1和有机相出口5，其内部设有多个混合澄清级，多个混合澄清级在有机相入口1和有机相出口5之间并列设置。

其中，混合澄清级内通入水相和有机相，用于将水相和有机相混合，以对有机相进行洗涤，有机相为污溶剂，水相为碱洗液或酸洗液。混合澄清级分为酸洗级和碱洗级，酸洗级中通入有酸洗液，碱洗级中通入有碱洗液，酸洗级位于槽体的中间，其两侧分别设有至少一个碱洗级，有机相入口1和有机相出口5分别与两个位于槽体边侧的碱洗级连通。混合澄清级内设有分相单元，用于将混合澄清级内的混合后的有机相与水相分离，分相单元的两侧分别设有有机相通道171和水相通道191，分别用于供水相和有机相从相应通道流出。相邻的混合澄清级之间通过有机相通道171依次连通，用于供有机相向下一混合澄清级流动，而碱洗级和酸洗级之间的水相通道191相互隔断，以分隔碱洗液和酸洗液。有机相由有机相入口1进入槽体中，依次流经多个混合澄清级，最终由有机相出口5流出槽体，在流动方向上依次经过碱洗级-酸洗级-碱洗级，从而完成碱酸交替洗涤。

需要说明的是，污溶剂是指在PUREX流程中，受到放射性辐照、高温及硝酸、亚硝酸等作用，发生降解反应后的有机溶剂。污溶剂中分解产生了许多降解产物，包括HDBP（磷酸二丁酯）、H2MBP（磷酸丁酯）、长链羟酸等,导致萃取及分离效率降低、净化系数减小，影响产品质量。因此，需要对污溶剂进行酸性洗涤和碱性洗涤，以除去其中的降解产物。具体地，碱洗可除去一部分放射性物质，而酸洗的主要作用是破坏碱洗后产生的乳化物微滴。

目前的核燃料后处理中试厂净化降解萃取剂的方法，多是采用碱洗-碱洗-酸洗的方式，具体为准备多个洗涤槽装置，分别作为碱洗槽和酸洗槽。按照碱洗槽、碱洗槽、酸洗槽的顺序排列，将有机相料液1CW（含铀钚的30%TBP-煤油）通入碱洗槽，依次在碱洗槽中加入碳酸钠和氢氧化钠洗涤剂，碱洗后排出的有机相料液经过滤除去固形物后，进一步在酸洗槽中用1 mol/L的硝酸进行酸洗，洗涤后的溶剂进行调料后以备复用。

然而，这种处理方法洗涤效果不好，而且需要准备多个混合澄清槽，设备成本高，占地面积较大。

本实施例中的污溶剂洗涤装置可以单设备实现碱酸交替洗涤。具体地，通过在槽体内交替设置碱洗级和酸洗级，酸洗级和碱洗级之间通过有机相通道171依次连通，使得污溶剂依次经过碱洗级-酸洗级-碱洗级，从而实现单设备对有机相的碱酸交替洗涤。混合澄清级（包括碱洗级和酸洗级）内设有分相单元，用于将混合洗涤后的有机相（即污溶剂）和水相（即洗涤液）分离，其中，有机相流入下一混合澄清级。

而且，为了避免酸洗液与碱洗液之间发生中和反应，酸洗级与碱洗级之间的水相通道191相互隔断，从而限制碱洗液和酸洗液只能分别在碱洗级和酸洗级内流动。进一步地，洗涤顺序对于污溶剂的净化系数有很大影响。如果把溶剂从酸性洗涤到碱性洗涤作为一个洗涤循环，那么碱洗-碱洗-酸洗相当于一个洗涤循环，而碱洗-酸洗-碱洗则相当于两个洗涤循环（如碱洗后残留的锆容易被随后的酸洗除去）。因此，采取多级洗涤并以碱酸交替的顺序进行洗涤的效果会更好。本污溶剂洗涤装置中，碱-酸-碱交替洗涤相当于进行了两个洗涤循环，更容易消除污溶剂中的锆等放射性物质，对污溶剂的净化效果更好。

因此，本污溶剂洗涤装置能够实现污溶剂的碱酸交替洗涤，同时能够实现良好的洗涤效果。

继续如图1所示，在本实施例中，该污溶剂洗涤装置中设有七个混合澄清级，由图左侧向图右侧依次为第一混合澄清级至第七混合澄清级，以下简称为第一级、第二级...乃至第七级。在本实施例中，有机相由第一级进入第二级描述为进入下一混合澄清级，以此类推；水相由第七级进入第六级描述为进入上一混合澄清级，以此类推。

其中，第四级为酸洗级，酸洗级位于槽体的中间,酸洗级中采用硝酸作为酸洗液，硝酸的浓度范围为1.1~1.3mol/L，优选为1.3mol/L。在此浓度下，可在两次碱洗间有效的破坏降解产物中表面活性剂成分形成的乳化液滴。第一级至第三级为碱洗级，第五级至第七级也为碱洗级。碱洗级包括第一碱洗级和第二碱洗级，第一碱洗级位于第一边侧，第二碱洗级位于第二边侧。碱洗液包括碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液，碳酸钠溶液的浓度范围为0.2~0.5mol/L，优选为0.25mol/L；氢氧化钠溶液的浓度范围为0.8~1.3mol/L，优选为1.0mol/L。在此浓度下，可有效的清除界面污物。第一碱洗级采用碳酸钠溶液作为碱洗液，第二碱洗级采用氢氧化钠溶液作为碱洗液。第一碱洗级的数量为一个或一个以上，第二碱洗级的数量为一个或一个以上，酸洗级位于第一碱洗级和第二碱洗级之间。

其中，碳酸钠溶液的作用主要是用于除去污溶剂中所含的HDBP（磷酸二丁酯）、H2MBP（磷酸丁酯）等降解产物。氢氧化钠溶液主要用于除去其它降解产物，如长链羟酸。稀硝酸溶液的作用主要用于将溶剂酸化，去除一部分放射性物质，破坏乳化物以及由于碱洗产生的可溶性的有机盐化学物。因此，采用碱-酸-碱对污溶剂进行交替洗涤，相当于对污溶剂进行了两次洗涤循环，能够更加有效地洗除其中的降解产物。

具体来说，图1中的第三级为第一碱洗级，其中通入碳酸钠溶液，用于对有机相进行碱洗。如图7所示，图7中的虚线所指方向为碳酸钠溶液的流动方向。第五级、第六级至第七级均为第二碱洗级，其中通入氢氧化钠溶液，用于对完成酸洗后的有机相再次进行碱洗。如图7所示，图7中的实线所指方向为氢氧化钠溶液的流动方向。

进一步地，碱洗级还包括混合碱洗级，混合碱洗级位于有机相入口1与第一碱洗级之间。如图7所示，第一级和第二级均为混合碱洗级。第一碱洗级通过水相通道191与其邻侧的混合碱洗级连通，用于供碳酸钠溶液进入混合碱洗级，第二碱洗级通过水相通道191和外部连通管22与混合碱洗级连通，用于供氢氧化钠溶液进入混合碱洗级，从而实现对有机相的混合碱洗。槽体两边侧的碱洗级分别为混合碱洗级和第二碱洗级，有机相入口1与第一边侧的混合碱洗级连通，有机相出口5与第二边侧的第二碱洗级连通。

换言之，图1中的第三级通过水相通道191与第二级的混合室连通，第三级中分相后的水相（即碳酸钠溶液）进入第二级的混合室内。并且，第五级通过水相通道191和外部连通管22与第二级的混合室连通，第五级中分相后的水相（即氢氧化钠溶液）进入第二级的混合室中。第二级的混合室内碳酸钠溶液与氢氧化钠溶液混合后，对有机相进行初步洗涤。通过将碱洗液混合后，对污溶剂再进行混合碱洗，这样能够充分利用碱洗液的洗涤能力，有利于节约洗涤剂的用量，并且提高洗涤效果。

在本实施例中，混合澄清级的数量为7个,以确保足够的洗涤能力、并能够更灵活的控制每个级的酸碱比例以及降低废酸碱液的排放量。其中，酸洗级的数量为一个，混合碱洗级的数量为两个，第一碱洗级的数量为一个，第二碱洗级的数量为三个。当然，各类混合澄清级的数量可以根据实际需要来进行调整。

上述的所有混合澄清级中的有机相通道171均是依次连通的，且碱洗级之间也通过水相通道191依次连通，而碱洗级中的水相通道191与酸洗级中的水相通道191则相互分隔。碱洗液的流动方向与污溶剂的流动方向相反。而且，位于酸洗级右侧的第二碱洗级，与位于酸洗级左侧的第一碱洗级之间通过外部连通管22道连通。即在第二级混合室和第五级澄清小室（分相室）间设置外部连通管22路，将含氢氧化钠水相直接通入第二级混合室，防止碱液与新加入的硝酸直接发生中和反应影响酸洗效果。因此，本装置中的酸洗液和碱洗液不会相互干扰，从而能够顺利地进行酸碱交替洗涤。

如图1和图4所示，在本实施例中，混合澄清级包括依次设置的混合室、澄清室和分相室（即图1中的澄清小室），其中的液体流向为由混合室流至分相室。相邻两个混合澄清级中的混合室、澄清室和分相室沿相反的次序设置，以使得相邻的两个混合澄清级内的液体流向相反。混合室内设有搅拌单元14，用于将水相和有机相进行搅拌，搅拌后的混合料液进入澄清室，并在澄清室中静置分层。分相单元位于分相室内，用于将分层后的有机相和水相分离，从而完成一次洗涤，有机相通道171和水相通道191分别位于分相室的两侧。其中，混合室、澄清室和分相室之间设置级内格栅15分开。

进一步，本装置的混合室内的搅拌单元14可以采用泵轮结构，泵轮转速为100～500转/分。优选地，泵轮转速为300转/分。

具体地，如图5所示，分相单元包括第一隔板17、第二隔板18和第三隔板19，第一隔板17位于靠近有机相通道171的一侧，第三隔板19位于靠近水相通道191的一侧，第二隔板18位于第一隔板17和第三隔板19之间。隔板均沿分相室的长度方向延伸，第一隔板17的上端设有有机相溢流口，第三隔板19的上端设有水相溢流口，第一隔板17上端边沿的高度高于第三隔板19的高度，第二隔板18与分相室的底部之间存在流通间隙。分相过程中，有机相溢流过第一隔板17上端的有机相溢流口，从而通过有机相通道171流出；水相流经流通间隙，并溢流过第三隔板19的上端的水相溢流口，从而通过水相通道191流出。

需要说明的是，如图6所示，有机相入口1与第一级的混合室连通，有机相出口5与第七级的分相室连通。污溶剂（即有机相）的流动方向为从第一（混合澄清级）级流向第七（混合澄清）级。每个混合室均设有第一入口和第二入口，第一入口位于混合室左侧，用于供污溶剂（有机相）进入；第二入口用于供水相（碱洗液、酸洗液）进入。其中，第一级的混合室的第一入口直接与有机相入口1连通，而之后每一级的混合室的第一入口均与上一级的有机相通道171连通。换言之，分相室内的有机相通道171的一端与有机相溢流口连通，另一端则与下一级混合室的第一入口连通。第七级的分相室的有机相通道171直接与有机相出口5连通。污溶剂在每个混合澄清级中的流动方向均为由混合室流向分相室。因此，污溶剂在槽体内的混合澄清级中折返流动。如图2所示，有机相入口1的高度位置要高于有机相出口5的高度位置，以便于有机相流出槽体。

还需要说明的是，如图1所示，槽体上还设有呼排管口8，呼排管口8与呼排管连通，用于在有机液进入槽体时，通过呼排管口8将槽内空气排出。有机相与各洗涤剂逐级逆向接触流动，在混合室中的泵轮的搅拌作用下实现传质，之后在澄清室进行澄清分相，最后从有机相出口5排出；水相和有机相分别由经水相溢流口和有机相溢流口进入上一级和下一级混合室。通过相同的分相结构来对不同的水相和有机相进行分相。

进一步来说，如图7所示，槽体上还设有酸洗液入口3和废酸液出口6，酸洗液入口3与酸洗级的混合室连通，废酸液出口6与酸洗级的水相通道191连通，用于供废酸液排出酸洗级。图7中的点划线所指方向为稀硝酸溶液的流动方向。如图3所示，酸洗液入口3的高度位置要高于废酸液出口6的位置，以便于废酸液流出槽体。

如图7所示，槽体上还设有碳酸钠入口4、氢氧化钠入口2和废碱液出口7，氢氧化钠入口2位于靠近有机相出口5的第二边侧，并与该侧的第二碱洗级的混合室连通，碳酸钠入口4与第一碱洗级的混合室连通，第一碱洗级和第二碱洗级中的碱洗液汇合于混合碱洗级中。废碱液出口7位于靠近有机相入口1的第一边侧，并与该侧的混合碱洗级的水相通道191连通，用于供废碱液排出。

具体来说，相邻的第二碱洗级通过水相通道191依次连通，水相通道191的一端与分相单元的水相溢流口连通，另一端与上一级混合室的第二入口连通。示例性地，氢氧化钠入口2与第七级的混合室连通，用于供氢氧化钠溶液进入第七级。氢氧化钠溶液与第七混合澄清级内的污溶剂混合，以对污溶剂进行洗涤。混合后的料液经由澄清室进入分相室。分相室中的分相单元将混合料液进行分相，有机相通过有机相通道171和有机相出口5排出槽体，水相（即氢氧化钠溶液）经由水相通道191排至上一混合澄清级（即第六级）。氢氧化钠溶液在第七级、第六级和第五级中对有机相进行多次碱性洗涤。然后，第五级中的氢氧化钠溶液经由水相通道191和外部连通管22流至第二级（混合碱洗级）的混合室中。

另外，碳酸钠入口4与第三级（即为第一碱洗级）的混合室连通，用于供碳酸钠溶液进入第三级。碳酸钠溶液与第三混合澄清级内的污溶剂混合，以进行碱洗洗涤。混合后的料液经由澄清室进入分相室，分相室中的分相单元将混合料液进行分相，有机相通过有机相通道171进入第四级（即酸洗级）进行酸洗，水相（碳酸钠溶液）通过水相通道191进入第二级的混合室中。氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液在第二级的混合室中混合，对其中的有机物（污溶剂）进行混合碱洗。混合料液由混合室流向分相室，经由分相单元分相后，混合碱洗液经由水相通道191进入上一混合澄清级的混合室，污溶剂经由有机相通道171进入下一混合澄清级。

更进一步地，如图1所示，该污溶剂洗涤装置还包括回流管9和回流挡板16，回流挡板16位于分相室的水相通道191内。回流挡板16沿分相室的宽度方向延伸，并垂直于第三隔板19，用于将水相通道191分隔，从而形成第一腔室和第二腔室。回流管9位于澄清室内，其一端与第一腔室连通，另一端与混合室连通，用于供第一腔室中的水相回流至该混合澄清级的混合室内，第二腔室与水相通道191连通，用于供第二腔室中的水相排出混合澄清级。

具体地，回流挡板16将通过水相分隔为两部分，回流管9设置在澄清室底部，连接回流区域与本混合澄清槽的混合室，大部分碱液水相通过回流管9回流至当前澄清级的混合室，小部分水相进入上一级混合室，挡板位置决定洗涤剂的回流比。最终，第一级中废碱液水相由废碱液出口7排出。类似地，废硝酸水相经过水相档流板后，大部分经水相溢流口溢流后通过回流管9回流至本级混合室内，小部分在本级由废硝酸出口直接排出，通过回流挡板16控制回流比。通过设置洗涤液回流的结构，能够更充分地利用洗涤液的洗涤效果，有利于节约洗涤剂，减少废液产生量。通过泵轮的抽吸能力保证各级间的稳定运行，使各级运行状态基本一致。

需要说明的是，现有的洗涤装置不具备水相洗涤剂复用的条件，导致洗涤产生的含盐废液量直接排放，废液量大较难处理。实验证实，采用水力学稳定性好的设备以及能调节洗涤剂的PH 范围的控制计，可以改进溶剂洗涤过程，有效减少碳酸钠的用量。

继续如图1所示，在本实施例中，本装置还包括流量控制组件，流量控制组件与碳酸钠入口4连通，用于控制碳酸钠溶液的流量。本污溶剂洗涤装置的混合室中的相比接近1，停留时间为10 min，澄清室中澄清时间为20~25 min，用混合室内的PH检测计21测定值，结合流量调节控制器20来控制碳酸钠的加入量。

其中，流量控制组件包括控制器20、PH检测计21和阀门；阀门安装于碳酸钠入口4上，用于控制碳酸钠入口4的流量；PH检测计21设置于第一碱洗级中，用于检测第一碱洗级内部的PH值，并并根据检测到的PH值发出PH值信号；控制器20中预设有碱洗液PH值的设定范围，控制器20与PH检测计21电连接，用于根据接收到的PH值信号，判断碱洗液的PH值是否处于设定范围内，若否，则控制阀门打开，使得碳酸钠进入第一碱洗级中，直至第一碱洗级中的碱洗液的PH值达到设定范围。优选地，碱洗液PH值的设定范围为8.7-9.0。

通过设置流量控制组件，采用控制关键参数（PH）以为实现水相复用提供参考指标，有利于减少洗涤剂的用量，从而减少产生的含盐废液量，并且使碳酸钠的用量减少到1/5 到1/7，从而减少废液的数量。

以下将结合附图1,提出一个本污溶剂洗涤装置的洗涤过程的具体示例：

本污溶剂洗涤装置的工作温度为50~60℃，工作压力为2kPa≥P＞-18kPa。污溶剂料液1CW（含铀钚的30%TBP-煤油）由有机相入口1进入第一级混合室中；洗涤剂碳酸钠（0.25mol/L）由碳酸钠入口4进入第三级混合室中；当第三级混合室的PH控制计检测到洗涤剂PH低于设定范围（8.7-9.0）时，补充新鲜碳酸钠溶液，可以改进溶剂洗涤过程，使碳酸钠的用量减少；洗涤剂硝酸（1.3mol/L）由酸洗液入口3进入第四级混合室中，在第四级中部分由废酸液出口6排出；洗涤剂氢氧化钠（1mol/L）由氢氧化钠入口2进入第七级混合室中。

污溶液与三种洗涤剂逐级逆向接触流动，在各混合室泵轮的搅拌作用下实现充分接触传质，之后在澄清室进行澄清分相，最后从有机相出口5排出；水相和有机相分别由经水相溢流口和有机相溢流口进入上一级和下一级混合室，其中第五级部分氢氧化钠水相经混合小室外部管路进入第二级混合室。废碱液水相由废碱液出口7排出。为了保证装置在洗涤过程中长期正常工作，从排污管及时排出碱洗过程中产生的不溶性界面污物，防止管道堵塞。清洗设备时，各级加入的冲洗溶剂洗涤后统一汇入倒空管12，倒空管12口与外部液体输送设备相连，将清洗后的倒空液抽出。

综上，本污溶剂洗涤装置具有如下有益效果：

（1）通过分级碱-酸-碱交替洗涤的方式，实现污溶剂再生工艺流程的长期稳定运行，且槽体内各级相界面稳定、相夹带较少，水力学和传质性能良好，净化效率达到工艺要求；

（2）通过设置水相回流结构，从而实现有较大的两相流比调节范围；

（3）混合室内设置能调节洗涤剂PH范围的PH控制计，当混合室的洗涤剂PH低于设定范围时，补充新鲜碳酸钠溶液，可以改进溶剂洗涤过程，使碳酸钠的用量减少。

实施例2

请参阅图1，本发明还公开一种核燃料后处理厂的洗涤系统，包括倒空组件、吹扫组件和上述的污溶剂洗涤装置。

其中，污溶剂洗涤装置用于对污溶剂进行碱-酸-碱交替洗涤。吹扫组件与实施例1中的污溶剂洗涤装置的槽体连接，用于在污溶剂洗涤装置在洗涤过程中，对其内部料液进行吹扫，以将料液表面的界面污物吹出。倒空组件与污溶剂洗涤装置相连接，用于在污溶剂洗涤装置洗涤结束后，将槽体内的残液全部排出。

请参阅图1和图4，在本实施例中，倒空组件包括倒空管12和排出管。倒空管12成对设置，且倒空管12的对数为多个，倒空管12的对数与实施例1中的混合澄清级的数量相同，多对倒空管12分别对应于多个混合澄清级。一对倒空管12中的两根倒空管12分别位于混合澄清级的两端，其中一根与混合澄清级的混合室相连，另一根与混合澄清级的分相室相连。排出管部分环绕于污溶剂洗涤装置的槽体周围，并与所有的倒空管12连通，用于在洗涤结束后将混合澄清级中的残液排出。另外，如图4所示，倒空管12伸入混合澄清槽内的管口需要向下延伸至槽底，以便于对槽体进行清洗去污。

进一步地，如图2和图3所示，排出管包括第一管段和第二管段，第一管段沿混合澄清级的宽度方向延伸，第二管段沿混合澄清级的长度方向延伸。第一管段水平设置，第二管段设置有坡度，第二管段的坡度设置为沿两端向中间逐渐降低，第二管段中部的低位设有残液出口13，用于排出洗涤残液。优选地，第二管段的坡度为1%，能够方便料液自然流出。

请参阅图1，在本实施例中，槽体的侧壁上还开设有排污管口11。与排污管口11相对的一侧还设有空气吹扫管口10，异常工况时可提高槽内水相液位，通过空气吹扫管口10对料液表面进行吹扫，以将料液表面的界面污物从排污管口11吹出。

以下将结合图1，提出一个本实施例中的核燃料后处理厂的洗涤系统的操作过程的具体示例：

通过实施例1中的污溶剂洗涤装置，对污溶剂按照碱洗-酸洗-碱洗的顺序进行洗涤。在洗涤过程中，能够通过吹扫组件将料液表面的界面污物吹出。洗涤完成后，可通过倒空组件将槽体内的料液全部清出，以便于对槽体进行清洗和维修。

综上，本洗涤系统具有如下优点：

（1）通过倒空管12与各级的混合室和分相室连通，便于将槽体内的料液清空，倒空管12的伸入口接近设备底部，便于清洗去污；

（2）装置设置排污管，便于及时排出界面污物，防止管道堵塞。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污溶剂洗涤装置，其特征在于，包括：槽体；

所述槽体的第一边侧和第二边侧上分别设有有机相入口（1）和有机相出口（5），其内部设有多个混合澄清级，多个所述混合澄清级在所述有机相入口（1）和所述有机相出口（5）之间并列设置；

所述混合澄清级内通入水相和有机相，用于将水相和有机相混合，以对有机相进行洗涤，所述有机相为污溶剂，所述水相为碱洗液或酸洗液；

所述混合澄清级分为酸洗级和碱洗级，所述酸洗级中通入有酸洗液，所述碱洗级中通入有碱洗液，所述酸洗级位于所述槽体的中间，其两侧分别设有至少一个碱洗级，所述有机相入口（1）和所述有机相出口（5）分别与两个位于槽体边侧的碱洗级连通；

所述混合澄清级内设有分相单元，用于将混合澄清级内的混合后的有机相与水相分离，所述分相单元的两侧分别设有有机相通道（171）和水相通道（191），分别用于供有机相和水相从相应通道流出；

相邻的混合澄清级之间通过有机相通道（171）依次连通，用于供有机相向下一混合澄清级流动，而所述碱洗级和所述酸洗级之间的水相通道（191）相互隔断，以分隔碱洗液和酸洗液；

有机相由所述有机相入口（1）进入所述槽体中，依次流经多个所述混合澄清级，最终由所述有机相出口（5）流出所述槽体，在流动方向上依次经过碱洗级-酸洗级-碱洗级，从而完成碱酸交替洗涤；

其中，所述碱洗级包括第一碱洗级和第二碱洗级，所述第一碱洗级位于第一边侧，所述第二碱洗级位于第二边侧，所述酸洗级位于第一碱洗级和第二碱洗级之间，所述第一碱洗级和所述第二碱洗级中分别通入不同的碱洗液；

所述混合澄清级包括依次设置的混合室、澄清室和分相室，其中的液体流向为由混合室流至分相室，相邻两个所述混合澄清级中的混合室、澄清室和分相室沿相反的次序设置，以使得相邻的两个混合澄清级内的液体流向相反，所述混合室内设有搅拌单元（14），用于将水相和有机相进行搅拌，搅拌后的混合料液进入所述澄清室，并在澄清室中静置分层，所述分相单元位于所述分相室内，用于将分层后的有机相和水相分离，从而完成一次洗涤，所述有机相通道（171）和所述水相通道（191）分别位于所述分相室的两侧；

本装置还包括回流管（9）和回流挡板（16），所述回流挡板（16）位于所述分相室的水相通道（191）内；所述回流挡板（16）沿所述分相室的宽度方向延伸，用于将所述水相通道（191）分隔，从而形成第一腔室和第二腔室；所述回流管（9）位于所述澄清室内，其一端与所述第一腔室连通，另一端与所述混合室连通，用于供第一腔室中的水相回流至该混合澄清级的混合室内，所述第二腔室与所述水相通道（191）的出口连通，用于供第二腔室中的水相排出所述混合澄清级；

所述碱洗级还包括混合碱洗级，所述混合碱洗级位于有机相入口与第一碱洗级之间，所述第一碱洗级通过水相通道（191）与其邻侧的混合碱洗级的混合室连通，所述第二碱洗级通过水相通道（191）和外部连通管（22）与所述混合碱洗级的混合室连通，从而实现对有机相的混合碱洗。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碱洗液包括碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液，所述第一碱洗级采用碳酸钠溶液作为碱洗液，所述第二碱洗级采用氢氧化钠溶液作为碱洗液；

所述第一碱洗级的数量为一个或一个以上，所述第二碱洗级的数量为一个或一个以上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述槽体两边侧的碱洗级分别为混合碱洗级和第二碱洗级，所述有机相入口（1）与第一边侧的混合碱洗级连通，所述有机相出口（5）与第二边侧的第二碱洗级连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽体上还设有酸洗液入口（3）和废酸液出口（6），所述酸洗液入口（3）与所述酸洗级的混合室连通，所述废酸液出口（6）与所述酸洗级的水相通道（191）连通，用于供废酸液排出酸洗级；

所述槽体上还设有碳酸钠入口（4）、氢氧化钠入口（2）和废碱液出口（7），所述氢氧化钠入口（2）位于靠近所述有机相出口（5）的第二边侧，并与该侧的所述第二碱洗级的混合室连通，所述碳酸钠入口（4）与所述第一碱洗级的混合室连通，所述第一碱洗级和所述第二碱洗级中的碱洗液汇合于所述混合碱洗级中；

所述废碱液出口（7）位于靠近所述有机相入口（1）的第一边侧，并与该侧的所述混合碱洗级的水相通道（191）连通，用于供废碱液排出。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括流量控制组件，所述流量控制组件与所述碳酸钠入口（4）连通，用于控制碳酸钠溶液的流量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述流量控制组件包括控制器（20）、PH检测计（21）和阀门；

所述阀门安装于所述碳酸钠入口（4）上，用于控制所述碳酸钠入口（4）的流量；

所述PH检测计（21）设置于所述第一碱洗级中，用于检测第一碱洗级内部的PH值，并根据检测到的PH值发出PH值信号；

所述控制器（20）中预设有碱洗液PH值的设定范围，所述控制器（20）与所述PH检测计（21）电连接，用于根据接收到的PH值信号，判断所述碱洗液的PH值是否处于所述设定范围内，若否，则控制所述阀门打开，使得碳酸钠进入第一碱洗级中，直至所述第一碱洗级中的碱洗液的PH值达到设定范围。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分相单元包括第一隔板（17）、第二隔板（18）和第三隔板（19），所述第一隔板（17）位于靠近所述有机相通道（171）的一侧，所述第三隔板（19）位于靠近所述水相通道（191）的一侧，所述第二隔板（18）位于所述第一隔板（17）和所述第三隔板（19）之间；

隔板均沿分相室的长度方向延伸，所述第一隔板（17）的上端设有有机相溢流口，所述第三隔板（19）的上端设有水相溢流口，所述第一隔板（17）上端边沿的高度高于所述第三隔板（19）的高度，所述第二隔板（18）与所述分相室的底部之间存在流通间隙；

分相过程中，有机相溢流过所述第一隔板（17）上端的有机相溢流口，从而通过有机相通道（171）流出，水相流经所述流通间隙，并溢流过第三隔板（19）的上端的水相溢流口，从而通过水相通道（191）流出。

8.一种核燃料后处理厂的洗涤系统，其特征在于，包括倒空组件、吹扫组件和权利要求1-7任一项所述的污溶剂洗涤装置；

所述污溶剂洗涤装置用于对污溶剂进行碱-酸-碱交替洗涤；

所述吹扫组件与污溶剂洗涤装置中的槽体连接，用于在所述污溶剂洗涤装置在洗涤过程中，对其内部料液进行吹扫，以将料液表面的界面污物吹出；

所述倒空组件与所述污溶剂洗涤装置相连接，用于在污溶剂洗涤装置洗涤结束后，将槽体内的残液排出。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述倒空组件包括倒空管（12）和排出管；所述倒空管（12）成对设置，且倒空管（12）的对数为多个，所述倒空管（12）的对数与混合澄清级的数量相同，多对倒空管（12）分别对应于多个混合澄清级；

一对倒空管（12）中的两根倒空管（12）分别位于所述混合澄清级的两端，其中一根与所述混合澄清级的混合室相连，另一根与所述混合澄清级的分相室相连；

所述排出管部分环绕于所述污溶剂洗涤装置的槽体周围，并与所有的倒空管（12）连通，用于在洗涤结束后将所述混合澄清级中的残液排出。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述排出管包括第一管段和第二管段，所述第一管段沿所述混合澄清级的宽度方向延伸，所述第二管段沿所述混合澄清级的长度方向延伸；

所述第一管段水平设置，所述第二管段设置有坡度，所述第二管段的坡度设置为沿两端向中间逐渐降低，所述第二管段中部的低位设有残液出口（13），用于排出洗涤残液。