CN208938663U - 一种含氚水中氚回收处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含氚水中氚回收处理系统，系统包括N个串联的精馏塔装置，且N为7～15之间的整数；每个精馏塔塔顶设置两级冷凝器，一次级冷凝器后串联设置二级冷凝器两级冷凝器均与真空泵连通，且所述各精馏塔塔釜需设置内置式再沸器。本实用新型以核电站产生的含氚废水为原料，来源特殊，可使氚资源回收再利用，工艺较简单、环境友好、宜进行工业化连续生产。不仅可解决核电站含氚废水的后续处理问题，并且以实现资源的循环再利用，减少对环境的污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种核电厂工艺废水回收处理技术领域，具体为一种含氚水中氚回收处理系统及方法。
背景技术
随着环境和经济的不断发展，以及煤电造成的环境污染问题日益突出，发展核电成为解决目前以煤电为主的能源供应带来的环境问题的主要途径之一。但核电生产会产生高低阶放射性废料，或者是使用过的核燃料，虽然所占体积不大，但因其具有放射性，必须慎重处理。
氚是氢的同位素，具有放射性，虽然为低毒性放射性核素，但液态的氚的放射性毒性要比气态的氚高很多，长期或过量积累在人体内，会使人体产生放射性疾病。核电站在运行过程中会产生一定量的含氚废水，其放射性量占整个核电站放射剂量的20～35％，随着核电站的日益增长，排放量也逐渐增加，含氚废水的处理需求也将随之增长。此外氚作为聚变能源的核燃料以及许多同位素应用技术中使用的示踪剂，具有很大的回收利用价值。
现有的技术对含氚废水没有有效的处理方法。传统氚分离技术有多种方法，包括催化交换法、HTO蒸馏法、HT深冷蒸馏分离法、扩散与膜的分离法、激光激发分离等。其中适用于压水堆除氚的主要是催化交换法结合HT深冷蒸馏分离法(CD)。催化交换法的原理是，不同的氢同位素，无论是气态、液态、还是固态，当它们彼此接触时，便会发生同位素间的交换反应。这需要大量的氢置换废水中的氚，从而加重后续氢同位素分离单元的处理量，且能耗大，经济上不合理。
高效、低成本的含氚废水处理是一个关键性问题。核电站含氚废水具有氚浓度低、处理量大、安全性要求高的特点，传统工艺大部分均用于处理量小、浓度高的含氚水及含氚重水，不能直接用于压水堆含氚废水的除氚处理，并且能耗较大，经济性低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种含氚水中氚回收处理系统，其流程简单，操作条件温和，分离系数大，能耗低，安全可靠，真空操作，低辐射含氚废水不易泄漏，装置防辐射采用成熟的防辐射技术。
本实用新型的技术方案是：一种含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：系统包括N个串联的精馏塔，且N为7～15之间的整数；每个精馏塔塔顶设置两级冷凝器，一次级冷凝器后串联设置二级冷凝器，两级冷凝器均与真空泵连通，且所述各精馏塔塔釜需设置内置式再沸器。
上述处理系统内，前三个串联的精馏塔之间设置送料泵，第N-2个精馏塔底部出料至第1个精馏塔上部，以及第N个精馏塔底部出料至第N-1个精馏塔上部之间均设置循环送料泵。
上述处理系统内，第1个精馏塔到第N-3个精馏塔的塔底气相出料在下一塔顶部位设置后冷凝器，该后冷凝器与真空泵连通。
上述处理系统内，第N-2个精馏塔底蒸汽出料经冷凝器冷凝后进入氚水收集器，暂存或固化。
上述处理系统内，第1个精馏塔塔顶气相经两级冷凝装置冷凝后与第N个精馏塔塔底液相出料通过循环送料泵从塔顶部进入第N-1个精馏塔进行精馏操作。
上述处理系统内，第N-1个精馏塔塔底出料通过循环送料泵送到第一个精馏塔顶部与原料混合后进入第1个精馏塔。
上述处理系统内，第N-1个精馏塔塔顶出料经冷凝后进入第N个精馏塔顶部；第N个精馏塔塔顶出料经冷凝后可直接排放到环境中。
上述处理系统内，每个精馏塔均由上下两部分组成，上半部分由液体分布器和填料段组成；下半部分为蒸汽生成段，物料出口和蒸汽进口设置在该部分的上侧。
上述处理系统内，所述精馏塔的工作温度在40～95℃，工作压力为真空。
上述处理系统内，一级冷凝器后串联设置二级冷凝器。
本实用新型以核电站产生的含氚废水为原料，来源特殊，可使氚资源回收再利用，工艺较简单、环境友好、宜进行工业化连续生产。不仅可解决核电站含氚废水的后续处理问题，并且以实现资源的循环再利用，减少对环境的污染。其流程简单，操作条件温和，分离系数大，能耗低，安全可靠(真空操作，低辐射含氚废水不易泄漏，装置防辐射采用成熟的防辐射技术)。
附图说明
图1是本实用新型系统连接示意图。
图2是实施例系统连接示意图。
具体实施方式
下面通过例子并参照附图的方式对本实用新型予以进一步说明，本实用新型中公开的任一特征、方法或步骤，均可以任意方式组合，但并不因此而限制本实用新型。
如图1所示，本实用新型的含氚水中氚回收处理系统，包括多个串联的精馏塔，以及各个精馏塔塔顶的两级冷凝器，塔底的内置再沸器。设置的两级冷凝器的目的是尽量完全冷凝蒸汽，从而有助于减少氚的对外扩散，而且可互相作为备用，增加系统的安全性和稳定性，并且可以既降低真空泵的负荷。
第1个精馏塔至第3个填料塔，第N-1个精馏塔及第N个精馏塔均装填HDP-8.0梯形波纹填料，第4个精馏塔至第N-2个精馏塔均装HDP-03或04系列填料。
将氚浓度为1.0x107Bq/L的含氚废水经进料缓冲罐后加入到第1个精馏塔中，进料温度为常温即可。含氚废水经塔顶分布器均匀分布在填料塔内，所有精馏塔塔顶温度保持在46℃左右，压力85mmHg，塔底温度保持在60～90℃，压力负压。
如图2所示，本实施例以7个精馏塔为例。
具体实施步骤如下：进入第1个精馏塔的含氚废水经过精馏后，塔底液相通过送料泵4经后冷凝器3冷凝后送到第2个精馏塔的顶部进料，塔顶蒸汽经一级冷凝器1冷凝，再进二级冷凝器2再冷凝后，进入第6个精馏塔塔顶作为进料进一步回收气相中的氚；
来自前一个精馏塔塔釜的物料在第2个精馏塔内精馏后，塔底物料通过送料泵4经后冷凝器3冷凝后送到第3个精馏塔的顶部进料，塔顶蒸汽经一级冷凝器1冷凝，再进二级冷凝器2再冷凝后，返回到第1个塔塔底循环精馏；
来自前一个精馏塔塔釜的物料在第3个精馏塔内精馏后，塔底物料经后冷凝器3冷凝后送到第4个精馏塔的顶部进料，塔顶蒸汽经一级冷凝器1冷凝，再进二级冷凝器2再冷凝后，返回到第2个塔塔底循环精馏；
来自前一个精馏塔塔釜的物料在第4个精馏塔内精馏后，塔底物料经后冷凝器3冷凝后送到第5个精馏塔的顶部进料，塔顶蒸汽经一级冷凝器冷凝1，再进二级冷凝器2再冷凝后，返回到第3个塔塔底循环精馏；
来自前一个精馏塔塔釜的物料在第5个精馏塔内精馏后，塔底得到少量浓氚水(1.0x1010Bq/L)，经过冷凝器冷凝后可排至氚水收集器中暂存或固化，塔顶蒸汽经一级冷凝器1冷凝，再进二级冷凝器2再冷凝后，返回到第4个精馏塔塔底循环精馏；
第6、7个精馏塔用来对第1个精馏塔塔顶气相做进一步的提纯，来自第1个精馏塔塔底冷凝后的物料与第7个精馏塔塔釜泵送来的物料一块作为第6个精馏塔的进料，经过精馏后，塔底物料经循环送料泵5送到第1个精馏塔的顶部与原料一块作为进料循环使用，塔顶蒸汽经一级冷凝器1冷凝，再进二级冷凝器2再冷凝后，进入第7个塔内精馏提纯；
来自第6个精馏塔塔顶的物料在第7个精馏塔内精馏后，塔底釜液经过循环进料泵5送至第6个精馏塔作为进料循环使用，塔顶物料为低氚物料(1.0x104Bq/L)，可直接外排。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的前提下，还可以对本实用新型做出的若干改进和补充，这些改进和补充，也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：系统包括N个串联的精馏塔，且N为7～15之间的整数；每个精馏塔塔顶设置两级冷凝器，一级冷凝器(2)后串联设置二级冷凝器(1)，且两级冷凝器均与真空泵连通，且所述各精馏塔塔釜需设置内置式再沸器(7)。
2.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：前三个串联的精馏塔之间设置送料泵(4)，第N-2个精馏塔底部出料至第一个精馏塔上部，以及第N个精馏塔底部出料至第N-1个精馏塔上部之间均设置循环送料泵(5)。
3.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：第一个精馏塔到第N-3个精馏塔的塔底气相出料在下一塔顶部位设置后冷凝器(3)，该后冷凝器(3)与真空泵连通。
4.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：第N-2个精馏塔底蒸汽出料经冷凝器(8)冷凝后进入氚水收集器(6)，暂存或固化。
5.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：第一个精馏塔塔顶气相经两级冷凝装置冷凝后与第N个精馏塔塔底液相出料通过循环送料泵(5)从塔顶部进入第N-1个精馏塔进行精馏操作。
6.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：第N-1个精馏塔塔底出料通过循环送料泵(5)送到第一个精馏塔顶部与原料混合后进入第1个精馏塔。
7.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：第N-1个精馏塔塔顶出料经冷凝后进入第N个精馏塔顶部；第N个精馏塔塔顶出料经冷凝后可直接排放到环境中。
8.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：每个精馏塔均由上下两部分组成，上半部分由液体分布器和填料段组成；下半部分为蒸汽生成段，物料出口和蒸汽进口设置在该部分的上侧。
9.如权利要求1所述的含氚水中氚回收处理系统，其特征在于：所述精馏塔的工作温度在40～95℃，工作压力为真空。
Priority Applications (1)
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| CN201821396498.8U CN208938663U (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种含氚水中氚回收处理系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114180661A (zh) * | 2020-09-14 | 2022-03-15 | 中核核电运行管理有限公司 | 基于精馏的核电站含氚重水除氚工艺及设备 |
| CN115240884A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-25 | 中核核电运行管理有限公司 | 一种验证基于精馏的高氚重水自辐照分解的方法 |
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