CN209019924U - 一种硝酸铀酰溶液浓缩装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种硝酸铀酰溶液浓缩装置，所述浓缩装置包括顺次连接的预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元和冷凝水单元，其中，所述蒸发浓缩单元包括相互连接的降膜蒸发器、气液分离器，所述降膜蒸发器连接有第一循环泵和第二循环泵。该装置采用了节能型机械蒸汽再压缩技术，其蒸发一吨水的能耗仅为传统蒸发器的1/6‑1/5，其功耗低、仅需较少量的鲜蒸汽即可实现加热，减少了对锅炉设备的依赖，降低了污染物的排放，对环境更友好，更加节能环保，同时该装置自动化程度高、加工流程简单、运行成本低，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。
Description
技术领域
本实用新型属于铀纯化技术领域，具体地说涉及一种硝酸铀酰溶液浓装置。
背景技术
天然铀纯化生产是核燃料、核军工产业系统中的重要一环，主要目的是将直接从矿石中提取的铀经过一系列处理，使铀与杂质元素分离，即去除热中子捕获截面大的杂质元素以及影响后续加工的杂质元素。铀纯化一般是通过硝酸溶解铀原料，反应生成硝酸铀酰，使铀与不溶性杂质分离，便于后续工序净化处理。
溶解后得到的硝酸铀酰通常需通过蒸发浓缩进一步处理，目前，铀纯化领域应用较多的蒸发浓缩装置主要有蒸发塘和多效蒸发器。其中，蒸发塘是一种传统自然蒸发技术，具有建造成本低、运行稳定、维护简单、寿命长、抗冲击负荷好等特点。目前该技术在国内某些大型煤化工项目中已得到广泛应用。蒸发塘利用的是太阳能，在充足的日照下，浓液逐渐蒸发，然后结晶并最终填埋。因此，该技术对地理位置、气候条件有着严格要求，同时蒸发塘蒸发速率过慢，导致蒸发塘不断扩建，无法达到零排放的目的，并且需要良好的防渗漏措施，防止对地下水产生二次污染。
多效蒸发是将两个或多个蒸发器串联起来进行操作的过程，前一蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽可以作为后一蒸发器的加热蒸汽，只要后一蒸发器内的压力和溶液沸点较原来蒸发器中的低，则引入的二次蒸汽即能起到加热热源的作用。每一个蒸发器称为一效，通过循环利用蒸汽，重复利用了热能，从而降低了能耗成本。由于多效蒸发过程的能耗主要来自蒸汽，而对于大多数需外购蒸汽的企业，随着市场蒸汽价格的上涨，蒸汽运行成本越来越高，企业的负担急剧增大。
实用新型内容
为此，本实用新型正是要解决上述技术问题，弥补传统蒸发浓缩方式的不足，从而提出一种生产效率高、生产流程简单、安全性能好、运行成本低的硝酸铀酰溶液浓缩装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
本实用新型提供一种硝酸铀酰溶液浓缩装置，所述浓缩装置包括顺次连接的预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元和冷凝水单元，其中，所述蒸发浓缩单元包括相互连接的降膜蒸发器、气液分离器，所述降膜蒸发器连接有第一循环泵和第二循环泵。
作为优选，所述蒸汽压缩单元包括一蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机连接有积液存储机构和洗气塔，所述洗气塔连接有洗水循环泵，所述蒸汽压缩机连接于所述降膜蒸发器，所述洗气塔连接于所述气液分离器。
作为优选，所述预热单元包括顺次连接的原料存储机构、冷凝水预热器、不凝气预热器和鲜蒸汽预热器，所述鲜蒸汽预热器连接于所述降膜蒸发器，所述气液分离器连接于所述洗气塔。
作为优选，所述冷凝水单元包括冷凝水存储机构和连接于所述冷凝水存储机构的冷凝水泵，所述冷凝水存储机构连接于冷凝水预热器、积液存储机构、鲜蒸汽预热器和降膜蒸发器。
作为优选，还包括一冷却器，所述冷却器连接于所述不凝气预热器，所述冷却器还连接有一真空泵。
作为优选，还包括控制单元。
作为优选，所述洗气塔内的洗水温度为90℃。
作为优选，所述真空泵将所述浓缩装置的蒸发压力控制在70.1KPa。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，所述浓缩装置包括顺次连接的预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元和冷凝水单元，其中，所述蒸发浓缩单元包括相互连接的降膜蒸发器、气液分离器，所述降膜蒸发器连接有第一循环泵和第二循环泵。该装置采用了节能型机械蒸汽再压缩技术，其蒸发一吨水的能耗仅为传统蒸发器的1/6-1/5，其功耗低、仅需较少量的鲜蒸汽即可实现加热，减少了对锅炉设备的依赖，降低了污染物的排放，对环境更友好，更加节能环保，同时该装置自动化程度高、加工流程简单、运行成本低，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1是本实用新型实施例所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-原料存储机构；2-冷凝水预热器；3-不凝气预热器；4-鲜蒸汽预热器；5-原料泵；6-降膜蒸发器；7-气液分离器；8-第一循环泵；9-第二循环泵；10-出料泵；11-蒸汽压缩机；12-积液存储机构；13-洗气塔；14-洗水循环泵；15-冷凝水存储机构；16-冷凝水泵；17-积液泵；18-冷却器；19-真空泵。
具体实施方式
实施例
本实施例提供一种硝酸铀酰溶液浓缩装置，该装置如图1所示，其包括顺次连接的预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元和冷凝水单元，本实施例中，所述硝酸铀酰溶液浓缩装置用于处理温度为30℃、硝酸铀酰质量分数为11.38％、流量为20.01t/h的硝酸铀酰溶液。
具体地，如图所示，所述预热单元包括顺次连接的原料存储机构1、冷凝水预热器2、不凝气预热器3和鲜蒸汽预热器4，其中所述原料存储机构1为原料存储罐，所述原料存储罐与所述冷凝水预热器2之间设置有原料泵5。存储于原料存储机构1内的硝酸铀酰溶液在原料泵5的作用下依次与冷凝水、不凝气和鲜蒸汽换热，使硝酸铀酰原料溶液的温度达到92℃，所述鲜蒸汽预热器4中鲜蒸汽的压力为1985mbar，温度为120℃。
所述蒸发浓缩单元包括相互连接的降膜蒸发器6和气液分离器7，所述降膜蒸发器6底部连接有第一循环泵8、第二循环泵9和出料泵10。所述降膜蒸发器6与所述鲜蒸汽预热器4连接，经预热单元预热至92℃的原料液进入所述降膜蒸发器6的下管箱，在第一循环泵8的作用下打到降膜蒸发器6顶部进行受热蒸发，蒸发温度为90℃，压力为70.1KPa，受热蒸发后的浓缩液回落至降膜蒸发器6下管箱，经第二循环泵9的作用，打到降膜蒸发器6顶部再次进行受热蒸发，浓缩液如此循环，至硝酸铀酰的浓度达到56.71％时，由出料泵10送出装置，二次蒸汽进入气液分离器7中进行气液分离。
所述蒸汽压缩单元包括一蒸汽压缩机11，所述蒸汽压缩机连接于所述降膜蒸发器6，所述蒸汽压缩机11还连接有一积液存储机构12和洗气塔13，所述积液存储机构12为积液存储罐，所述洗气塔13与所述气液分离器9连接，所述洗气塔13内的洗水温度为90℃。气液分离器中温度为90℃的二次蒸汽进入洗气塔13洗气后，经蒸汽压缩机11升温升压至106℃、125.0KPa，再送入降膜蒸发器6壳程内作为加热热源，换热后，二次蒸汽冷凝为冷凝水。洗气塔13连接有洗水循环泵14，洗气塔13内的洗水经洗水循环泵14加压后循环使用。
所述冷凝水单元包括一冷凝水存储机构15和连接于所述冷凝水存储机构15的冷凝水泵16，所述冷凝水存储机构15为冷凝水罐，所述冷凝水存储机构15连接于所述冷凝水预热器2、积液存储机构12、鲜蒸汽预热器4和降膜蒸发器6，所述冷凝水罐通过积液泵17连接于所述积液存储机构12。降膜蒸发器6壳程内106℃左右的冷凝水自流到冷凝水存储机构15中，经冷凝水泵16泵送至冷凝水预热器2与原料液换热，温度降至38℃左右后排出装置。
所述装置还包括一冷却器18，所述冷却器18连接于所述不凝气预热器3，所述冷却器18连接有一真空泵19，所述真空泵19将装置的蒸发压力控制在70.1KPa。
进一步地，所述浓缩装置还包括控制单元，所述控制单元可为常规的工控机或计算机，所述控制单元用于自动控制装置的压缩机高、低压报警停机、温度显示、高温报警停机、液位、温度、压力自控制，自动操作和手动操作切换，紧急停车、自动停车以及自动清洗。
经本实施例所述的浓缩装置处理的硝酸铀酰含量以及浓缩液量如表1所示。
表1
| 物料名称 | 硝酸铀酰溶液 |
| 含量(％) | 11.38 |
| 蒸发温度(℃) | 90 |
| 蒸发量(T/h) | 16.00 |
| 产量(T/h) | 4.01 |
| 浓盐水总量(T/h) | 20.01 |
从上表可以看出，采用所述浓缩装置处理硝酸铀酰溶液，浓缩效率高，处理温度低，能耗低，是一种节能减排的装置。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述浓缩装置包括顺次连接的预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元和冷凝水单元，其中，所述蒸发浓缩单元包括相互连接的降膜蒸发器、气液分离器，所述降膜蒸发器连接有第一循环泵和第二循环泵。
2.根据权利要求1所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述蒸汽压缩单元包括一蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机连接有积液存储机构和洗气塔，所述洗气塔连接有洗水循环泵，所述蒸汽压缩机连接于所述降膜蒸发器，所述洗气塔连接于所述气液分离器。
3.根据权利要求2所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述预热单元包括顺次连接的原料存储机构、冷凝水预热器、不凝气预热器和鲜蒸汽预热器，所述鲜蒸汽预热器连接于所述降膜蒸发器，所述气液分离器连接于所述洗气塔。
4.根据权利要求3所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述冷凝水单元包括冷凝水存储机构和连接于所述冷凝水存储机构的冷凝水泵，所述冷凝水存储机构连接于积液存储机构、鲜蒸汽预热器和降膜蒸发器。
5.根据权利要求4所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，还包括一冷却器，所述冷却器连接于所述不凝气预热器，所述冷却器还连接有一真空泵。
6.根据权利要求5所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，还包括控制单元。
7.根据权利要求6所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述洗气塔内的洗水温度为90℃。
8.根据权利要求7所述的硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于，所述真空泵将所述浓缩装置的蒸发压力控制在70.1KPa。
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|---|---|---|---|---|
| CN110935185A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-31 | 深圳市瑞升华科技股份有限公司 | 一种烟草萃取液蒸发浓缩装置及其蒸发浓缩工艺 |
| CN111228836A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-06-05 | 深圳市瑞升华科技股份有限公司 | 一种菊粉提取液浓缩工艺及设备 |
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2018
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