專利名稱：用于富集重氧同位素水的水精餾裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化工產品的生產裝置，尤其涉及一種用于富集重氧同位素水的水精餾裝置。
背景技術：
自然界的氧元素有三種穩定的同位素，其質量數分別為16、17、18。其在天然水中的豐度分別為99.76％、0.04％、0.2％原子。其中16O為普通氧元素，17O、18O為重氧同位素。氧元素的三種同位素由于其外部性質相近，之間可以互相替代而不影響其所構成的原來物質的性質。故重氧同位素可作為示蹤原子廣泛應用于物理化學、生物學、醫藥學、環境科學等許多領域。
重氧同位素的獲得方法很多，主要有熱擴散、化學交換、膜分離法和精餾法等。其中熱擴散、化學交換和膜分離法雖然分離效率較高，但產量極小，僅適合于實驗室內的小規模生產。
用精餾法獲取重氧同位素的方法是可以達到工業化規模、經濟可行的方法。精餾是分離液體混合物的經典方法。但由于同位素分子之間的蒸汽壓相差甚小，分離同位素必須采用多級精餾的水精餾裝置。
發明內容
本實用新型的目的，在于提供一種用于以天然水為原料富集重氧同位素水的水精餾裝置。
為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種用于富集重氧同位素水的水精餾裝置本實用新型用于富集重氧同位素水的水精餾裝置結構簡單、操作方便，生產成本低。采用本實用新型用于富集重氧同位素水的水精餾裝置可以獲得重氧同位素氧的濃度為10-97％原子的重氧同位素氧氣，用其作為生產重氧水的原料，可以獲得重氧同位素氧的濃度為10-97％原子、氘為天然豐度的重氧水。
圖1是本實用新型用于富集重氧同位素水的水精餾裝置的基本組成和精餾塔采用單一串聯方式的示意圖；圖2是本實用新型裝置中的精餾塔的基本結構示意圖；圖3是本實用新型水精餾裝置中的精餾塔采用串聯/并聯組合的示意圖。
具體實施方式
請參見圖1，配合參見圖2、圖3。圖1是本實用新型用于富集重氧同位素水的水精餾裝置的基本組成和精餾塔采用單一串聯方式的示意圖。圖2是本實用新型裝置中的精餾塔的基本結構示意圖。圖3是本實用新型的水精餾裝置中的精餾塔采用串聯/并聯組合的示意圖。本實用新型用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，包括3-10個串聯或串聯/并聯在一起的精餾塔11、12、13…1n以及進料泵2、物料儲罐3、冷凝器4、多臺循環泵51、52…5n、出料泵6、多套液位控制機構71、72、73…7n和多根蒸汽連通管路81、82、83…8n-1。各精餾塔的頂部分別設有物料進口和蒸汽出口，底部分別設有物料出口和蒸汽進口，進料泵2的進口與物料儲罐3連通，其出口與第一塔11的物料進口連通，冷凝器4的進口與第一塔11的蒸汽出口連通，多臺循環泵分別設置在兩塔之間，其進口連接上一塔的物料出口，其出口連接下一塔的物料進口，出料泵6與最后一塔1n的物料出口連通，液位控制機構71、72、73…7n各包括再沸器711、721、731…7n1和液面控制閥712、722、732…7n2，再沸器的一端與精餾塔物料段的上部連通，另一端連接液面控制閥，液面控制閥的另一端與連接該塔的循環泵或出料泵的出口管連通。液位控制機構可通過循環泵控制進入上一精餾塔再沸器的物料量和進入下一精餾塔的物料量，進而控制精餾塔內的液位。最后一塔的液位控制機構是控制進入最后一塔再沸器的物料量和產品出料量，進而控制最后精餾塔內的液位。蒸汽連通管路81、82、…8n分別設置在相鄰的兩塔之間，其連接關系是下一塔的蒸汽出口與上一塔的蒸汽入口連通。
參見圖3，本實用新型中的各精餾塔從上至下分成5段，位于塔頂的第一段為分布段A，內部裝有初分布器，物料進口A1設置在該段的側面，蒸汽出口A2設置在該段的頂部，初分布器和物料進口連通；第二段為填料段B，內裝絲織填料，絲織填料的比表面積為350-700m2/m3。第三段為收集分布段C，內設收集分布器；第四段為填料段D，內裝顆粒填料，顆粒填料的比表面積為1000-3000m2/m3；第五段為蒸發段E，內設加熱機構，用于充裝并加熱被精餾的物料，在該段的下部設有物料出口E1，在該段的上部設有蒸汽入口E2。
權利要求1.一種用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于包括多個串聯或串聯/并聯的精餾塔以及進料泵、物料儲罐、冷凝器、多臺循環泵和出料泵，各精餾塔的頂部分別設有物料進口和蒸汽出口，底部分別設有物料出口和蒸汽進口，進料泵的進口與物料儲罐連通，其出口與第一塔的物料進口連通，冷凝器的進口與第一塔的蒸汽出口連通，多臺循環泵分別設置在兩塔之間，其進口連接上一塔的物料出口，其出口連接下一塔的物料進口，出料泵與最后一塔的物料出口連通，在相鄰的兩塔之間還分別設有蒸汽連通管路，將下一塔的蒸汽出口與上一塔的蒸汽入口連通。
2.根據權利要求1所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的各精餾塔從上至下分成5個功能段，位于塔頂的第一段為分布段，內部裝有初分布器，所述的物料進口設置在該段的側面，所述的蒸汽出口設置在該段的頂部，初分布器和物料進口連通；第二段為填料段，內裝絲織填料；第三段為收集分布段，內設收集分布器；第四段為填料段，內裝顆粒填料；第五段為蒸發段，內設加熱機構，用于充裝并加熱被精餾的物料，所述的物料出口設置在該段的下部，所述的蒸汽入口設置在該段的上部。
3.根據權利要求1或2所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的各精餾塔分別設有液位控制機構，該液位控制機構包括再沸器和液面控制閥，再沸器的一端與精餾塔物料段的上部連通，另一端連接液面控制閥，液面控制閥的另一端與連接該塔的循環泵或出料泵的出口管連通。
4.根據權利要求2所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的顆粒填料的比表面積為1000-3000m2/m3，所述的絲織填料的比表面積為350-700m2/m3。
5.根據權利要求1所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的水精餾裝置中的多個精餾塔順序串聯在一起。
6.根據權利要求1所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的水精餾裝置中的多個精餾塔分成三個串聯組，其中一個串聯組設置在裝置的前段，另兩個串聯組并聯在其后。
7.根據權利要求1所述的用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，其特征在于所述的精餾塔為3-10個。
專利摘要本實用新型提供了一種用于富集重氧同位素水的水精餾裝置，主要包括多個串聯或串聯/并聯的精餾塔，各精餾塔內裝填了比表面積為1000－3000m
文檔編號C01B5/00GK2675635SQ200320122780
公開日2005年2月2日 申請日期2003年12月24日 優先權日2003年12月24日
發明者伍昭化, 肖斌, 陳代傳, 李猷, 奏川江, 周建耀, 張麗雅, 陳大昌, 陳增壽, 劉乃鴻 申請人:上海化工研究院