[实用新型]精确控制超大回流比分配器分离硼-10同位素的装置

说明书

技术领域： 

本实用新型涉及一种精确控制超大回流比分配器的装置，尤其是分离硼-10同位素的方法。 

背景技术： 

天然硼元素以稳定同位素的硼-10和硼-11两种形式存在，其丰度分别约为19.8%和80.2%。硼-10对热中子的吸收截面为3837巴，自然丰度的硼对热中子的吸收截面接近于750巴，而硼-11仅为0.005巴，因此10对热中子的吸收截面是自然丰度硼的5倍还多。由于同位素硼-10有着独特的防护中子的性能，因此，在核电、核医药、核军工等方面已得到广泛应用。 

现代工艺对于硼-10同位素主要还是采用化学交换精馏法获得。即将三氟化硼络合物加注到塔中，在一定的温度压力下，通过加热塔底液体组分使其气化而上升，在塔顶与冷凝器液化而回流到塔内下降，在气液相进行化学传质交换反应，使组分10BF3络合物不断从气相转入液相，组分11BF3络合物不断从液相转入气相，液体流入塔底后经加热重新气化返回精馏塔，与回流液再进行化学交换反应。这样周而复始，塔顶硼-11含量越来越高，而塔底硼-10的含量越来越高，经过一定的时间，达到平衡，使塔内硼-10各点浓度趋于稳定，从而实现同位素硼-10的分离目的。 

目前，工业上仍采用化学交换精馏制备稳定的同位素硼-10，但一般单塔回流均采均在塔内自由循环回流，待其化学传质反应达到平衡后，取出产物，分析富集丰度。这种方法操作困难，对操作性要求强，生产效率低。 

实用新型内容： 

本实用新型的目的是提供一种单塔可控回流比300～700：1制备硼-10的装置。它通过精馏塔上的冷却器流下的液体通过一次分配段、二次分配段、三次分配段的分配，经简单操作使总溢流堰口数与最里层可控采出口数成比例，从而使回流量与采出量成比例，进而实现精确控制硼-10同位素精馏分离超大回流比，其回流比范围是50～700：1，达到塔内三氟化硼络合物传质更加趋于完全，平衡时间更易达到，得到丰度更高的硼-10产品。 

本实用新型的目的是这样实现的：它是由精馏塔、冷凝器、冷凝水 流管道、一级分配段多环溢流堰分配器、二级分配段多环溢流堰分配器、三级分配段多环溢流堰分配器、溢流堰口、采出管道、采出管构成，其特征在于：通过冷凝器回流下来的液体，经过装置上方的一级分配段预分配，均匀的流到二级分配段多环溢流堰分配器，再流入到三级分配段多环溢流堰分配器分配，各溢流堰分配器相同，且同心，三级分配的溢流堰口数为M个，在最内环半圆内的溢流堰口有N个，其总溢流堰口数为M+N个，在内层套管开有与溢流堰等高的矩形槽，该矩形槽边长是内层管圆周的一半，另一短边为溢流堰的高，该管为采出管，通过自由旋转采出管来调节不同的回流比。 

所述的冷凝器位于蒸馏塔的上方，在冷凝器与蒸馏塔之间有一条冷凝水流管道与之契合。 

所述的二次分配段多环溢流堰分配器的同心圆环上开有多个倒等腰三角形口，其高度为2-40mm，到三角口顶角为15-90°。 

所述的采出管道在采出管外侧，与精馏塔的底部相契合。 

本实用新型的优点在于：该方法可以使设备在塔内三氟化硼络合物汽液相接触更加充分，传质更加完全，更易达到平衡时间，得出的硼-10产品富集丰度更高，操控性更加简单可靠，平衡时间20～30小时，塔内温度80～100℃，降低了能耗，提高了生产效率。 

附图说明： 

图1是本实用新型的整体机构图； 

图2是本实用新型的工作原理图。 

具体实施方式 

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明： 

实施例1： 

一种精确控制超大回流比分配器分离硼-10同位素的装置，它是由精馏塔1、冷凝器2、冷凝水流管道3、一级分配段多环溢流堰分配器4、二级分配段多环溢流堰分配器5、三级分配段多环溢流堰分配器6、溢流堰口7、采出管道8、采出管9组成，其特征在于：通过冷凝器2回流下来的液体，经过装置上方的一级分配段预分配4，均匀的流到二级分配段多环溢流堰分配器5，再流入到三级分配段多环溢流堰分配器分配6，各溢流堰分配器相同，且同心，三级分配的溢 流堰口7的个数为M个，在最内环半圆内的溢流堰口7有N个，其总溢流堰口7的个数为M+N个，在内层套管开有与溢流堰等高的矩形槽，该矩形槽边长是内层管圆周的一半，另一短边为溢流堰的高，该管即为采出管9，通过自由旋转该采出管9来调节不同的回流比。 

实施例2： 

所述的冷凝器2位于蒸馏塔1的上方，在冷凝器2与蒸馏塔1之间有一条冷凝水流管道3与之契合。 

实施例3：