[发明专利]熔盐蒸馏装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种惰性气体环境中的熔盐蒸馏装置及方法。

背景技术

熔盐反应堆(MSR)是第四代反应堆型中唯一一种以液体为燃料的反应堆，被认为是钍铀循环较好的增殖堆，其燃料盐为高温氟盐，载体盐为FLiBe；其经过一段时间使用后需要进行燃料盐的在线处理，以去除裂变产物，回收载体盐。其中一种处理燃料盐的方法是通过蒸馏方法回收载体盐，其原理是各物质相对挥发性的差异。由于熔盐蒸汽压较低，例如LiF在1000℃下蒸汽压仅为70Pa，因此需要在较高的温度和真空度下蒸馏熔盐，分离杂质；通常的蒸馏方法为减压蒸馏。

载体盐中含有具较强毒性的BeF₂，其粉尘被人体吸入后会造成很大伤害；而由于熔盐蒸馏后常常得到较多粉尘，因此在蒸馏和后续的处理过程中必须进行隔离操作，防止操作人员直接接触熔盐粉尘。另外，很多其他种类的熔盐易吸水潮解或要求无氧处理，为获得高品质的蒸馏产物，因此同样有必要在隔离条件中进行蒸馏操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的熔盐蒸馏装置及方法缺乏隔离防护措施的缺陷，提供一种惰性气体环境中熔盐蒸馏装置及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种熔盐蒸馏装置，包括蒸馏炉和坩埚，所述蒸馏炉包括炉体和密封连接于所述炉体的底部的法兰，所述炉体围绕形成有炉腔，所述坩埚固定于所述法兰并位于所述炉腔内；

所述熔盐蒸馏装置还包括惰性气氛设备，所述惰性气氛设备设置于所述 炉体的下方；

所述熔盐蒸馏装置还包括水冷系统，所述水冷系统与所述法兰相连接；

其中，当所述法兰脱离于所述炉体时，所述惰性气氛设备的内部与所述炉腔相连通。

较佳地，所述惰性气氛设备包括惰性气体源和设备腔体，所述惰性气体源设置于所述设备腔体的外部并通过供气管与所述炉腔相连通，所述炉体的底部与所述设备腔体的顶部密封连接，且所述设备腔体的内部与所述炉腔相连通。

较佳地，所述法兰与升降装置相连接，所述升降装置用于实现所述法兰抵靠于或脱离于所述炉体的底部；

和/或，所述法兰通过橡胶圈与所述炉体的底部密封连接；

和/或，所述炉体的外壁面包覆有加热器，该加热器能够达到的加热温度为室温到1200℃，通常温度设置为顶部1000℃，中部600℃。

较佳地，所述升降装置穿过所述设备腔体与所述法兰相连接，升降装置的控制主体设置在惰性气氛外，便于维修维护，同时节省设备内部空间；所述升降装置与所述设备腔体的连接处设有动密封，以避免装卸操作时设备漏气。

较佳地，所述坩埚包括蒸发坩埚、坩埚支架以及收集坩埚，所述收集坩埚固定于所述法兰，所述蒸发坩埚通过所述坩埚支架固定于所述收集坩埚。

较佳地，所述水冷系统包括水冷循环泵、进水管和出水管，所述进水管和所述出水管贯穿所述设备腔体并与所述法兰的水冷管路相连接；所述水冷系统用于冷却法兰密封圈，实现高温工作条件下腔体的密封，同时隔绝热量，避免惰性气氛设备过热。

较佳地，所述熔盐蒸馏装置还包括真空系统，所述真空系统包括真空泵和抽气管，所述真空泵通过所述抽气管与所述炉腔相连通，所述抽气管上设有管路阀。

较佳地，所述抽气管上设有用于过滤有害粉尘的过滤器；经过若干次真 空蒸馏实验，少部分盐雾或者粉尘会随着真空泵抽气，逐渐累积在过滤器内，堵塞其滤芯，阻碍抽真空操作，因此过滤器滤芯需要定期更换；所述过滤器位于所述设备腔体的内部，可以直接在设备腔体内拆装更换，便于更换滤芯时的人员保护。

本发明还提供了一种应用了如上所述的熔盐蒸馏装置的熔盐蒸馏方法，所述坩埚包括蒸发坩埚、坩埚支架以及收集坩埚，所述收集坩埚固定于所述法兰，所述蒸发坩埚通过所述坩埚支架固定于所述收集坩埚，所述炉体的外壁面包覆有加热器，所述水冷系统通过管路与所述法兰的水冷管路相连通，所述熔盐蒸馏装置还包括真空系统，所述真空系统通过气路与所述炉腔相连通，所述熔盐蒸馏方法包括以下步骤：

S1、打开所述惰性气体源，使惰性气体充满所述炉腔及所述设备腔体的内部；

S2、装载蒸馏物于所述蒸发坩埚内，使所述法兰与所述炉体密封连接，并调节所述加热器至预设的操作温度；

S3、打开所述水冷系统与所述真空系统，进行熔盐蒸馏；