[实用新型]一种同时生产高浓硼-10三氟化硼和高浓硼-11三氟化硼的系统

说明书

本实用新型公开了一种同时生产高浓硼‑10三氟化硼和高浓硼‑11三氟化硼的系统，实现循环回流分离硼‑10和硼‑11，本实用新型结构紧凑，操作简单，易于连续自动化，既大幅度地减少了原料三氟化硼用量，同时也解决了废料三氟化硼排放问题，并且能耗降低了约80％，实现了节能零排，大大降低了生产成本，得到的产品硼‑10和硼‑11浓度≥99atom％。

技术领域：

本实用新型涉及稳定同位素硼-10和硼-11生产技术领域，具体涉及一种同时生产高浓硼 -10三氟化硼和高浓硼-11三氟化硼的系统。

背景技术：

自然界所有含硼物质中的硼元素均是由两种稳定同位素硼-10和硼-11组成的，它们的天然含量(称天然丰度)分别为19.8atom％和80.2atom％。硼元素在自然界的储量较丰富，但要从硼元素里成功分离出同位素硼-10和硼-11，则是一个世界性难题。硼-10对中子的吸收能力极强，热中子的反应截面σ(n,α)为3838靶，而天然硼中子吸收截面σ_a只有750靶，硼-10对中子的吸收能力是铅的20倍、混凝土的500倍、硼-11的60000倍，所以硼-10 是屏蔽中子和射线的最佳材料，能极其有效地起到保护人们免受辐射的作用。硼-10在核反应堆中被用作高效中子减速剂，起到控制反应堆运行的功能,同时硼-10也被广泛地应用在国防工业、医学、电子工业以及其他一些特殊行业。而硼-11恰好相反，几乎不吸收中子，在半导体器件制造过程中,若被用作同位素纯度级别的掺杂剂，能够有效地提高半导体器件的导电性能和抗辐射抗干扰能力,因此研究开发高丰度硼-11同位素掺杂源是未来硼系半导体材料发展的必然趋势。目前我国使用的硼-10和硼-11同位素产品全部依赖进口，进口价格十分昂贵。随着第三代核电站快中子堆时代的到来，对硼-10和硼-11同位素的工业化生产提出了迫切的要求。

工业化生产硼同位素的现有技术为三氟化硼/苯甲醚工作体系的同位素交换技术，但因现有工艺能耗较大(能量主要消耗在交换塔塔顶为取走络合物生成热的操作和交换塔底部供给络合物分解热的操作上)；此外由于原料三氟化硼的提取率低，不但原料消耗量较大而且尾气三氟化硼中硼-11同位素含量较低多是当作废弃物排放，这些缺点都造成产品成本的升高。其他三氟化硼/醚类及酮类化合物体系同位素交换技术，多因分离系数较小或因络合物热分解不完全只得将交换塔操作温度提高到溶液沸点温度而形成了同位素交换精馏，从而降低了分离系数，因而不宜工业化生产。研究过的硼同位素分离技术还有BF₃/SO₂﹒BF₃低温交换体系和BF₃低温精馏等等，均未实现过工业化生产。

实用新型内容：

本实用新型的目的克服现有技术存在的缺点，提供一种同时生产高浓硼-10三氟化硼和高浓硼-11三氟化硼的装置，既大幅度地减少了原料三氟化硼用量，同时也解决了废料三氟化硼排放问题，并且能耗降低了约80％，实现了节能零排，降低生产成本。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：