[发明专利]一种高效分离Ne-22同位素的装置

说明书

本发明公开的是一种高效分离Ne‑22同位素的装置，包括热扩散法Ne‑22粗气生产系统、Ne‑22同位素低温精馏富集系统、Ne‑22同位素产品除重组分系统、热扩散法Ne‑22粗气生产废热利用系统，本发明具有较高分离系数的特点，快速富集粗Ne‑22原料气，利用低温精馏大量处理粗Ne‑22原料气，以提高Ne‑22同位素产量，将热扩散法所废弃的热量用作低温精馏过程中的蒸发热量，充分利用热扩散分离过程中产生的废热，有效提高了系统能量使用效率，降低了整套装置能耗。

技术领域

本发明涉及一种Ne-22同位素的装置，更具体一点说，涉及一种高效分离Ne-22同位素的装置，属于化工领域。

背景技术

Ne-22同位素天然丰度9.25％，其是制造氖—氦稳频激光器、高精密激光托陀螺仪等高科技装备的充分材料，同时Ne-22同位素在癌症初期的医学检测、医学放疗、高能核物理等领域有重要应用，开发高效Ne-22同位素分离技术在战略层面上具有重要意义。目前，国内尚不能实现Ne-22规模化稳定生产，因此急需开发一种具有自主知识产权的高效Ne-22同位素分离系统，实现能够高效分离Ne-22和Ne-20同位素，设备体积紧凑、运行可靠性高，能够实现氖同位素规模化稳定生产。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明提供具有分离过程效率高，在保证Ne-22同位素产量规模前提下，其设备体积较紧凑，运行可靠性较高等技术特点的一种高效分离Ne-22同位素的装置。

本发明将同位素低温精馏和热扩散法相结合，充分利用了热扩散法具有较高分离系数，而低温精馏能够大量处理原料的特性，将两者相结合，具体：采用热扩散原理和低温精馏相结合的方法，快速高效地从高纯氖气中分离Ne-22同位素，利用热扩散分离同位素具有较高分离系数的特点，生产Ne-22粗气作为低温精馏富集Ne-22的原料气，低温精馏分离具有较大气体处理量，可以提高整套装置Ne-22同位素的产量，适用于工业规模的Ne-22同位素生产，热扩散法富集Ne-22粗气过程中氖气所携带的热量可以作为低温精馏子系统底部蒸发器的热量来源，充分利用热扩散分离过程中产生的废热，降低整套装置的能耗。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高效分离Ne-22同位素的装置，包括热扩散法Ne-22粗气生产系统、Ne-22同位素低温精馏富集系统、Ne-22同位素产品除重组分系统；

其中，所述热扩散法Ne-22粗气生产系统包括循环冷却水管路以及串联的I级热扩散分离柱、Ⅱ级热扩散分离柱、Ⅲ级热扩散分离柱，所述I级热扩散分离柱、Ⅱ级热扩散分离柱上均设有带有截止阀的氖气出口，三级热扩散分离柱均与循环冷却水管路连接，所述I级热扩散分离柱进口接有原料氖气，所述Ⅲ级热扩散分离柱出料口连接有Ne-22气体过滤器；

所述Ne-22同位素低温精馏富集系统包括串联的I级低温精馏塔、Ⅱ级低温精馏塔、Ⅲ级低温精馏塔，所述Ⅰ级低温精馏塔、Ⅱ级低温精馏塔顶部设有一号废气口，所述一号废气口连接有调节阀，所述Ⅱ级低温精馏塔上调节阀连接Ⅰ级低温精馏塔，所述Ⅲ级低温精馏塔顶部设有二号废气口，所述二号废气口连接有截止阀，所述Ⅲ级低温精馏塔上截止阀连接Ⅱ级低温精馏塔，所述Ne-22气体过滤器与I级低温精馏塔进料口连接；

所述Ne-22同位素产品除重组分系统包括Ne-22同位素产品除重塔，所述Ne-22同位素产品除重塔顶部依次连接有Ne-22气体进除重塔截止阀、除重塔顶部氖气复温绕管，所述Ne-22同位素产品除重塔底部连接有除重塔废液排放截止阀以用来清除重组分杂质，所述Ne-22同位素产品除重塔进料口与Ⅲ级低温精馏塔12底部出料口连接；