[发明专利]一种液相催化交换工艺制备多浓度低氘水的系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种液相催化交换工艺制备多浓度低氘水的系统，包括催化交换系统、供气系统、原料水供应系统、氢氧复合系统、氘水收集系统、换热系统和监测控制系统。本发明通过合理的结构及操作流程设计，使得操作条件温和，降低了能耗，有效控制了设备投资和原料成本，通过调节操作条件，可以制备20‑140ppm氘浓度范围内的任意指定浓度的低氘水，可以满足不同背景的应用需求，市场适应能力强，经济效益高。因此，本发明技术进步十分明显，将制备多浓度低氘水系统及工艺的设计提升到了一个新的高度。

主权项

1.一种液相催化交换工艺制备多浓度低氘水的系统，其特征在于，包括催化交换系统、供气系统、原料水供应系统、氢氧复合系统、氘水收集系统、换热系统和监测控制系统；所述监测控制系统同时与催化交换系统、供气系统、原料水供应系统、氢氧复合系统、氘水收集系统和换热系统连接，用于监测和控制系统的压力、液位、和氘浓度，并在系统使用前对其进行抽真空和充氮预处理所述催化交换系统包括第一催化交换柱(8)、第二催化交换柱(45)和第三催化交换柱(67)以及分别设置在第一催化交换柱(8)、第二催化交换柱(45)和第三催化交换柱(67)上的加热保温层；所述供气系统包括氢气储罐(17)和氮气储罐(21)；所述原料水供应系统包括原料水罐(2)；所述氢氧复合系统包括第一氢氧复合器(35)、第二氢氧复合器(56)和第三氢氧复合器(77)；所述氘水收集系统包括富氘水箱(12)、第一低氘水储罐(39)、第二低氘水储罐(60)和第三低氘水储罐(81)；所述换热系统包括第一冷凝器(32)、第二冷凝器(37)、第三冷凝器(53)、第四冷凝器(58)、第五冷凝器(74)和第六冷凝器(79)；所述原料水罐(2)与第一催化交换柱(8)通过原料水管路连接、并为第一催化交换柱(8)提供待处理的天然丰度的水，所述第一催化交换柱(8)、第一冷凝器(32)、第二催化交换柱(45)、第三冷凝器(53)、第二氢氧复合器(56)、第四冷凝器(58)通过低氘气相管路依次连接，所述第四冷凝器(58)还通过低氘水管路与第二低氘水储罐(60)连接，所述第一氢氧复合器(35)通过低氘气相管路与第一冷凝器(32)和第二催化交换柱(45)之间的低氘气相管路连接，所述第一氢氧复合器(35)通过低氘气相管路与第二冷凝器(37)连接，所述第二冷凝器(37)通过低氘水管路与第一低氘水储罐(39)连接，所述第二催化交换柱(45)和第三催化交换柱(67)并联、且均通过低氘水管路与第二冷凝器(37)和第一低氘水储罐(39)之间的低氘水管路连接，所述氢气储罐(17)和氮气储罐(21)通过供气管路连接、并用于为第一催化交换柱(8)和第二催化交换柱(45)提供高纯氢气、以及提供为吹扫系统、确保运行安全的惰性氮气，所述第一催化交换柱(8)和第二催化交换柱(45)并联、且均通过供气管路与氢气储罐(17)和氮气储罐(21)之间的供气管路连接，所述第一催化交换柱(8)、第二催化交换柱(45)和第三催化交换柱(67)分别通过富氘水管路与富氘水箱(12)连接，所述第五冷凝器(74)、第三氢氧复合器(77)、第六冷凝器(79)通过低氘气相管路依次连接、且第五冷凝器(74)通过低氘气相管路还与第三催化交换柱(67)连接，所述第六冷凝器(79)通过低氘水管路与第三低氘水储罐(81)连接，所述第一冷凝器(32)通过富氘水管路与第一催化交换柱(8)和富氘水箱(12)之间的富氘水管路连接，所述第三冷凝器(53)通过富氘水管路与第二催化交换柱(45)和富氘水箱(12)之间的富氘水管路连接，所述第五冷凝器(74)通过富氘水管路与第三催化交换柱(67)和富氘水箱(12)之间的富氘水管路连接。