重水同时升级和除氚装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种重水处理装置，特别是一种重水同时升级和除氚装置，属于重水升级和除氚技术领域。
【背景技术】
[0002]重水通常用作反应堆的中子慢化剂和冷却剂，重水品质的好坏与反应堆安全直接相关，其处理工艺历来备受重视。在反应堆运行过程中，重水会通过换料或微漏与环境中的天然水(汽)发生交换，使重水中引入氕(通常以HDO形式存在)，此过程称为重水降级；同时，重水中的氘会俘获中子产生氚(通常以DTO形式存在)，氚总量可达到116-1O17Bq量级，放射性可占到整个重水堆的30%，不但给堆的运行维护带来麻烦，还会给周边环境带来潜在放射性泄漏巨大压力。我国2011年颁布的《核动力厂环境辐射防护规定》明确规定了重水堆氚每年排放不超过3.5 X 114Bq,因此重水必须通过定期升级和除氚，控制氕和氚的浓度达到反应堆运行要求。
[0003]目前，国外反应堆重水的除氕和除氚都是采用两套独立装置的工艺，采用水精馏工艺除氕，采用低温精馏工艺除氚。水精馏工艺受分离因子限制，设备庞大，除氕效果差，且为高能耗工艺，存在氚水放射性泄漏威胁。
【发明内容】
[0004]本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种重水同时升级和除氚装置，以避免传统重水除氕和除氚采用两套独立装置工艺的缺点，实现同时除氕和除氚的目的，降低生产成本和处理过程中的风险。
[0005]本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]一种重水同时升级和除氚装置，包括催化交换反应装置、气体除杂装置和多级精馏装置，所述催化交换反应装置的气相出口与气体除杂装置连通，所述气体除杂装置的出口与多级精馏装置的进料口连通。
[0007]进一步的，所述催化交换反应装置内装填Pt/C/PTFE或Pt-SDB催化剂。
[0008]进一步的，所述催化交换反应装置内催化剂层和填料层相间装填。
[0009]本实用新型的重水同时升级和除氚装置，所述催化交换反应装置的液相进口设置于顶部，液相出口设置于底部，气相进口设置于底部，气相出口设置于顶部。
[0010]本实用新型的重水同时升级和除氚装置，所述气体除杂装置包括相连接的干燥装置和吸附装置。
[0011]进一步的，所述干燥装置为5A分子筛。
[0012]进一步的，所述吸附装置为活性炭。
[0013]本实用新型的重水同时升级和除氚装置，所述多级精馏装置包括一级精馏单元和二级精馏单元，所述一级精馏单元的进口与气体除杂装置的出口连通，一级精馏单元的塔顶采出管道与二级精馏单元的进口连通，二级精馏单元的塔釜采出管道与催化交换反应装置连通。
[0014]进一步的，所述多级精馏装置还包括三级精馏单元，所述一级精馏单元的塔釜采出管道与三级精馏单元的进口连通，三级精馏单元的塔顶采出管道与一级精馏单元连通。
[0015]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:本实用新型的重水同时升级和除氚装置，是基于催化交换和低温精馏级联的重水同时升级和除氚工艺，在疏水催化剂作用下纯仏与HDO和DTO发生同位素交换，得到D 2/HD/DT混合气体，混合气体通过气体除杂装置的纯化后进入多级精馏装置，多级精馏装置是多柱级联的低温精馏系统，其目的是在18-25K深冷温度下分离除掉HD和DT，并将获得的D2返回催化交换反应装置循环使用，本实用新型的重水同时升级和除氚装置，避免了传统重水除氕和除氚采用两套独立装置工艺的缺点，实现了同时除氕和除氚的目的，有效的降低生产成本和处理过程中的风险。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的重水同时升级和除氚装置结构示意图，
[0017]图2是本实用新型图1催化交换反应装置内催化剂层和填料层装填结构示意图。
[0018]图中标记:1_催化交换反应装置、11-催化剂层、12-填料层、2-气体除杂装置、21-干燥装置、22-吸附装置、3-多级精馏装置、31- —级精馏单元、32- 二级精馏单元、33-三级精馏单元。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
[0021]本实用新型的重水同时升级和除氚装置，其结构如图1所示，包括催化交换反应装置1、气体除杂装置2和多级精馏装置3，所述催化交换反应装置I的气相出口与气体除杂装置2连通，所述气体除杂装置2的出口与多级精馏装置3的进口连通。
[0022]本实用新型的重水同时升级和除氚装置，是基于催化交换和低温精馏级联的重水同时升级和除氚工艺，各主要装置的主要功能如下:催化交换反应装置I中，在疏水催化剂作用下纯仏与HDO和DTO发生同位素交换，得到D 2/HD/DT混合气体，同时实现重水的升级和除氚，升级和除氚后的产品自装置内流出；来自催化交换反应装置I的仏/HD/DT混合气体经气体除杂装置2纯化后进入多级精馏装置3，气体除杂装置2用以除去D2/HD/DT混合气体中的水汽、氧、氮杂质；多级精馏装置3是多柱级联的低温精馏系统，其目的是在18-25K深冷温度下分离除掉HD和DT，并将获得的仏返回催化交换反应装置I循环使用。
[0023]本实施例中，所述催化交换反应装置I内的催化剂层11为Pt/C/PTFE或Pt-SDB催化剂，填料层用不锈钢Θ环或三角螺旋填料。进一步的，所述催化剂层11和填料层12在催化交换反应装置I内相间装填，如图2所示，克服疏水催化剂对组分分布的不利影响，以保证催化反应的各组分在整个塔内的均匀分布，提高反应效率。
[0024]在