低温精馏氢同位素分离全回流模式研究

为探求全回流模式下低温精馏氢同位素分离过程中有关操作参数的内在联系,研究了再沸器加热功率对脱氘率、床层压降、液氢液位等的影响。当再沸器加热功率从5W增加到12.4W时,脱氘率从88%增加到99.6%,脱氘率与再沸器加热功率基本呈线性关系。随再沸器加热功率的增加,液氢液位下降,床层压降增加,但在该功率范围内未出现液泛现象。随加热功率增加,精馏柱操作压力从100kPa升高到190kPa,冷凝器和冷头为提供更多冷量而温度降低。     

电解-精馏级联分离H2／HD过程的理论分析

为研究电解精馏级联氢同位素分离过程的规律性,建立了电解-精馏级联的微分模型,计算了H2／HD系统的分离行为,并获得了电解和精馏过程中系统的浓集行为,即,电解池中HDO摩尔分数从2．88×10^-4增长到8．35×10^-4精馏柱再沸器中HD摩尔分数达到0．033。随时间的延长,脱氘率下降,在精馏柱上HD的摩尔分数整体抬升。进一步研究了回流比对脱氘率的影响,结果显示,回流比为3～7时,平均脱氘率可达0．9828～0．9973。实验结果表明,电解-精馏级联分离氢同位素有明显的浓集效应。     

侧线反馈对H2/HD/D2低温精馏分离的影响

为研究带侧线反馈的低温精馏氢同位素分离规律性,建立了带侧线反馈的低温精馏氢同位素分离计算方法,并以H2/HD/D2体系进行了计算分析.计算结果表明,侧线反馈对分离性能影响显著,再沸器中以D2为主,氘丰度可达到0.90,而无侧线反馈情况下,再沸器中以HD为主,氘丰度不超过0.50;有侧线反馈条件下,系统运行约40 h HD向D2的转化达到峰值,而在无侧线情况下,HD浓缩在40 h已达到饱和;当侧线采出比为1时,脱氘率最高.     

低温精馏分离H2/HT/T2理论研究

对有侧线反馈的H2/HT/T2低温精馏分离过程进行理论计算,获得了各组分浓度在再沸器和冷凝器中随时间的动态变化和在精馏柱上的空间分布.研究了操作压力和回流比对系统分离性能的影响.当压力从0.06 MPa升至0.12 MPa时,精馏柱上的温度整体抬升约2 K,同时,压力对脱氚率有显著影响,当压力升至0.12 MPa时,脱氚率降低至81%.回流比对提高脱氚率有显著作用,回流比超过5后,脱氚率超过99%.     

低温精馏氢同位素分离影响因素研究

本文系统研究了低温精馏氢同位素分离中总板数、进料位置、回流比、采出率等操作条件对系统分离性能的影响,获得了精馏柱上的浓度和温度分布.随着进液位置向底端移动,再沸器和冷凝器中HD浓度均减小;随着回流比的增大,再沸器和冷凝器中HD浓度均减小;顶端采出率增大,再沸器中HD浓度明显增大;在相同的总板数下,H2/HD和D2/DT两个体系的分离特性明显有差别.     

多柱互联低温精馏分离H2/HD过程理论研究

在氢同位素分离中,通常采用多柱级联工艺实现微量氘或氚的浓集。文章提出了三柱级联分离H₂/HD的设计工艺和操作模式,获得了3根精馏柱的分离行为。在合适的操作模式下,三柱级联将HD浓缩了20×10×10倍,表明采用多柱级联可非常有效地浓缩微量组分。进一步研究了压力和回流比等因素对分离性能的影响。压力从0.06MPa增加到0.15MPa,脱氘率从99.79%降到99.44%。回流比从3增长到5,脱氘率从99.67%升到99.81%。     

D2/DT低温精馏分离动态模拟

本文建立了氢同位素低温精馏分离的动态模型,利用该模型针对D2/DT体系计算获得了精馏柱上DT浓度的动态变化和空间分布;研究了再沸器滞留量、回流比等参数对系统分离性能的影响.回流比的提高可以显著地提高脱氚率;再沸器中DT浓度不但与滞液量存在显著的依赖关系,而且随时间增长而增长.在理论板数为80时,塔顶与塔底DT浓度相差约3个数量级,分离效果明显.     

低温精馏分离H2/HD

以天然氢为原料的第一次实验,总理论塔板数在20左右,以氘丰度为1.0×10-3的原料气进行的第二次实验,总理论塔板数为24,理论等板高度在15～20 cm.实验表明,在总理论塔板数较小时,冷凝器中氘丰度将随时间增长,再沸器中氘丰度变化实验值与理论值吻合很好,但同时观察到实验过程中液氢液位、温度等运行参数存在扰动.     

H_2/HD和D_2/DT低温精馏分离影响因素研究

系统研究了低温精馏氢同位素分离中总板数、进料位置、回流比、采出量等对系统分离性能的影响,获得了蒸馏柱上的浓度和温度分布。随着进液位置向底端移动,再沸器和冷凝器中HD(或DT)浓度均减小;随着回流比的增大,再沸器和冷凝器中HD(或DT)浓度均减小;顶端采出量增大,再沸器中HD浓度明显增大;在相同的总板数下,H2/HD,D2/DT两个体系的分离特性明显有差别。     

大纵横比玻璃微球分步增压充氘氚工艺研究

对大纵横比玻璃微球充氘氚气体,采用了分步增压法。为了充气,建立了一套防氢及其同位素腐蚀的高压系统,该系统在15MPa下的漏率为3.7×10~(-4)Pa·L/s。用铀床和LaNi_5床组合起来,作为充气的气源。在不同的温度下,可获得不同压力的氘氚气体,满足了充气要求。还进行了大纵横比玻璃微球的性能研究,在室温和250℃时,该微球均能承受1.0MPa的压力,微球的内外压之比约0.51。大纵横比玻璃微球分步增压充气工艺是:在250℃时,每隔0.5h,增加0.1MPa,压力增加到1.0MPa时,平衡4h,停止加热,冷却到室温,用氘气清洗系统,取出微球进行测量,微球内的氘氚气体压力为0.51～0.54MPa,满足了物理实验的要求。