專利名稱：同時生產(chǎn)氧18水及貧氘水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧18水和貧氘水的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：
氧-18是氧的一種穩(wěn)定同位素，氧-18是示蹤人體生理過程的基本材料，主要應(yīng)用于研究藥物代謝，能量代謝以及PET(正電子發(fā)射斷層顯像)顯像劑前體合成等方面。
眾所周知，自然界里存在的水一般由2個氫原子和1個氧原子組成，但氫原子有3個同位素，原子量分別為1、2、3的氫、重輕(氘)、超重氫(氚)。自然界的水中，重氫的含量約為150ppm。國內(nèi)外研究表明，重氫對生命體的生存發(fā)展和繁衍有害。生命機體對重氫無抵御能力，一旦進入生命體后很難代謝出去，在體內(nèi)有累加作用，所以高含量的重氫對人體的遺傳、代謝和酶系等有不良影響。重氫含量越高，對生命體的毒害就越大。俄羅斯醫(yī)學科學院癌癥科研所與俄羅斯科學院醫(yī)學生物問題研究所通過對動物的實驗發(fā)現(xiàn)，長期飲用比天然水中氘含量低的貧氘水可抑制動物惡性腫瘤的發(fā)展，并延長動物的壽命。近年來，含量在50ppm以下的貧氘輕水作為飲用水和寵物腫瘤藥物已進入歐洲、美國和日本市場。
氧同位素分離可采用蒸餾、擴散、化學交換等方法。低溫精餾技術(shù)難度大，成本高，產(chǎn)量受到限制。一般采用水精餾方法，以天然水為原料，經(jīng)多級級聯(lián)達到分離O-18水的目的。
該方法技術(shù)成熟，操作簡便，成本低廉，又無污染、無腐蝕，適合我國國情，便于實施大規(guī)模生產(chǎn)。
在氧18水生產(chǎn)過程中，主要集中于塔底部氧18水和氘的富集，但是對于塔頭的輕組分未加重視，所以輕組分含量中氘含量在100ppm左右，不能達到現(xiàn)有貧氘水主流產(chǎn)品中氘含量低于50ppm的要求。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種同時生產(chǎn)氧18水及貧氘水的方法，這是在生產(chǎn)氧18水方法的基礎(chǔ)上改進而成的。生產(chǎn)氧18水的水精餾裝置采用3600塊塔板的級聯(lián)精餾塔，本方法同樣采用3600塊塔板的級聯(lián)精餾塔，但降低了進料位置，增加了回流比。
本發(fā)明方法的設(shè)計原理如下 利用精餾段的操作線方程和平衡線方程進行試差計算， 平衡線方程 精餾段操作線方程 設(shè)計參數(shù)以氘濃度下降為50ppm為設(shè)定目標值，精餾段不斷改變回流比，同時考慮總的物料衡算。同時保證提餾段各操作參數(shù)基本不變。
可得到在精餾段設(shè)置為37塊理論板時， R＝23，頂出料30Kg，回流量690Kg， 此時塔頭的濃度中XD＝50ppm XO＝0.176％ 而此時塔底D濃度為 (150-50)*10-6*30000*24/140＝51.6％。
物料衡算此時塔底O18濃度為 (0.198-0.176)*30*1000*24/120＝132％ 所以O(shè)18的量是足夠的，也就是說影響了塔頭的O18的濃度，此時實際的O18塔頭下降濃度為 濃度為0.179％。
根據(jù)理論計算，再經(jīng)過實踐摸索，得到了能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種同時生產(chǎn)氧18水及貧氘水的方法，它是采用3600塊塔板級的級聯(lián)精餾塔將天然水進行精餾，原水在第39-80塔板級進料(從上往下數(shù))，進料速度為20-80kg/h，其操作參數(shù)見表1，在塔頂產(chǎn)品貧氘水，氘含量不高于50ppm，塔底產(chǎn)品氧18水，氧18含量不低于97.36％。
本發(fā)明的方法利用生產(chǎn)氧18水的設(shè)備，既生產(chǎn)了氧18水，產(chǎn)量沒有降低，同時又生產(chǎn)了貧氘水，產(chǎn)量達到120kg/h，因此經(jīng)濟效益大大提高。



圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)裝置的示意圖。

具體實施例方式 本分離裝置共有7座30米高的塔通過級聯(lián)方式進行連接，其中各塔的操作參數(shù)見 表1 表1各塔操作參數(shù) 實施例1. 本精餾塔由常熟市科慧生物工程公司生產(chǎn)制備，所采用材料為不銹鋼塔體，填料為表面氧化處理的銅網(wǎng)，下同。進料量為120Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第9塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h。控制3塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h。控制5塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為119.994Kg/h，其中氘含量為110ppm，氧18含量為0.193％；塔底產(chǎn)品出料流量為142g/d，其中氘濃度為99.7％，氧18濃度為98.3％。
實施例2 進料量為30Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量690Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第37塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為29.994Kg/h，其中氘含量為50.5ppm，氧18含量為0.178％；塔底產(chǎn)品出料流量為142g/d，其中氘濃度為66.8％，氧18濃度為98.22％。
實施例3 進料量為28.8Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％。控制1塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量691.2Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第39塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h。控制6塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為28.794Kg/h，其中氘含量為50.0ppm，氧18含量為0.178％；塔底產(chǎn)品出料流量為142g/d，其中氘濃度為49.3％，氧18濃度為98.16％。
實施例4 進料量為40.0Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％。控制1塔塔頭壓力75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量680.0Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第50塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h。控制5塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為28.794Kg/h，其中氘含量為49.8ppm，氧18含量為0.183％；塔底產(chǎn)品出料流量為142g/d，其中氘濃度為68.5％，氧18濃度為98.16％。
實施例5 進料量為28.8Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％。控制1塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量691.2Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第42塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h。控制3塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h。控制6塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h。控制7塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為39.994Kg/h，其中氘含量為49.3ppm，氧18含量為0.183％；塔底產(chǎn)品出料流量為142g/d，其中氘濃度為49.2％，氧18濃度為98.16％。
實施例6 進料量為60Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量660Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第80塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h。控制6塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為59.994Kg/h，其中氘含量為48.3ppm，氧18含量為0.188％；塔底產(chǎn)品出料流量為143g/d，其中氘濃度為99.6％，氧18濃度為97.66％。
實施例7 進料量為30Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量690Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第80塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為29.994Kg/h，其中氘含量為25.0ppm，氧18含量為0.178％；塔底產(chǎn)品出料流量為143g/d，其中氘濃度為50.6％，氧18濃度為97.36％。
實施例8 進料量為20Kg/h，其中氘濃度為150ppm，氧18濃度為0.198％。控制1塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為56℃，精餾段塔內(nèi)液相流量700Kg/h，精餾段氣相流量為719.994Kg/h。提餾段塔內(nèi)液相流量720Kg/h，氣相流量為719.994Kg/h。進料位置為第68塊板(從上往下)，控制2塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為230mmHg，塔內(nèi)平均溫度為57℃，提餾段塔內(nèi)液相流量600Kg/h，氣相流量為599.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為235mmHg，塔內(nèi)平均溫度為58℃，提餾段塔內(nèi)液相流量470Kg/h，氣相流量為469.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為245mmHg，塔內(nèi)平均溫度為59℃，提餾段塔內(nèi)液相流量350Kg/h，氣相流量為349.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為290mmHg，塔內(nèi)平均溫度為60℃，提餾段塔內(nèi)液相流量230Kg/h，氣相流量為229.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為340mmHg，塔內(nèi)平均溫度為62℃，提餾段塔內(nèi)液相流量150Kg/h，氣相流量為149.994Kg/h?？刂?塔塔頭壓力為75mmHg，塔底壓力為400mmHg，塔內(nèi)平均溫度為66℃，提餾段塔內(nèi)液相流量50Kg/h，氣相流量為49.994Kg/h。塔頂產(chǎn)品出料流量為29.994Kg/h，其中氘含量為28.0ppm，氧18含量為0.170％；塔底產(chǎn)品出料流量為143g/d，其中氘濃度為34.6％，氧18濃度為97.48％。
權(quán)利要求
1.一種同時生產(chǎn)氧18水及貧氘水的方法，其特征是它是采用3600塊塔板級的級聯(lián)精餾塔將天然水進行精餾，原水在第39-80塔板級進料，進料速度為20-80kg/h，其操作參數(shù)見表1，塔頂產(chǎn)品貧氘水，氘含量不高于50ppm，塔底產(chǎn)品氧18水，氧18含量不低于97.36％。
表全文摘要
一種同時生產(chǎn)氧18水及貧氘水的方法，它是采用3600塊塔板級的級聯(lián)精餾塔將天然水進行精餾，原水在第39-80塔板級進料(從上往下數(shù))，進料速度為20-80kg/h，其操作參數(shù)見表1，在塔頂產(chǎn)品貧氘水，氘含量不高于50ppm，塔底產(chǎn)品氧18水，氧18含量不低于97.36％。本發(fā)明的方法利用生產(chǎn)氧18水的設(shè)備，既生產(chǎn)了氧18水，產(chǎn)量沒有降低，同時又生產(chǎn)了貧氘水，產(chǎn)量達到120kg/h，因此經(jīng)濟效益大大提高。
文檔編號C01B5/02GK101293635SQ20081001921
公開日2008年10月29日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者徐志紅, 余兆鈞 申請人:常熟華益化工有限公司