一種含氚廢水的處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種含氚廢水的處理裝置，包括與氣源連接的氣體進(jìn)樣單元，與含氚廢水源連接的蒸汽進(jìn)樣單元，與氣體進(jìn)樣單元和蒸汽進(jìn)樣單元均連接的加熱保溫混氣單元，與加熱保溫混氣單元連接的催化反應(yīng)單元，以及與催化反應(yīng)單元連接的氣體冷凝干燥單元。本實(shí)用新型巧妙利用了CO/H2O變換反應(yīng)來(lái)處理含氚廢水，更方便可靠地實(shí)現(xiàn)了含氚水中氚的去除，同時(shí)通過(guò)TiO2制備新型的催化劑，使CO轉(zhuǎn)化率大大提高，使催化反應(yīng)的過(guò)程更加可靠穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】
一種含氚廢水的處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及放射性廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種含氚廢水的處理裝置，通過(guò)CO變換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢水中氚的去除，可實(shí)現(xiàn)低濃度含氚廢水(HTO)的處理，尤其適合大量含氚廢水的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)含氚廢水的排放問(wèn)題一直是放射性廢水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的同位素分離法在含氚廢水方面的應(yīng)用受到限制，各國(guó)科學(xué)家相繼提出了膜技術(shù)和樹(shù)脂交換、富集等方法，并進(jìn)行了初步可行性研究。研究者從重水中提氚的角度開(kāi)展了廣泛的研究，并在后處理廠關(guān)于含氚廢水處理和CANDU-HWR重水回收氚中得到實(shí)際應(yīng)用，目前常用的含氚水處理方法都是根據(jù)重水除氚的技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，大多采用蒸汽催化交換技術(shù)(VPCE)、液相催化交換技術(shù)(LPCE)和組合電解催化交換技術(shù)(CECE)等技術(shù)。
[0003]但是這些方法用于處理目前大量低濃度含氚廢水存在較多的問(wèn)題。首先，從反應(yīng)過(guò)程來(lái)說(shuō)，VPCE及LPCE是將含氚重水的氚從液相交換到氣相，由于交換氣D2用量非常大，(VPCE中D2/DTO摩爾比為2，LPCE中D2/DTO摩爾為3)，因此VPCE及LPCE均為氚的稀釋過(guò)程，交換出來(lái)的稀釋氣體(D2/DT)加重了同位素分離單元負(fù)擔(dān)，原料成本和工藝成本非常高。在CECE過(guò)程中，含氚重水在電解池內(nèi)得到濃集，減少同位素分離單元負(fù)擔(dān)，但是電解過(guò)程需要消耗大量能源。此外，這幾種方法在處理能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大量低濃度氚水處理的需求。
[0004]變換反應(yīng)(CO+H2O4CO2+H2)是一個(gè)重要的工業(yè)反應(yīng)，在合成氨、合成甲醇、制氫和城市煤氣工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，根據(jù)變換反應(yīng)原理，可用于C0/HT0的反應(yīng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、處理效果好的用于含氚廢水的處理裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種含氚廢水的處理裝置，包括與氣源連接的氣體進(jìn)樣單元，與含氚廢水源連接的蒸汽進(jìn)樣單元，與氣體進(jìn)樣單元和蒸汽進(jìn)樣單元均連接的加熱保溫混氣單元，與加熱保溫混氣單元連接的催化反應(yīng)單元，以及與催化反應(yīng)單元連接的氣體冷凝干燥單元。
[0008]具體地，所述氣源包括惰性氣體氣源和CO氣源;所述氣體進(jìn)樣單元包括與惰性氣體氣源連接的惰性氣體進(jìn)氣支路，以及與CO氣源連接的并與惰性氣體進(jìn)氣支路并聯(lián)的CO進(jìn)氣支路，所述惰性氣體進(jìn)氣支路和CO進(jìn)氣支路均由依次串接的減壓閥和質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成，其中，所述CO進(jìn)氣支路還包括串接于該CO進(jìn)氣支路上的過(guò)濾器。
[0009]具體地，所述蒸汽進(jìn)樣單元包括依次串接的液體計(jì)量栗、蒸發(fā)器和蒸汽流量計(jì)，其中，所述液體計(jì)量栗與含氣廢水源連接，所述蒸汽流量計(jì)與加熱保溫混氣單元連接。
[0010]具體地，所述加熱保溫混氣單元包括混氣容器，至少兩根并排設(shè)置設(shè)于混氣容器內(nèi)的等比加熱棒，以及與所有等比加熱棒連接的智能控制器，其中，所述混氣容器的進(jìn)氣口設(shè)置于其上端，其出氣口設(shè)置于其下端，該混氣容器內(nèi)的氣流方向與所述等比加熱棒的設(shè)置方向垂直。
[0011]具體地，所述催化反應(yīng)單元包括由無(wú)縫304不銹鋼材料制成的帶有進(jìn)口和出口的反應(yīng)器，設(shè)置于反應(yīng)器進(jìn)口和出口上的反應(yīng)過(guò)濾器，設(shè)置于反應(yīng)器外壁的保溫層，以及與保溫層連接的加熱器。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0013]本實(shí)用新型巧妙利用了C0/H20變換反應(yīng)來(lái)處理含氚廢水，更方便可靠地實(shí)現(xiàn)了含氚水中氚的去除，同時(shí)通過(guò)T12制備新型的催化劑，使CO轉(zhuǎn)化率大大提高，使催化反應(yīng)的過(guò)程更加可靠穩(wěn)定，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型中處理裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例
[0017]如圖1所示，該含氚廢水的處理裝置，包括與氣源連接的氣體進(jìn)樣單元I，與含氚廢水源連接的蒸汽進(jìn)樣單元2，與氣體進(jìn)樣單元和蒸汽進(jìn)樣單元均連接的加熱保溫混氣單元3，與加熱保溫混氣單元連接的催化反應(yīng)單元4，以及與催化反應(yīng)單元連接的氣體冷凝干燥單元5 ο
[0018]具體地，所述氣源包括惰性氣體氣源和CO氣源;所述氣體進(jìn)樣單元包括與惰性氣體氣源連接的惰性氣體進(jìn)氣支路，以及與CO氣源連接的并與惰性氣體進(jìn)氣支路并聯(lián)的CO進(jìn)氣支路，所述惰性氣體進(jìn)氣支路和CO進(jìn)氣支路均由依次串接的減壓閥11和質(zhì)量流量計(jì)12構(gòu)成，其中，所述CO進(jìn)氣支路還包括串接于該CO進(jìn)氣支路上的過(guò)濾器13。
[0019]具體地，所述蒸汽進(jìn)樣單元包括依次串接的液體計(jì)量栗21、蒸發(fā)器22和蒸汽流量計(jì)23，其中，所述液體計(jì)量栗與含氣廢水源連接，所述蒸汽流量計(jì)與加熱保溫混氣單元連接。
[0020]具體地，所述加熱保溫混氣單元包括混氣容器，至少兩根并排設(shè)置設(shè)于混氣容器內(nèi)的等比加熱棒，以及與所有等比加熱棒連接的智能控制器，其中，所述混氣容器的進(jìn)氣口設(shè)置于其上端，其出氣口設(shè)置于其下端，該混氣容器內(nèi)的氣流方向與所述等比加熱棒的設(shè)置方向垂直。
[0021]具體地，所述催化反應(yīng)單元包括由無(wú)縫304不銹鋼材料制成的帶有進(jìn)口和出口的反應(yīng)器，設(shè)置于反應(yīng)器進(jìn)口和出口上的反應(yīng)過(guò)濾器，設(shè)置于反應(yīng)器外壁的保溫層，以及與保溫層連接的加熱器。
[0022]基于上述含氚廢水的處理裝置，本實(shí)用新型還提供一種含氚廢水的處理方法，包括如下步驟:
[0023 ] (SI)在所述催化反應(yīng)單元中填裝0.5 % Pt/Ti02催化劑，填裝量為500g ；
[0024](S2)開(kāi)啟所述氣體進(jìn)樣單元內(nèi)惰性氣體進(jìn)氣支路向所述處理裝置內(nèi)通入惰性氣體進(jìn)行吹掃，當(dāng)所述催化反應(yīng)單元的出口處的惰性氣體濃度大于99.5%時(shí)停止吹掃；
[0025](S3)關(guān)閉所述氣體進(jìn)樣單元內(nèi)惰性氣體進(jìn)氣支路并開(kāi)啟CO進(jìn)氣支路，向所述處理裝置內(nèi)通入CO，同時(shí)加熱所述加熱保溫混氣單元和所述催化反應(yīng)單元均至270°C;
[0026](S4)開(kāi)啟所述蒸汽進(jìn)樣單元，將含氚廢水轉(zhuǎn)化為含氚水蒸汽，并按1000g/h的流量向所述加熱保溫混氣單元內(nèi)送入含氚水蒸汽，同時(shí)使所述加熱保溫混氣單元內(nèi)含氚水蒸汽與CO的混合溫度為270°C ；
[0027](S5)含氚水蒸汽和CO混合后進(jìn)入所述催化反應(yīng)單元中發(fā)生變換反應(yīng)，產(chǎn)生CO2、H2、HT和T2進(jìn)入所述氣體冷凝干燥單元；
[0028](S6)所述氣體冷凝干燥單元將進(jìn)入的氣體冷卻至30°C，采用分子篩吸附使氣體中的含水量降至Ippm以下。
[0029]進(jìn)一步地，將所述氣體冷凝干燥單元排出的氣體進(jìn)行分離，其中，C0回用至所述氣體進(jìn)樣單元，C02排放處理，氫氣及其同位素氣體回收。
[0030]為了降低處理成本，優(yōu)選地，該處理方法在常壓下進(jìn)行。
[0031 ] 更進(jìn)一步地，所述0.5 % Pt/Ti02催化劑由如下步驟制得:
[0032](a)取前驅(qū)物T12粉末或顆粒在120°C烘干12h待用，并取1g H2PtCl6.6H20溶于500ml乙醇中制得氯鉑酸溶液待用；
[0033](b)稱取步驟(a)烘干的前驅(qū)物T12粉末或顆粒30g作為載體放入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，并向旋轉(zhuǎn)燒瓶中加入去離子水100ml，攪拌旋轉(zhuǎn)30min;
[0034](c)量取步驟(a)中配制好的氯鉑酸溶液20ml，緩慢加入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，在常溫下浸漬2h;
[0035](d)將旋轉(zhuǎn)燒瓶加熱至40°C，并邊旋轉(zhuǎn)邊浸漬，直至旋轉(zhuǎn)燒瓶中的混合溶液蒸發(fā)至容器壁內(nèi)沒(méi)有明顯液體；
[0036](e)將旋轉(zhuǎn)燒瓶中蒸發(fā)剩余的固態(tài)物放入烘箱中干燥12h后，再將其放入馬弗爐中以550°C焙燒4h;
[0037](f)用管式爐將焙燒后的物質(zhì)進(jìn)行出還原，然后自然冷卻制得所述催化劑。
[0038]其中，使用所述0.5%Pt/Ti02催化劑進(jìn)行變換反應(yīng)的CO轉(zhuǎn)化率為80%以上。
[0039]更進(jìn)一步地，所述步驟(f)中，進(jìn)行H2還原前，先向管式爐中通入氮?dú)馐顾霰簾蟮奈镔|(zhì)處于氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中。并且，H2還原后，停止通入H2，并在其自然冷卻時(shí)持續(xù)通入氮?dú)獗３止苁綘t內(nèi)的氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境。
[0040]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，但凡采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動(dòng)而作出的變化，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含氚廢水的處理裝置，其特征在于，包括與氣源連接的氣體進(jìn)樣單元，與含氚廢水源連接的蒸汽進(jìn)樣單元，與氣體進(jìn)樣單元和蒸汽進(jìn)樣單元均連接的加熱保溫混氣單元，與加熱保溫混氣單元連接的催化反應(yīng)單元，以及與催化反應(yīng)單元連接的氣體冷凝干燥單J L ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氚廢水的處理裝置，其特征在于，所述氣源包括惰性氣體氣源和CO氣源;所述氣體進(jìn)樣單元包括與惰性氣體氣源連接的惰性氣體進(jìn)氣支路，以及與CO氣源連接的并與惰性氣體進(jìn)氣支路并聯(lián)的CO進(jìn)氣支路，所述惰性氣體進(jìn)氣支路和CO進(jìn)氣支路均由依次串接的減壓閥和質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成，其中，所述CO進(jìn)氣支路還包括串接于該CO進(jìn)氣支路上的過(guò)濾器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氚廢水的處理裝置，其特征在于，所述蒸汽進(jìn)樣單元包括依次串接的液體計(jì)量栗、蒸發(fā)器和蒸汽流量計(jì)，其中，所述液體計(jì)量栗與含氣廢水源連接，所述蒸汽流量計(jì)與加熱保溫混氣單元連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氚廢水的處理裝置，其特征在于，所述加熱保溫混氣單元包括混氣容器，至少兩根并排設(shè)置設(shè)于混氣容器內(nèi)的等比加熱棒，以及與所有等比加熱棒連接的智能控制器，其中，所述混氣容器的進(jìn)氣口設(shè)置于其上端，其出氣口設(shè)置于其下端，該混氣容器內(nèi)的氣流方向與所述等比加熱棒的設(shè)置方向垂直。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氚廢水的處理裝置，其特征在于，所述催化反應(yīng)單元包括由無(wú)縫304不銹鋼材料制成的帶有進(jìn)口和出口的反應(yīng)器，設(shè)置于反應(yīng)器進(jìn)口和出口上的反應(yīng)過(guò)濾器，設(shè)置于反應(yīng)器外壁的保溫層，以及與保溫層連接的加熱器。
【文檔編號(hào)】B01J23/42GK205722824SQ201620658564
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】張志 , 姜飛, 蘇永軍, 喻彬, 陳閩, 殷雪峰, 胡俊, 楊金水, 高博
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院材料研究所