本發(fā)明涉及一種惰性氣體環(huán)境中的熔鹽蒸餾裝置及方法。

背景技術(shù)：

熔鹽反應(yīng)堆(msr)是第四代反應(yīng)堆型中唯一一種以液體為燃料的反應(yīng)堆，被認(rèn)為是釷鈾循環(huán)較好的增殖堆，其燃料鹽為高溫氟鹽，載體鹽為flibe；其經(jīng)過一段時間使用后需要進(jìn)行燃料鹽的在線處理，以去除裂變產(chǎn)物，回收載體鹽。其中一種處理燃料鹽的方法是通過蒸餾方法回收載體鹽，其原理是各物質(zhì)相對揮發(fā)性的差異。由于熔鹽蒸汽壓較低，例如lif在1000℃下蒸汽壓僅為70pa，因此需要在較高的溫度和真空度下蒸餾熔鹽，分離雜質(zhì)；通常的蒸餾方法為減壓蒸餾。

載體鹽中含有具較強(qiáng)毒性的bef2，其粉塵被人體吸入后會造成很大傷害；而由于熔鹽蒸餾后常常得到較多粉塵，因此在蒸餾和后續(xù)的處理過程中必須進(jìn)行隔離操作，防止操作人員直接接觸熔鹽粉塵。另外，很多其他種類的熔鹽易吸水潮解或要求無氧處理，為獲得高品質(zhì)的蒸餾產(chǎn)物，因此同樣有必要在隔離條件中進(jìn)行蒸餾操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的熔鹽蒸餾裝置及方法缺乏隔離防護(hù)措施的缺陷，提供一種惰性氣體環(huán)境中熔鹽蒸餾裝置及方法。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明提供了一種熔鹽蒸餾裝置，包括蒸餾爐和坩堝，所述蒸餾爐包括爐體和密封連接于所述爐體的底部的法蘭，所述爐體圍繞形成有爐腔，所述坩堝固定于所述法蘭并位于所述爐腔內(nèi)；

所述熔鹽蒸餾裝置還包括惰性氣氛設(shè)備，所述惰性氣氛設(shè)備設(shè)置于所述 爐體的下方；

所述熔鹽蒸餾裝置還包括水冷系統(tǒng)，所述水冷系統(tǒng)與所述法蘭相連接；

其中，當(dāng)所述法蘭脫離于所述爐體時，所述惰性氣氛設(shè)備的內(nèi)部與所述爐腔相連通。

較佳地，所述惰性氣氛設(shè)備包括惰性氣體源和設(shè)備腔體，所述惰性氣體源設(shè)置于所述設(shè)備腔體的外部并通過供氣管與所述爐腔相連通，所述爐體的底部與所述設(shè)備腔體的頂部密封連接，且所述設(shè)備腔體的內(nèi)部與所述爐腔相連通。

較佳地，所述法蘭與升降裝置相連接，所述升降裝置用于實現(xiàn)所述法蘭抵靠于或脫離于所述爐體的底部；

和/或，所述法蘭通過橡膠圈與所述爐體的底部密封連接；

和/或，所述爐體的外壁面包覆有加熱器，該加熱器能夠達(dá)到的加熱溫度為室溫到1200℃，通常溫度設(shè)置為頂部1000℃，中部600℃。

較佳地，所述升降裝置穿過所述設(shè)備腔體與所述法蘭相連接，升降裝置的控制主體設(shè)置在惰性氣氛外，便于維修維護(hù)，同時節(jié)省設(shè)備內(nèi)部空間；所述升降裝置與所述設(shè)備腔體的連接處設(shè)有動密封，以避免裝卸操作時設(shè)備漏氣。

較佳地，所述坩堝包括蒸發(fā)坩堝、坩堝支架以及收集坩堝，所述收集坩堝固定于所述法蘭，所述蒸發(fā)坩堝通過所述坩堝支架固定于所述收集坩堝。

較佳地，所述水冷系統(tǒng)包括水冷循環(huán)泵、進(jìn)水管和出水管，所述進(jìn)水管和所述出水管貫穿所述設(shè)備腔體并與所述法蘭的水冷管路相連接；所述水冷系統(tǒng)用于冷卻法蘭密封圈，實現(xiàn)高溫工作條件下腔體的密封，同時隔絕熱量，避免惰性氣氛設(shè)備過熱。

較佳地，所述熔鹽蒸餾裝置還包括真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)包括真空泵和抽氣管，所述真空泵通過所述抽氣管與所述爐腔相連通，所述抽氣管上設(shè)有管路閥。

較佳地，所述抽氣管上設(shè)有用于過濾有害粉塵的過濾器；經(jīng)過若干次真 空蒸餾實驗，少部分鹽霧或者粉塵會隨著真空泵抽氣，逐漸累積在過濾器內(nèi)，堵塞其濾芯，阻礙抽真空操作，因此過濾器濾芯需要定期更換；所述過濾器位于所述設(shè)備腔體的內(nèi)部，可以直接在設(shè)備腔體內(nèi)拆裝更換，便于更換濾芯時的人員保護(hù)。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用了如上所述的熔鹽蒸餾裝置的熔鹽蒸餾方法，所述坩堝包括蒸發(fā)坩堝、坩堝支架以及收集坩堝，所述收集坩堝固定于所述法蘭，所述蒸發(fā)坩堝通過所述坩堝支架固定于所述收集坩堝，所述爐體的外壁面包覆有加熱器，所述水冷系統(tǒng)通過管路與所述法蘭的水冷管路相連通，所述熔鹽蒸餾裝置還包括真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)通過氣路與所述爐腔相連通，所述熔鹽蒸餾方法包括以下步驟：

s1、打開所述惰性氣體源，使惰性氣體充滿所述爐腔及所述設(shè)備腔體的內(nèi)部；

s2、裝載蒸餾物于所述蒸發(fā)坩堝內(nèi)，使所述法蘭與所述爐體密封連接，并調(diào)節(jié)所述加熱器至預(yù)設(shè)的操作溫度；

s3、打開所述水冷系統(tǒng)與所述真空系統(tǒng)，進(jìn)行熔鹽蒸餾；

s4、蒸餾結(jié)束后，關(guān)閉所述水冷系統(tǒng)與所述真空系統(tǒng)，打開所述惰性氣體源通入惰性氣體，再打開所述法蘭使所述法蘭脫離所述爐體，將所述坩堝內(nèi)的產(chǎn)物封裝后取出。

在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明通過將提供惰性氣氛環(huán)境的惰性氣氛設(shè)備與蒸餾系統(tǒng)連用，實現(xiàn)了蒸餾操作中對操作人員的隔離防護(hù)，保護(hù)了操作人員免受有毒有害的蒸餾物的影響，使有毒或者低放射性熔鹽的蒸餾分離成為可能；同時，由于蒸餾操作在惰性氣體環(huán)境內(nèi)進(jìn)行，避免了某些較為敏感的熔鹽與水氧接觸發(fā)生污染，從而能夠獲得低水氧含量、品質(zhì)較高的蒸餾產(chǎn)物。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施例的熔鹽蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

如圖1所示，一種熔鹽蒸餾裝置，包括蒸餾爐和坩堝，所述蒸餾爐包括爐體11和密封連接于所述爐體的底部的法蘭12，所述爐體11圍繞形成有爐腔，所述坩堝固定于所述法蘭12并位于所述爐腔內(nèi)；所述熔鹽蒸餾裝置還包括惰性氣氛設(shè)備，所述惰性氣氛設(shè)備設(shè)置于所述爐體11的下方；所述熔鹽蒸餾裝置還包括水冷系統(tǒng)6；其中，當(dāng)所述法蘭12脫離于所述爐體11時，所述惰性氣氛設(shè)備的內(nèi)部與所述爐腔相連通。

所述惰性氣氛設(shè)備包括惰性氣體源31和設(shè)備腔體32，所述惰性氣體源31設(shè)置于所述設(shè)備腔體32的外部并通過供氣管與所述爐腔相連通，所述爐體11的底部與所述設(shè)備腔體32的頂部密封連接，且所述設(shè)備腔體32的內(nèi)部與所述爐腔相連通。所述設(shè)備腔體32選用手套箱。

所述法蘭12與升降裝置4相連接，所述升降裝置4用于實現(xiàn)所述法蘭12抵靠于或脫離于所述爐體11的底部；所述法蘭12通過橡膠圈與所述爐體11的底部密封連接；所述爐體11的外壁面包覆有加熱器5。所述升降裝置4穿過所述設(shè)備腔體32與所述法蘭12相連接，所述升降裝置4與所述設(shè)備腔體32的連接處設(shè)有動密封8。

所述坩堝包括蒸發(fā)坩堝21、坩堝支架22以及收集坩堝23，所述收集坩堝23固定于所述法蘭12，所述蒸發(fā)坩堝21通過所述坩堝支架22固定于所述收集坩堝23。

所述水冷系統(tǒng)6包括水冷循環(huán)泵、進(jìn)水管和出水管，所述進(jìn)水管和所述出水管貫穿所述設(shè)備腔體并與所述法蘭的水冷管路相連接。

所述熔鹽蒸餾裝置還包括真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)包括真空泵71和抽 氣管，所述真空泵通過所述抽氣管與所述爐腔相連通，所述抽氣管上設(shè)有管路閥。所述抽氣管上設(shè)有過濾器72，且所述過濾器位于所述設(shè)備腔體的內(nèi)部。

上述熔鹽蒸餾裝置在使用過程中，手套箱內(nèi)各操作均通過手套操作接口進(jìn)行，原料及產(chǎn)品等在裝置內(nèi)部的進(jìn)出均通過手套箱過渡艙進(jìn)行。

應(yīng)用了上述熔鹽蒸餾裝置的熔鹽蒸餾方法包括以下步驟：

s1、打開所述惰性氣體源31，使惰性氣體充滿所述爐腔及所述設(shè)備腔體32的內(nèi)部；

s2、打開封裝熔鹽并裝入蒸發(fā)坩堝21中，按照圖1所示將蒸發(fā)坩堝21、坩堝支架22、收集坩堝23放置在法蘭12上，安放穩(wěn)當(dāng)后通過升降將蒸發(fā)坩堝21、坩堝支架22、收集坩堝23和法蘭12一起上升，直到法蘭12與手套箱上方的爐體11腔體密封后停止上升，并調(diào)節(jié)所述加熱器5至預(yù)設(shè)的操作溫度，通常溫度設(shè)置為頂部1000℃，中部600℃；

s3、檢查腔體的密閉性并且開啟真空系統(tǒng)7進(jìn)行抽真空操作，底部開啟水冷系統(tǒng)6，同時開啟加熱器5，加熱蒸餾腔體的不同部位，進(jìn)行熔鹽蒸餾；蒸發(fā)坩堝21內(nèi)的熔鹽受熱蒸發(fā)，在中部蒸餾腔體內(nèi)壁上冷凝，并且流入收集坩堝23中；通過觀察蒸餾過程中腔體的真空度、溫度變化判斷蒸餾的終點；

s4、蒸餾結(jié)束后，關(guān)閉加熱器5、水冷系統(tǒng)6與真空系統(tǒng)，腔體冷卻至室溫后進(jìn)行打開取樣操作：首先向腔體中充入惰性氣體至常壓，打開法蘭12使其脫離爐體11，操作升降裝置4將蒸發(fā)坩堝21、坩堝支架22、收集坩堝23和法蘭12一起下降至手套箱內(nèi)，取出蒸餾剩余鹽、冷凝收集鹽。在手套箱內(nèi)封裝后通過過渡艙取出。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定 的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。