CN103143184A - 蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸馏装置，其包括一底座、一设置于该底座上的蒸馏腔及一设置于该蒸馏腔顶端用于进排气的顶盖，该蒸馏装置还包括一用于加热该蒸馏腔的加热装置，该加热装置套设于该蒸馏腔外部，该蒸馏腔内固设有一坩埚组件，该蒸馏腔的底部与该底座贯通，且通过该底座与一真空泵连接。本发明克服了现有技术中没有分段控温、耐腐蚀性不强、回收率低、物料损失严重并且污染环境的缺点，提供了一种能够分段控温，具有高回收率并且耐腐蚀性强的蒸馏装置。

Description

蒸馏装置

技术领域

本发明涉及一种蒸馏装置，其有助于提高高温熔盐减压蒸馏过程收集率。

背景技术

熔融无机盐是无机盐的熔融体，通常是碱金属或碱土金属与卤化物、硅酸盐、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐组成。熔融盐由于有不同于水溶液的诸多性质，如高温下的稳定性，在较宽范围内的低蒸气压、低的粘度、具有良好的导电性以及高的热容量等特性而作为电解提取金属的电解质以及在核工业中用作均相反应堆的燃料溶剂和传热介质等。

现阶段的核能资源主要是铀矿，由于天然的铀矿含量有限，所以有必要研究其他替代资源，以防铀矿不足时的能源需求。钍一直被认为是一种潜在的核能资源，尽管自然界的钍不是裂变材料，但它可以吸收中子转变成裂变材料U-233，其性能与当今最普遍的裂变燃料U-235相当，可以由热中子引发裂变，释放能量，被称之为钍铀循环。

熔盐反应堆（MSR）是***反应堆型中唯一一种以液体为燃料的反应堆，被认为是钍铀循环较好的增殖堆，其燃料盐为高温氟盐，在裂变反应过程中将产生大量的裂变产物，很多裂变产物有较大的中子截面，被称为中子毒素，对反应堆继续运行有较大的阻碍作用。这些燃料盐使用过一段时间后就变为乏燃料，不能继续用于反应了。但由于乏燃料中仍然含有较多的裂变材料，因此最好的办法是通过处理这些乏燃料，分离裂变产物的中子毒素，回收裂变材料和载体盐使之重新利用，从而提高燃料利用率，降低成本和减少环境污染。

其中一种处理乏燃料的方法是通过蒸馏方法回收载体盐。其原理是根据各物质相对挥发性的差异加以分离。而采用蒸馏法分离回收熔盐载体，具有蒸馏温度高、蒸汽的腐蚀性强等特点，实验表明普通的蒸馏装置回收率非常低，约20%左右，物料损失严重，难以应用于此类熔融盐（氟盐、氯盐）的蒸馏。市场上没有相关产品的使用或出售，更没有具有分段控温、耐腐蚀性强、高回收率的蒸馏装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中没有分段控温、耐腐蚀性不强、回收率低、物料损失严重并且污染环境的缺点，提供了一种能够分段控温，具有高收集率并且耐腐蚀性强的蒸馏装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种蒸馏装置，其包括一底座、一设置于该底座上的蒸馏腔及一设置于该蒸馏腔顶端用于进排气的顶盖，其特点在于，该蒸馏装置还包括一用于加热该蒸馏腔的加热装置，该加热装置套设于该蒸馏腔外部，该蒸馏腔内固设有一坩埚组件，该蒸馏腔的底部与该底座贯通，且通过该底座与一真空泵连接。

较佳地，该加热装置为一分段式电阻炉。

较佳地，该分段式电阻炉包括至少两个串联的两端立式的电阻炉。

较佳地，该坩埚组件包括一吊杆、一内设有一舱室的套筒、一蒸发坩埚、一收集坩埚及一支架；

其中，该吊杆的一端固定于该蒸馏腔内的顶端，该吊杆的另一端与该套筒连接，该蒸发坩埚设置于该舱室内，且该舱室的底部开设有若干开孔；该支架的一端固定于该蒸馏腔内的底端，该支架的另一端用于搁置该收集坩埚，使得该套筒的下端口正对该收集坩埚。

较佳地，该蒸馏腔包括一圆柱形刚玉管和至少两个水冷装置，该圆柱形刚玉管的上下两端分别套设有至少一该水冷装置。

较佳地，该水冷装置为水冷套。

较佳地，该蒸馏装置还包括一阀门和一过滤器，该阀门和该过滤器依次连接于该底座和该真空泵之间。

较佳地，该舱室的舱壁厚度为2mm-4mm；该套筒的筒壁厚度为0.4mm-1.2mm。

较佳地，该舱室为一圆柱形腔体，该套筒的上端为圆柱形且下端为开有小口的锥形，该舱室的外侧与该套筒的上端内侧螺纹固定。

较佳地，该蒸发坩埚为圆柱形，且该圆柱形尺寸小于该舱室。

较佳地，该支架上设有一旋钮，该旋钮用于调节该支架的高度。

较佳地，该顶盖上设有一进气口和一放气口，且该顶盖外接一压力表。

较佳地，该蒸发坩埚、该舱室、该套筒以及该吊杆均为金属合金材料制成。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明克服了现有技术中没有分段控温、耐腐蚀性不强、收集率低、物料损失严重并且污染环境的缺点。提供了一种能够分段控温，具有高收集率并且耐腐蚀性强的蒸馏装置。

附图说明

图1为本发明的实施例中的蒸馏装置的结构示意图。

图2为本发明的实施例中的蒸馏装置的舱室的剖面示意图。

图3为本发明的实施例中的蒸馏装置的舱室的俯视图。

图4为本发明的实施例中的蒸馏装置的吊杆的剖面示意图。

图5为本发明的实施例中的蒸馏装置的支架的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，一蒸馏装置，该蒸馏装置包括一顶盖1、两个水冷装置2、一刚玉管3、一加热装置4、一吊杆5、一舱室6、一蒸发坩埚7、一套筒8、一收集坩埚9、一支架10、一阀门11、一过滤器12以及一真空泵13。在本实施例中，该些水冷装置2为水冷套，分别套设于该刚玉管3的上下两端；该舱室6的舱壁厚度为3mm，该套筒8的筒壁厚度为1mm；该舱室6、该套筒8以及该蒸发坩埚7均为圆柱形腔体，其中该套筒8的下端为开有小口的锥形，并且该蒸发坩埚7的尺寸小于该舱室6；该吊杆5、该舱室6、该蒸发坩埚7以及该套筒8均为金属合金材料制成。

在使用过程中，先将该刚玉管3放置在一底座上，该底座与该刚玉管3连通，同时该底座还依次与该阀门11、该过滤器12以及该真空泵13相连；该刚玉管3的下端与该底座连接处设置有一个该水冷套，用于冷却该刚玉管的下端；在该刚玉管3的底部设置有该支架10，该支架10的顶端搁置有该收集坩埚9，该支架10可以通过设置于该支架10上的旋钮101（如图5），调节该支架10的高度。

在该收集坩埚9的上方悬挂一坩埚组件，该坩埚组件包括该吊杆5、该舱室6、该蒸发坩埚7以及该套筒8；如图3所示，该蒸发坩埚7设置于该舱室6的底部64，用于盛放蒸馏的原料，该舱室6的底部设有若干开孔63，该些开孔63的作用在于，当蒸馏的原料蒸发形成蒸馏的气体时，可以通过该些开孔63排出该舱室6。本领域技术人员应当明白，要使得该蒸发坩埚7能够放置于该舱室6的底部，该些开孔的直径不应大于该蒸发坩埚7的直径。如图2所示，该舱室6的顶部开口的内侧具有螺纹61，该螺纹61用于与该吊杆5的螺纹51（如图4）螺接，螺接之后该舱室6的顶部开口被密封，此时气体只能通过该舱室6的该些开孔63排出该舱室6。该舱室6顶部开口处的外侧还具有螺口62（如图2），通过该螺口62可以用螺丝与套设在该舱室6外侧的该套筒8螺接，螺接之后该套筒8的顶部开口被密封，此时在该套筒8内的物质只能通过该套筒8下端的锥形开口排出该套筒8，并且由于该套筒8悬挂于该收集坩埚9的上方，该套筒8内的液态物质会顺着该锥形开口的方向流入该收集坩埚9内。该吊杆5的顶部设置有一小孔52（如图4），该吊杆5通过该小孔52与该顶盖1相连，使得该坩埚组件能够悬挂于该顶盖1以及该收集坩埚9之间。该顶盖1则放置于该刚玉管3的顶端，在该顶盖1与该刚玉管3之间的连接处设置有该水冷套2。

本领域技术人员应当明白，要使得该收集坩埚9较好的收集该套筒8内的物质，该收集坩埚9与该套筒8的下端开口之间应当有一合理的距离。

如图1所示，在该刚玉管3的***设置有该加热装置4，该加热装置4在本实施例中为两个串联的两端立式的电阻炉，通过调整该蒸发坩埚7以及该收集坩埚9分别位于两个串联的两端立式的电阻炉的中央位置，以保证该蒸发坩埚7以及该收集坩埚9的温度为该些电阻炉的设定温度，保证实验能够在设定温度下进行。其中，位于上部的电阻炉用于加热蒸发，位于下部的电阻炉用于冷凝回收，由于在熔盐试验中，熔盐的熔点温度一般在400℃以上，为保证熔盐蒸汽在下部电阻炉中形成熔盐流而不凝固在该套筒8的筒壁上，需要电阻炉加热保持在熔点以上50℃，因此位于下部的电阻炉的温度一般控制在400℃-700℃。

该顶盖1上设置有一进气口、一放气口以及一压力表，该进气口连接惰性气体管道，可使该蒸馏装置内保持惰性气体氛围；该放气口在实验过程中关闭以避免引入空气腐蚀该蒸馏装置，同时保持该蒸馏装置内一定的压力环境。实验结束后打开该放气口释放压力。该压力表用于实时观测该蒸馏装置内部的压力。

在使用过程中，需要将该顶盖1用卡箍卡死密封，并且关闭在该顶盖1上的进排气口，设置所需要的真空范围，开启该真空泵13使该刚玉管3内达到所需要的真空度，然后按设定温度启动该些电阻炉加热，其中位于上部，即加热该蒸发坩埚7的电阻炉设定温度较高，位于下部的，即加热该收集坩埚9的电阻炉温度较低，这样实验样品能够蒸发且冷凝收集在收集坩埚中，完成蒸馏。通过该阀门11的开度可以调节该蒸馏装置的压力，而该过滤器12用于进一步使未冷凝的蒸汽冷凝成固体，防止蒸汽进入该真空泵13。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种蒸馏装置，其包括一底座、一设置于该底座上的蒸馏腔及一设置于该蒸馏腔顶端用于进排气的顶盖，其特征在于，该蒸馏装置还包括一用于加热该蒸馏腔的加热装置，该加热装置套设于该蒸馏腔外部，该蒸馏腔内固设有一坩埚组件，该蒸馏腔的底部与该底座贯通，且通过该底座与一真空泵连接。

2.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，该加热装置为一分段式电阻炉。

3.如权利要求2所述的蒸馏装置，其特征在于，该分段式电阻炉包括至少两个串联的两端立式的电阻炉。

4.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，该坩埚组件包括一吊杆、一内设有一舱室的套筒、一蒸发坩埚、一收集坩埚及一支架；

其中，该吊杆的一端固定于该蒸馏腔内的顶端，该吊杆的另一端与该套筒连接，该蒸发坩埚设置于该舱室内，且该舱室的底部开设有若干开孔；该支架的一端固定于该蒸馏腔内的底端，该支架的另一端用于搁置该收集坩埚，使得该套筒的下端口正对该收集坩埚。

5.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，该蒸馏腔包括一圆柱形刚玉管和至少两个水冷装置，该圆柱形刚玉管的上下两端分别套设有至少一该水冷装置。

6.如权利要求5所述的蒸馏装置，其特征在于，该水冷装置为水冷套。

7.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，该蒸馏装置还包括一阀门和一过滤器，该阀门和该过滤器依次连接于该底座和该真空泵之间。

8.如权利要求4所述的蒸馏装置，其特征在于，该舱室的舱壁厚度为2mm-4mm；该套筒的筒壁厚度为0.4mm-1.2mm。

9.如权利要求4所述的蒸馏装置，其特征在于，该舱室为一圆柱形腔体，该套筒的上端为圆柱形且下端为开有小口的锥形，该舱室的外侧与该套筒的上端内侧螺纹固定。

10.如权利要求4所述的蒸馏装置，其特征在于，该蒸发坩埚为圆柱形，且该圆柱形尺寸小于该舱室。

11.如权利要求4所述的蒸馏装置，其特征在于，该支架上设有一旋钮，该旋钮用于调节该支架的高度。

12.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，该顶盖上设有一进气口和一放气口，且该顶盖外接一压力表。

13.如权利要求4-12任一项所述的蒸馏装置，其特征在于，该蒸发坩埚、该舱室、该套筒以及该吊杆均为金属合金材料制成。

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