[发明专利]低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置和方法

权利要求书

1.一种低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，包括低温同位素分离塔(1)、塔顶冷凝器(2)、塔底再沸器(3)、低温制冷系统(4)、自动控制进料系统(5)、自动控制塔顶产品采出系统(6)、自动控制塔底副产物采出系统(7)、产品硼11三氟化硼储存系统(8)、真空系统(9)和去废气处理系统(10)，所述低温同位素分离塔(1)的顶部安装塔顶冷凝器(2)，所述塔顶冷凝器(2)还与真空系统(9)和去废气处理系统(10)依次连接，所述塔顶冷凝器(2)与低温制冷系统(4)连接，所述低温同位素分离塔(1)的底部安装塔底再沸器(3)，所述低温同位素分离塔(1)的进料口安装自动控制进料系统(5)，顶部产品出料口依次安装自动控制塔顶产品采出系统(6)和产品硼11三氟化硼储存系统(8)，底部副产品出料口安装自动控制塔底副产物采出系统(7)。

2.根据权利要求1所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述塔顶冷凝器(2)的冷却液温度为-196℃～-105℃。

3.根据权利要求1所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述低温同位素分离塔(1)内真空度为0.005-0.05MPa。

4.根据权利要求1所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述低温同位素分离塔(1)的进料口位于塔体的中下部。

5.根据权利要求1所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述低温同位素分离塔(1)的理论板数为812块。

6.根据权利要求6所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述低温同位素分离塔(1)的进料口位于从塔顶下方480块以下。

7.根据权利要求1所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置，其特征在于，所述低温同位素分离塔(1)的实际板数为1200块。

8.一种利用如权利要求1-7所述的低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置生产同位素硼11三氟化硼的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)首先启动低温制冷系统(4)，向塔顶冷凝器(2)提供冷量；通过自动控制进料系统(5)向低温同位素分离塔(1)中下部进天然丰度三氟化硼气体，气体延塔上升至塔顶冷凝器(2)，三氟化硼气体预冷冷凝为液体，液体延塔下流，至塔底再沸器(3)，并将塔底再沸器(3)管程充满三氟化硼液体至规定液位，停止进料；

(2)启动塔底再沸器(3)供热，三氟化硼气体汽化，延塔上升，与下降的三氟化硼液体进行气液交换，三氟化硼同位素就此开始分离，硼11三氟化硼气体上升到塔顶，逐渐富集，最终达到要求丰度99％或以上；由天然丰度到丰度99％的富集过程称为精馏平衡过程，精馏平衡后期，启动真空系统(9)，将低沸点气体N₂、O₂、Ar通过真空排出同位素分离系统外；

(3)当低温同位素分离塔(1)塔顶的三氟化硼丰度富集到要求，同时其三氟化硼中低沸点气体含量满足电子气体要求，开启自动控制塔顶产品采出系统(6)，将合格的硼11三氟化硼气体储存在产品硼11三氟化硼储存系统(8)中；硼11三氟化硼采出同时，启动自动控制进料系统(5)按要求流量向低温同位素分离塔(1)进料，也同时按要求流量通过自动控制塔底副产物采出系统(7)采出副产三氟化硼气体，几个系统同时工作，同位素分离进入正产生产状态。