[发明专利]一种氧同位素分离系统及利用该分离系统生产氧同位素水的方法

权利要求书

1.一种氧同位素分离系统，其特征在于：包括一个纯化单元和三个依次连接的分离单元，该三个分离单元分别为第一分离单元、第二分离单元和第三分离单元；所述纯化单元是由至少一个纯化装置组成；纯化单元的出料口与第一分离单元的进料口连接；每个分离单元包括至少一级精馏塔或至少一级渗透汽化膜分离器；

第一分离单元、第二分离单元和第三分离单元均具有轻组分出料端和重组分出料端；第一分离单元的重组分出料端与第二分离单元的进料口连接，第二分离单元的重组分出料端与第三分离单元的进料口连接。

2.根据权利要求1所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：第二分离单元的轻组分出料端与第一分离单元的回流口连接。

3.根据权利要求1所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：所述纯化单元是由活性炭吸附装置、离子交换树脂装置、反渗透装置、EDI电除盐装置中的一种或两种以上组成。

4.根据权利要求1所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：第一分离单元和第二分离单元分别包括至少一级精馏塔；所述第三分离单元包括至少一级渗透汽化膜分离器。

5.根据权利要求4所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：第一分离单元和第二分离单元的轻组分出料端处均连接有塔顶冷凝器；第一分离单元和第二分离单元的重组分出料端处均连接有塔底再沸器；第二分离单元的重组分出料端与第三分离单元的进料口之间设有预热器；第三分离单元的轻组分出料端处连接有透过侧冷凝器。

6.根据权利要求5所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：所述第一分离单元和第二分离单元中的精馏塔的级数为1～21级；精馏塔的级数为至少两级时，相邻两级的精馏塔的塔顶和塔底之间连接有气相管路和液相管路；第三分离单元中的渗透汽化膜分离器的级数为1～3级。

7.根据权利要求4所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：精馏塔的塔高为1m～100m；精馏塔的塔径为0.01m～10m。

8.根据权利要求4所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：精馏塔的进料量为0.01kg/h～10000kg/h，精馏塔的回流比为1-1000；精馏塔的工质为水时，所述精馏塔的塔顶压力为30mmHg～500mmHg。

9.根据权利要求5所述的一种氧同位素分离系统，其特征在于：所述渗透汽化膜分离器的参数为：渗透汽化膜为疏水性膜，膜下游为高真空，压强为2Pa-50Pa；预热器的加热温度为30～80℃；透过侧冷凝器的冷却温度为-80℃～-30℃。

10.一种利用权利要求1至9任一项所述的氧同位素分离系统生产氧同位素水的方法，其特征在于：首先，原水进入纯化单元，纯化单元将原水中的有机物及无机盐去除，然后，经过纯化后的水进入第一分离单元中，经过第一分离单元的分离后，由第一分离单元的轻组分出料端得到第一轻组分水，由第一分离单元的重组分出料端得到第一重组分水；由第一分离单元得到的第一重组分水进入第二分离单元，经过第二分离单元的分离后，由第二分离单元的轻组分出料端得到第二轻组分水，由第二分离单元的重组分出料端得到第二重组分水；第二轻组分水回流至第一分离单元；第二重组分水进入第三分离单元中，经过第三分离单元的分离后，由第三分离单元的轻组分出料端得到第三轻组分水，由第三分离单元的重组分出料端得到第三重组分水。