[发明专利]一种碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的装置及其应用

说明书

本发明公开了一种碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的装置及其应用，属于氧化处理阳离子交换树脂技术领域。本发明在进料前采用氮气向进料管进气，流入反应釜，再经排气管路流入至碱液桶中。当碱液桶中气泡稳定后，将料桶打开，加入经过干燥处理后的树脂，将料桶抽真空后充氮气至微正压后，迅速打开进料阀门，完成树脂进料。且进料管上套装开有小孔的挡板，抑制因进气、进料过程大气泡的产生，防止出现釜压过高和大颗粒树脂直接上浮至熔盐表面与熔盐接触不充分的问题。本发明采用的进料装置以及方法，不仅能够减缓尾气产生速率和树脂膨胀情况解决堵料问题，还能够防止树脂在进料管中产生明火引发安全问题。

技术领域

本发明涉及一种碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的装置及其应用，属于氧化处理阳离子交换树脂技术领域。

背景技术

在核能生产运行过程中会产生大量的废树脂，其中不含放射性的部分通常使用再生、掩埋或者焚烧的方法进行处理。但对于其中含放射性的一部分，一般使用料罐或黄麻袋的方式对废树脂进行暂时的封存处理。

废树脂中往往含大量水分，不仅占地面积大，且放射性活度较高，会导致树脂以及树脂中的水发生辐解，产生诸如氢气、甲烷和一氧化碳等易燃气体，存在较大的安全隐患和放射性核素的泄露问题。废树脂在暂存罐中板结粉化且会腐蚀装置，需要及时对装置进行更换。

采用高温碳酸熔盐对树脂进行氧化，不仅可以对废树脂进行有效减容，还降低了尾气的排放与核素的泄露风险。

但是现有高温碳酸熔盐对阳离子交换树脂进行氧化存在以下问题：(1)当温度高于300℃时，树脂会产生热膨胀，而且树脂会发生热分解产生大量尾气导致其体积进一步膨胀，容易导致管路的堵塞问题；(2)树脂热解时产生水分，水蒸气上升会导致进料管壁湿润，进料管壁湿润会导致质量与颗粒度较小的树脂产生粘壁现象，严重时会导致进料受阻，熔盐与树脂接触瞬间产生的尾气也会导致釜压过高的问题；(3)当空塔流速较低时，会导致熔盐中无法产生气泡，树脂与熔盐接触不充分的问题，而空塔流速太大易发生熔盐飞溅、釜压过高的安全问题。也就是说现有熔盐氧化技术必须解决如何在高温熔盐中安全地加入废树脂的问题，因此，提供一种向高温碳酸盐中安全加入阳离子交换树脂的进料装置是十分必要的。

发明内容

本发明为了上述技术问题，提供一种碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的装置及其应用。

本发明的技术方案：

一种碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的装置，该装置包括反应釜1、进料管2、料桶3、尾气检测与处理装置4、真空泵5、第一气路6和第二气路7，所述的进料管2的一端与料筒3下部的出料口连通，另一端插装在反应釜1内且端口边缘与挡板连接；所述的进料管2的侧壁开有进气口，该进气口通过第二气路7与氮气罐连通，且在第二气路7上安装有阀门K2，进料管2上安装有阀门K4，且阀门K4位于进气口上方；所述的料桶3的上部通过第一气路6与氮气罐连通，第一气路6上安装有阀门K1；所述的料桶3的上部还通过第三气路与真空泵5连通，第三气路上安装有阀门K3；所述的反应釜1的顶部通过气路与尾气检测与处理装置4连通。

进一步限定，反应釜1尺寸为Φ96×405mm，所述的进料管2的内径为25mm，进料管2距反应釜1的釜底高度为103mm，所述的第一气路6和第二气路7的管内径为10mm。

进一步限定，挡板直径为94mm，挡板上开有1个第一通孔，挡板通过第一通孔套装在进料管2上，并与进料管2的端口边缘连接，挡板上还均匀分布孔径为3mm，相邻间隔为1mm的第二通孔。

进一步限定，反应釜1、进料管2和挡板材质为Inconel 625合金。

应用上述装置进行碳酸盐氧化处理阳离子交换树脂的方法，，该方法为包括以下步骤：

步骤1，将阳离子交换树脂进行干燥预处理，并置于料桶3内；

步骤2，将碳酸熔盐置于反应釜1中加热至熔化，并在800℃条件下保温；