一种节能型低氘水精馏系统的制作方法

本实用新型涉及精馏技术领域，具体涉及一种节能型低氘水精馏系统。

背景技术：

目前低氘水在酒、饮料、化妆品、医用生理盐水等领域已开发了很多用途。低氘水的生产涉及氢同位素的分离，其中主要是氕和氘的分离。双温硫化氢法来分离氢同位素早在1968年美国专利3411884就已采用，该技术到今天还在广泛利用。电解法是目前国际上分离氕氘氚最为有效的方法之一，主要有碱性电解槽和固体聚合物电解质(SPE)电解槽。不过，在批量生产低氘水方面，还是精馏法占据主导地位，但是一般的精馏法均需要将水加热变成水蒸气，再进行冷凝，甚至是多次蒸发、冷凝交错进行，因此需要消耗大量的能量，造成生产成本高昂，影响了技术的推广及产品的销售。

克服生产成本的上升，最好的途径即是将冷凝回收的热能用于加热，借助于热交换器的应用，发现这个途径是可以实现的。为此，本实用新型设计了一种节能型低氘水精馏系统，来实现能量的反复利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足，提供了一种节能型低氘水精馏系统。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种节能型低氘水精馏系统，该精馏系统包括精馏塔、蒸气发生器、塔底加热套、第一热交换器、第二热交换器、气液分离器、蒸气压缩机、水泵和真空泵，所述精馏塔顶部与第一热交换器一端相连，所述第一热交换器、蒸气压缩机及第二热交换器依次相连形成一热交换循环通路，所述第二热交换器一端与蒸气发生器相连接，所述蒸气发生器与精馏塔相连接，所述精馏塔底部连接有塔底加热套，所述第一热交换器另一端还连接有气液分离器，所述气液分离器一端与水泵相连，所述水泵一端连接于精馏塔顶部，所述气液分离器一侧还连接有真空泵。

作为优选地，所述精馏塔外壳采用交联聚烯烃管材或不锈钢管材。

作为优选地，所述蒸气压缩机为罗茨压缩机。

基于上述技术方案，本实用新型的与现有技术相比具有如下技术优点：

本实用新型采用节能型低氘水精馏系统，在精馏塔基础上，通过第一热交换器、第二热交换器及蒸气压缩机的配合使用，构建一个热交换循环通路，将从精馏塔顶部出来的热蒸气进行冷却，并将冷却过程中回收的热能用来第二热交换器5加热流入蒸气发生器2的水，这样，大部份的能量能得到反复利用，从而降低了整个系统消耗的能量，可减少80%的能耗，达到节能的目的，从而实现低成本生产低氘水。

附图说明

图1为本实用新型节能型低氘水精馏系统的结构示意图。

图中：1. 精馏塔，2. 蒸气发生器，3. 塔底加热套，4. 第一热交换器，5. 第二热交换器，6. 气液分离器，7. 蒸气压缩机，8. 水泵，9. 真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释说明。

如图1所示，一种节能型低氘水精馏系统，该精馏系统包括精馏塔1、蒸气发生器2、塔底加热套3、第一热交换器4、第二热交换器5、气液分离器6、蒸气压缩机7、水泵8和真空泵9，所述精馏塔1顶部与第一热交换器4一端相连，所述第一热交换器4、蒸气压缩机7及第二热交换器5依次相连形成一热交换循环通路，所述第二热交换器5一端与蒸气发生器2相连接，所述蒸气发生器2与精馏塔1相连接，所述精馏塔1底部连接有塔底加热套3，所述第一热交换器4另一端还连接有气液分离器6，所述气液分离器6一端与水泵8相连，所述水泵一端连接于精馏塔1顶部，所述气液分离器6一侧还连接有真空泵9。

所述精馏塔1外壳采用交联聚烯烃管材或不锈钢管材。所述蒸气压缩机7为罗茨压缩机。

具体实施过程为：在本实用新型的精馏系统运行过程中，真空泵9为该精馏系统提供真空环境，精馏塔1内部填充有规整填料，为水和气提供交换空间，蒸气发生器2提供60～90°C水蒸气，并将水蒸气注入精馏塔1，水蒸气在精馏塔1内部扩散上升至塔顶，从精馏塔1塔顶出来的水蒸气经第一热交换器4冷凝后使得水蒸气变成液体，其中一部份液体从气液分离器6排出，成为所要的低氘水；

另一部分液体则经过气液分离器6分离后通过水泵8从精馏塔顶部注入精馏塔1内，通过控制水泵8以及蒸气压缩机7的功率，可以控制返回到精馏塔1的液体比例，得到所需浓度的低氘水，这部分液体在精馏塔1内向下流动，与上升的水蒸气进行交换，此时在气相和液相中，氢同位素氕和氘由于分配系数的差异，将分别在气相和液相中富集，氕在气相中富集，氘在液相中富集，当水蒸气充满精馏塔1，整体向上运行，向上运行过程中，氕的浓度越来越高，到精馏塔1顶部时，水蒸气的氕浓度达最高，并以气态形式离开精馏塔1，而液体部分向下流到精馏塔1底部，在塔底加热套3的热力作用下，一部分水再次沸腾，变成水蒸气向上扩散，另一部分则排出精馏塔1。

第一热交换器4用来冷却从精馏塔1顶部出来的水蒸气，第二热交换器5用来加热流入蒸气发生器2的水，气液分离器6用来分离冷却后的水和气，水泵8用于将部份液体从精馏塔顶部注入到精馏塔1内，塔底加热套3用来维持塔底液体的沸腾，同时也向外排出部份液体。

蒸气压缩机7与第一热交换器4及第二热交换器5组成热交换循环通路，该热交换循环通路中充有流动介质（比如：水），蒸气压缩机7运行时，其内的流动介质将不断由液态转变为气态，又从气态转变成液态，表现为将与塔顶连接的第一热交换器4致冷，而与蒸气发生器2连接的第二热交换器5致热，可将从精馏塔1顶部出来的水蒸气冷凝成水，同时再将水蒸气冷凝后放出的热能转移到蒸气发生器2，从而实现能量的反复利用，这样蒸气发生器2就只需要很少的额外热能来维持水的沸腾，从而降低了整个系统消耗的能量，可减少80%的能耗，从而达到节能的目的，这就为低成本生产低氘水提供了理想的解决方案。

上述内容为本实用新型的示例及说明，但不意味着本实用新型可取得的优点受此限制，凡是本实用新型实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本申请的保护范围内。