专利名称：一种大型环形折流板脉冲萃取柱的制作方法
技术领域：
一种大型环形折流板脉冲萃取柱技术领域[0001]本实用新型涉及一种大型环形折流板脉冲萃取柱，特别是涉及一种核燃料循环天然铀纯化和乏燃料后处理所用的大型环形折流板脉冲萃取柱。
背景技术：
[0002]在目前的核用萃取设备中，主要有混合澄清槽、离心萃取器和脉冲萃取柱。混合澄清槽技术最为成熟，但其具有占地面积大，不易排污等缺点；离心萃取器被认为是下一代中最有希望应用于后处理厂中的核用萃取设备，但其具有结构复杂、不易维修等缺点；脉冲萃取柱是目前应用最广泛的萃取设备。[0003]目前，在国内外核工业中研究的主要有标准板(即筛板)、喷嘴板、折流板三种类型的脉冲萃取柱。标准板在工业中早期应用，因为水力学性能和传质效果较差而渐遭淘汰； 喷嘴板主要在英国后处理厂及中国乏燃料后处理中试厂中应用；环形折流板脉冲萃取柱是上世纪七十年代研究并发展起来的新型脉冲萃取柱，它借助于脉冲所提供的能量，可显著改善两相流动特性，提高传质效率。与混合澄清槽和离心萃取器等核用萃取设备相比，它具有结构简单、通量大、内部无活动部件、排污性能好、便于维修和实现远程控制等优点。与筛板、喷嘴板两种板型的脉冲柱相比，不仅可操作区域更宽，增加了操作稳定性，而且还可以处理含有固体颗粒的物料，满足天然铀萃取纯化的要求。又可以保证临界安全，防止沟流， 满足核燃料后处理的萃取分离的要求。[0004]鉴于环形折流板脉冲萃取柱的诸多优点，在诸如核燃料后处理、医药、石油化工、 湿法冶金等民用行业中已经有了广泛应用。目前，在我国乏燃料后处理中试厂，法国UP3、 UP2-800和日本R0KKASA0后处理厂的一循环共去污工序均采用环形折流板脉冲萃取柱。[0005]法国、英国、日本等国对环形折流板脉冲萃取柱放大设计规律进行了充分的研究， 并将其应用在液_液萃取过程中。1995年，A. Zaharieva和O. Masberrat等人首次采用激光多普勒测速仪测量了轴向及径向速度。1997年，Angelov等人对柱径为288mm的环形折流板脉冲萃取柱进行了研究，采用同样方法测量了板段间流体的轴向和径向速度，绘出了柱中连续相速度分布图，并首次提出了描述和计算流型参数的数值方法。Angelov等人还对分散相液滴的大小进行了研究，用韦伯准数对液滴破碎的最大直径进行了关联，发现增大脉冲强度有利于液滴的破碎，并在之后N. Bardin-Monnier等人的试验中得到验证。2003 年，N. Bardin-Monnier等人对柱径为300mm、中试规模的柱子进行了研究,首次应用计算流体动力学模型和拉格朗日模型对萃取柱的停留时间、轴向扩散系数等参数进行了预测，同时还模拟出了柱中流体的流动状况。此外，日本核燃料服务有限公司的佐藤等人也进行了环形折流板脉冲萃取柱流体力学及传质性能的研究。[0006]上世纪九十年代初，我公司与清华大学合作先后进行了柱径为50mm的环形折流板萃取柱操作性能与传质试验研究，取得了较为满意的结果。1995年我公司首次在国内开展了柱径为120_的环形折流板脉冲萃取柱试验，获得了有意义的结果。随后又开发研制了中试厂I :1规模的IA柱，并进行了性能试验研究。2001年我公司还对柱径为120mm的折流板萃取柱与标准喷嘴筛板柱进行了性能比较。通过比较，折流板萃取柱性能优于标准喷嘴筛板柱。2005年，清华大学景山、吴秋林等对柱径为50mm折流板萃取柱进行了水力学性能研究，在此基础上，2006年，毕升、景山等人进一步研究了柱径为IOOmm折流板萃取柱的水力学性能，考察了 HN03-30%TBP (煤油)体系及HN03-30%TRP0 (煤油)体系下的水力学性能。这些成果的取得为环形折流板脉冲萃取柱的工业放大设计及性能研究奠定了良好的基础。发明内容[0007]本实用新型要解决的技术问题是提供一种可用于核燃料循环天然铀纯化和乏燃料后处理的大型环形折流板脉冲萃取柱。[0008]为解决上述技术问题，本实用新型一种大型环形折流板脉冲萃取柱，包括自上而下依次连接的上澄清段筒体、萃取段筒体、下澄清段筒体；还包括位于萃取段筒体之中的外环板、位于外环板之中的内环板、位于内环板之中的中心杆、中心杆两端固定的两个孔板； 上澄清段筒体内部固定安装有水相进口装置和有机相出口装置，上澄清段筒体顶部设置有呼排口 ；下澄清段筒体的底部设置有水相出口，下澄清段筒体内部固定安装有有机相进口装置和脉冲腿。[0009]中心杆与内环板的单边间隙为1_ ;萃取段筒体内壁与外环板的单边间隙为1_。[0010]萃取段筒体轴向上设有若干位于不同的径向位置的彼此间隔O. 5m的取样器。[0011]下澄清段筒体上设置有Φ 500mm的人孔和视窗。[0012]位于中心杆下端的孔板下表面固定有一个倒椎体。[0013]萃取段筒体直径为630mm。[0014]上澄清段筒体与下澄清段筒体上分别设置有吹气仪表管。[0015]萃取段筒体和中心杆分为三段，萃取段筒体之间使用法兰连接，中心杆之间使用固定销连接；内环板和外环板分上、中、下3组，由拉杆和定距管固定；萃取段筒体、内环板、 外环板和中心杆之间使用螺栓连接。[0016]本实用新型采用萃取段分为三段设计，有效地降低了加工难度和吊装高度，能够实现板段和中心杆的整体安装和拆卸；[0017]本实用新型柱径达到了 630mm ;在额定流量下能够连续稳定运行，最大通量达到 8600L 士―1，是额定通量的180%，酸传质理论级当量高度能够达到408mm，与小柱型传质效率相当；[0018]本实用新型环板与中心杆和外筒体之间的单边间隙确定为1_，既能保证工艺要求，又能降低加工和拆装难度；[0019]本实用新型板段轴向每隔O. 5m设置一可在不同径向位置取样的取样器，实现了板段的轴向和径向两个方向的取样；[0020]本实用新型下澄清段筒体设置人孔及观察窗，便于检修及下界面的控制。
[0021]图I为本实用新型所提供的一种大型环形折流板脉冲萃取柱的结构示意图。[0022]图中1为呼排口，2为吹气仪表管，3为上澄清段筒体，4为中心杆，5为内环板，6为外环板，7为拉杆，8为萃取段筒体，9为吹气仪表管，10为脉冲腿，11为水相出口，12为支架，13为下澄清段筒体，14为有机相进口装置，15为倒锥体,16为取样器,17为孔板,18为水相进口装置，19为有机相出口装置。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。[0024]如图I所示，本实用新型的上部为上澄清段筒体3，上澄清段筒体3内部固定安装有一水相进口装置18和一有机相出口装置19 ;上澄清段筒体3内部的底部焊接有支座，通过拉杆固定安装水相进口装置18的喷头，支座和拉杆共有3组；有机相出口装置19的漏斗通过吊杆固定安装在上澄清段筒体3内部的上部，吊杆共有3组；上澄清段筒体3顶部外侧安装有法兰，通过法兰在上澄清段筒体3顶部固定安装一呼排口 I ;上澄清段筒体3顶部外侧焊接有2个吹气仪表管套管，吹气仪表管套管顶部焊接有法兰，通过法兰将吹气仪表管2 固定安装在吹气仪表管套管内。[0025]如图I所示，本实用新型中部为萃取段筒体8，萃取段筒体8顶部焊接有法兰，通过法兰将上澄清段筒体3和萃取段筒体8固定连接；孔板17共有2个，一组安装在上澄清段筒体3和萃取段筒体8之间，通过螺钉固定安装在中心杆4顶部，一组安装在下澄清段筒体13和萃取段筒体8之间，通过螺钉固定安装在中心杆4底部；萃取段筒体8和中心杆4 分为三段，萃取段筒体8之间使用法兰连接，中心杆4之间使用固定销连接；内环板5和外环板6分上、中、下3组，由拉杆7和定距管固定，板串之间使用螺栓连接，在中心杆和板串的连接处点焊加固；中心杆4与内环板5的单边间隙为1_，萃取段筒体8内壁与外环板6 的单边间隙为Imm ;在萃取段筒体8轴向每隔O. 5m设置一可在不同径向位置取样的取样器 16。[0026]如图I所示，本实用新型的底部为下澄清段筒体13，下澄清段筒体13底部焊接有一水相出口 11 ;下澄清段筒体13内部固定安装有一有机相进口装置14和一脉冲腿10 ;倒锥体15通过焊接，固定安装在中心杆4底部的孔板上；下澄清段筒体13顶部外侧焊接有 2个吹气仪表管套管，吹气仪表管套管顶部焊接有法兰，通过法兰将吹气仪表管9固定安装在吹气仪表管套管内；下澄清段筒体13设置有Φ500的人孔和视窗。[0027]如图I所示，下澄清段筒体13底部外侧固定安装有支架12，支架12最下端的底板通过螺栓固定安装在预先浇筑的水泥基座上。权利要求1.一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于包括自上而下依次连接的上澄清段筒体、萃取段筒体、下澄清段筒体；还包括位于所述萃取段筒体之中的外环板、位于所述外环板之中的内环板、位于所述内环板之中的中心杆、所述中心杆两端固定的两个孔板；所述上澄清段筒体内部固定安装有水相进口装置和有机相出口装置，所述上澄清段筒体顶部设置有呼排口 ；所述下澄清段筒体的底部设置有水相出口，下澄清段筒体内部固定安装有有机相进口装置和脉冲腿。
2.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于所述中心杆与内环板的单边间隙为Imm;所述萃取段筒体内壁与外环板的单边间隙为1_。
3.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于所述萃取段筒体轴向上设有若干位于不同的径向位置的彼此间隔0. 5m的取样器。
4.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于下澄清段筒体上设置有①500mm的人孔和视窗。
5.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于所述位于中心杆下端的孔板下表面固定有一个倒椎体。
6.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于萃取段筒体直径为630mm。
7.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于所述上澄清段筒体与下澄清段筒体上分别设置有吹气仪表管。
8.根据权利要求I所述的一种大型环形折流板脉冲萃取柱，其特征在于所述萃取段筒体和中心杆分为三段，萃取段筒体之间使用法兰连接，中心杆之间使用固定销连接；内环板和外环板分上、中、下3组，由拉杆和定距管固定；萃取段筒体、内环板、外环板和中心杆之间使用螺栓连接。
专利摘要本实用新型涉及一种大型环形折流板脉冲萃取柱，包括自上而下依次连接的上澄清段筒体、萃取段筒体、下澄清段筒体；还包括位于所述萃取段筒体之中的外环板、位于所述外环板之中的内环板、位于所述内环板之中的中心杆。中心杆与内环板的单边间隙为1mm；所述萃取段筒体内壁与外环板的单边间隙为1mm。本实用新型采用萃取段分为三段设计，有效地降低了加工难度和吊装高度，能够实现板段和中心杆的整体安装和拆卸；本实用新型柱径达到了630mm；在额定流量下能够连续稳定运行，最大通量达到8600L·h-1，是额定通量的180%，酸传质理论级当量高度能够达到408mm，与小柱型传质效率相当。
文档编号B01D11/04GK202802824SQ201220368989
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者张天祥, 吴伟, 于红箭, 张国林, 朱盈喜, 张立东, 杨玉奇, 柴世全, 刘建鹏, 寇子琦 申请人:中核四○四有限公司