一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备及方法与流程

本发明涉及氘气生产，具体为一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备及方法。

背景技术：

1、高纯氘气是一种纯度较高的氘气，其中氘同位素的含量较高。高纯氘气被广泛应用于半导体、光导纤维材料、特殊灯源、医学检验、化学示踪剂以及制药等领域。电解浓缩低纯度重水是生产高纯氘气的前置步骤之一。在生产高纯氘气过程中，需要用到低纯度重水作为原料，通过电解浓缩低纯度重水的方式可以得到高纯度的重水，然后再通过分离提纯等工艺步骤将重水中的氘气分离出来，从而得到高纯度的氘气。

2、现有技术中，对低纯度重水进行电解浓缩过程中，需要将低纯度重水和电解液倒入电解槽中，然后将内部的阴极和阳极均接入电源，使阳极成为正极，阴极成为负极，电流会通过溶液，引起电解反应，但现有的阴极和阳极在使用过程中，位置一般是固定的，电流无法均匀的分布在电解槽中，会出现电流集中或死角的情况，导致溶液电解不均匀，电解浓缩效果不佳，影响氘气的含量。

3、所以我们提出了一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备，以便于解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备，以解决上述背景技术提出的低纯度重水在电解浓缩过程中，阴极和阳极位置一般是固定的，电流无法均匀的分布在电解槽中，会出现电流集中或死角的情况，导致电解不均匀，电解浓缩效果不佳，影响氘气含量的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备，包括：支撑台，所述支撑台靠近一侧的顶部固定安装有电解浓缩组件，所述电解浓缩组件的一侧外表面设置有检测组件，所述电解浓缩组件的顶部设置有移动组件；

3、所述电解浓缩组件包括电解池，所述电解池的顶部通过螺栓安装有密封盒，所述密封盒的顶部通过螺丝安装有密封盖；

4、所述移动组件包括正反电机，所述正反电机的输出端固定安装有转轴，所述转轴的外表面固定安装有齿轮，所述齿轮的外表面啮合连接有两个齿条，其中一个所述齿条的顶部和另一个齿条的底部均固定安装有固定柱，两个所述固定柱的外表面均活动套设有连杆，两个所述连杆的一端均固定安装有活动杆，所述密封盒内部的底面固定安装有两个限位杆，两个所述限位杆的外表面均活动套设有转动板，其中一个所述转动板靠近后表面的顶部和另一个转动板靠近后表面的底部均开设有活动槽。

5、优选的，所述支撑台靠近另一侧的顶部设置有控制系统，所述检测组件包括固定板，所述固定板靠近后表面的顶部固定安装有气体质量流量传感器，所述固定板靠近前表面的顶部固定安装有提示灯，所述气体质量流量传感器的检测头固定贯穿至电解池的内部，所述固定板的外表面固定安装在电解池靠近底部的一侧外表面。

6、优选的，两个所述活动杆的外表面分别活动嵌设在两个活动槽的内部，两个所述转动板靠近前表面的顶部和底部均开设有移动槽，多个所述移动槽的内部均活动嵌设有u型杆，多个所述u型杆平均分成两组。

7、优选的，两组所述u型杆的一端均固定安装有绝缘块，两个所述绝缘块的内部均固定安装有电极，两个所述电极的外表面均固定安装有绝缘滑块，两个所述绝缘滑块的外表面均固定安装有两个支撑块。

8、优选的，所述密封盒内部的底部开设有滑槽，所述滑槽内部的前表壁和后表壁均开设有限位槽，两个所述绝缘滑块的外表面均活动嵌设在滑槽的内部，多个所述支撑块平均分成两组，两组所述支撑块的外表面分别活动嵌设在两个限位槽的内部。

9、优选的，所述电解池的顶部固定连接有密封垫，所述密封垫的顶部与密封盒的底部相贴合，所述密封盖的底部固定连接有橡胶垫，所述密封盒的顶部开设有检修口，所述橡胶垫的外表面与检修口的内壁相接触。

10、优选的，所述电解池的前表面和后表面均开设有窗口，两个所述窗口的内壁均固定安装有可视玻璃窗，所述电解池靠近顶部的一侧外表面固定连接有注液管，所述注液管的一端固定连接有锥形管，所述锥形管的顶部通过铰链转动连接有防尘盖，所述电解池靠近另一侧的底部固定连接有排液管，所述排液管和注液管的外表面均设置有阀门。

11、优选的，所述支撑台的外表面设置有真空脱气塔，所述真空脱气塔的外表面设置有精馏塔，所述精馏塔的外表面设置有吸附器，所述吸附器的底部固定安装有支撑架，所述排液管的一端通过法兰盘与真空脱气塔的输入端相连接，所述真空脱气塔的输出端通过外接管与精馏塔的输入端相连接，所述精馏塔的出气端与吸附器的输入端相连接。

12、优选的，所述正反电机的外表面通过辅助块固定安装在密封盒内部靠近后表壁的底面，所述转轴的一端活动嵌设在密封盒内部的后表壁，两个所述齿条的内部均开设有滑孔，两个所述滑孔的内部均活动嵌设有固定杆，两个所述固定杆的两端分别固定安装在密封盒内部的两侧。

13、一种电解浓缩低纯度重水同时生产高纯氘气的设备的使用方法，包括以下步骤：

14、s1、打开防尘盖和注液管处的阀门，通过锥形管向注液管中倒入低纯度重水和电解液的混合溶液，通过控制系统启动电源，向两个电极输入电流，进行电解反应；

15、s2、启动正反电机，带动转轴转动，同时带动齿轮转动，并带动两个齿条相对运动，接着带动两个固定柱一起移动，使得连杆在其外表面转动，带动活动杆在活动槽中转动，逐渐拉动两个转动板的后端分别向两侧移动展开；

16、s3、同时，在两个限位杆的限位作用下，使得两个转动板的前端分别向中间移动收缩，此时两组u型杆跟随转动板的转动在移动槽中滑动，分别带动两个绝缘块相对移动，进一步带动两个电极相对移动；

17、s4、启动气体质量流量传感器，对氘气量进行检测，并输送给控制系统内部的plc控制器进行识别和比较，根据不同的数值区间，控制提示灯上不同颜色的灯光亮起；

18、s5、打开排液管处的阀门，将重水引入真空脱气塔内部，进行脱气处理，再通过出料系统将重水引入精馏塔中，进行串级精馏，获得高纯度的氘气，氘气通过出气管进入吸附器中进行进一步净化，得到高纯度的氘气。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、本发明使用时，启动正反电机，带动转轴转动，同时带动齿轮转动，并带动两个齿条相对运动，接着带动两个固定柱一起移动，使得连杆在其外表面转动，带动活动杆在活动槽中转动，逐渐拉动两个转动板的后端分别向两侧移动展开，在两个限位杆的限位作用下，使得两个转动板的前端分别向中间移动收缩，此时两组u型杆跟随转动板的转动在移动槽中滑动，分别带动两个绝缘块相对移动，进一步带动两个电极相对移动，通过正反电机的正反转动，实现两个电极的来回移动，可以使电流较均匀地分布在电解池中，提高电解的均匀性和效果，还可以带动混合溶液产生流动，增加反应的接触面积，提高反应效率。

21、2、本发明使用时，启动气体质量流量传感器，对氘气量进行检测，并输送给控制系统内部的plc控制器，提示灯上设置有三种颜色，根据不同的数值区间，plc控制器则会控制提示灯上对应颜色的灯光亮起，工作人员根据提示灯上的灯光变化可以直观的了解到电解情况，便于工作人员采取相应的措施。

22、3、本发明使用时，打开排液管处的阀门，将重水引入真空脱气塔内部，进行脱气处理，再通过出料系统将重水引入精馏塔中，进行串级精馏，获得高纯度的氘气，氘气通过出气管进入吸附器中，进行进一步净化，去除残留的杂质和其他，从而得到高纯度的氘气。

23、4、本发明使用时，打开防尘盖，通过锥形管和注液管向电解池中倒入低纯度重水和电解液的混合溶液，通过控制系统启动电源，向两个电极输入电流，进行电解反应，使得重水中的氘气含量增加，通过密封垫和橡胶垫提高密封性，防止外部的氧气进入电解池中，降低氘气的纯度，通过两个可视玻璃窗便于工作人员了解电解池内部情况。