一种放射性有机污溶剂回收工艺及系统的制作方法

本发明涉及核化工领域，具体而言，涉及一种放射性有机污溶剂回收工艺及系统。

背景技术：

1、乏燃料后处理工艺通常在硝酸体系下采用磷酸三丁酯和煤油组成的萃取剂对铀、钚进行萃取。其中，磷酸三丁酯发生酸催化水解和辐照分解反应，生成磷酸二丁酯、磷酸一丁酯和磷酸等；煤油辐照分解生成酮、烷基酸、硝基烷、亚硝基化合物和硝酸酯等。上述产物还会聚合生成的一系列长链酯类，以及与裂变核素络合生成重质金属络合物。

2、目前工业上采用碱洗再生的工艺处理萃取废剂，该工艺对磷酸二丁酯、磷酸一丁酯以及酸性辐解产物效果好，但是对长链酯类和核素金属络合物处理效果不明显；有机相中长链酯类和核素金属络合物积累量逐渐增加，这些物质界面活化很强，对金属产物的保留显著，造成萃取效果变差。因此，萃取剂在使用一段时间后需要进行更新，由此产生大量放射性有机污溶剂，增加了运行成本和处理成本。

3、现有技术还提出了通过精馏工艺处理萃取废剂，例如专利cn113571223a公开了一种放射性有机萃取剂废液处理的方法，一级精馏单元，用于分离出放射性有机萃取剂废液中的核素和重质辐解产物，得到第一混合物和磷酸三丁酯；二级精馏单元，与一级精馏单元相连，用于分离出第一混合物中的轻质辐解产物，得到煤油。

4、专利采用两步精馏工艺对萃取废液进行处理，存在以下问题：

5、①萃取废液中的放射性金属盐、硝酸、水会在精馏塔高温环境下加速磷酸三丁酯分解变质，影响精馏塔的运行。

6、②两步精馏增加了系统的设备和工艺成本以及运行成本。

7、③具有侧线采出的普通精馏塔，塔内存在“返混”现象，影响塔内气液传质和传热，造成塔分离效率低，能量利用率低。间壁精馏塔解决“返混”问题，提高塔分离效率和能量利用率。

8、鉴于以上技术问题，特推出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种放射性有机污溶剂回收工艺及系统。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：

3、步骤s1，将放射性有机污溶剂与萃取溶剂进行萃取，放射性有机污溶剂中的放射性金属盐与萃取溶剂形成萃取洗剂废液并排出；

4、步骤s2，对萃取后的放射性有机污溶剂进行闪蒸，分离放射性有机污溶剂中的水、硝酸和辐解轻组分；

5、步骤s3，对闪蒸后剩余的重组分进行精馏分离，回收放射性有机污溶剂中的磷酸三丁酯组分和/或煤油组分。

6、进一步的，步骤s1中，萃取溶剂为0.02-2mol/l的硝酸溶液。

7、进一步的，步骤s2中，在闪蒸前对萃取后的放射性有机污溶剂进行预热，预热温度为60-120℃。

8、进一步的，磷酸三丁酯组分采出口温度范围为80-120℃。

9、进一步的，步骤s2中，闪蒸的压力范围为200-20000pa。

10、进一步的，步骤s3中，精馏分离的温度范围为120-150℃，压力范围为500-1000pa。

11、本发明提出的放射性有机污溶剂回收工艺，实现了如下技术效果：

12、1、通过增加萃取步骤，分离放射性有机污溶剂中的放射性金属盐，避免了放射性金属盐对后续精馏工艺的影响。

13、2、通过增加闪蒸步骤，分离放射性有机污溶剂中的水、硝酸和辐解轻组分，进一步去除硝酸物质，避免对后续精馏工艺的影响，并且实现了对轻组分的分离。

14、3、通过多级分离，减少了放射性有机污溶剂的体积，减容98％以上，降低放射性有机污溶剂处置量。

15、本发明的另一方面，本申请还提出一种放射性有机污溶剂回收系统，采用放射性有机污溶剂分离工艺，包括前处理单元和精馏单元，放射性有机污溶剂进入前处理单元，脱除放射性有机污溶剂中的硝酸类物质，随后进入精馏单元，分离并回收放射性有机污溶剂中的磷酸三丁酯和煤油。

16、进一步的，前处理单元包括萃取装置，萃取装置萃取放射性有机污溶剂中的放射性金属盐，并将放射性金属盐排出。

17、进一步的，前处理单元还包括闪蒸塔，闪蒸塔通过闪蒸脱除放射性有机污溶剂中的硝酸、辐解轻组分、水。

18、进一步的，精馏单元包括精馏塔，放射性有机污溶剂进入精馏塔，并在精馏塔的顶部和中部侧线分别获得煤油组分和磷酸三丁酯组分。

19、进一步的，精馏塔包括第一精馏区段和第二精馏区段，第一精馏区段靠近精馏塔的顶部，第二精馏区段靠近精馏塔的中部，第一精馏区段和第二精馏区段分别采出煤油和磷酸三丁酯。

20、进一步的，精馏塔还包括第三精馏区段，第三精馏区段位于精馏塔的底部，第三精馏区段采出辐解重组分和/或放射性核素。

21、进一步的，精馏塔还包括隔板，隔板沿精馏塔的轴向延伸，并将精馏塔的中部分割形成第二精馏区段和预分馏区段，放射性有机污溶剂经预分馏区段进入精馏塔进行初步分馏。

22、进一步的，精馏单元还包括冷凝器和回流罐，冷凝器和回流罐连接第一精馏区段，第一精馏区段馏出的煤油经冷凝器冷凝后进入回流罐。

23、进一步的，第一精馏区段的分离级数为3-16；第三精馏区段的分离级数为2-6。

24、进一步的，精馏单元还包括再沸器，再沸器位于精馏塔的底部，再沸器对精馏塔进行加热。

25、进一步的，前处理单元还包括预热器，预热器靠近闪蒸塔的入口。

26、本发明提出的放射性有机污溶剂回收系统，实现了如下技术效果：

27、1、通过设置萃取装置，分离放射性有机污溶剂中放射性金属盐，避免了放射性金属盐对后续精馏工艺的影响。

28、2、通过设置闪蒸塔，分离放射性有机污溶剂中的水、硝酸和辐解轻组分，进一步去除硝酸物质，避免对后续精馏工艺的影响。

29、3.采用间壁式精馏塔，提高了重组分的分离效率和能量利用率。

30、4、通过多级分离，减少了放射性有机污溶剂的体积，减容98％以上，降低放射性有机污溶剂处置量。

技术特征：

1.一种放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求要求1所述的放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，步骤s1中，所述萃取溶剂为0.02-2mol/l的硝酸溶液。

3.根据权利要求要求1所述的放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，步骤s2中，在闪蒸前对萃取后的放射性有机污溶剂进行预热，所述预热温度为60-120℃。

4.根据权利要求要求1-3任一项所述的放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，所述磷酸三丁酯组分采出口温度范围为80-120℃。

5.根据权利要求要求1-3任一项所述的放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，步骤s2中，所述闪蒸的压力范围为200-20000pa。

6.根据权利要求要求1-3任一项所述的放射性有机污溶剂回收工艺，其特征在于，步骤s3中，所述精馏分离的温度范围为120-150℃，压力范围为500-1000pa。

7.一种放射性有机污溶剂回收系统，采用权利要求1-6任一项所述放射性有机污溶剂分离工艺，其特征在于，包括前处理单元和精馏单元，所述放射性有机污溶剂进入所述前处理单元，脱除所述放射性有机污溶剂中的硝酸类、水和辐解轻组分等物质，随后进入所述精馏单元，分离并回收所述放射性有机污溶剂中的磷酸三丁酯和煤油。

8.根据权利要求要求7所述的回收系统，其特征在于，所述前处理单元包括萃取装置(120)，所述萃取装置(120)萃取所述放射性有机污溶剂中的放射性金属盐，并将所述放射性金属盐排出。

9.根据权利要求要求8所述的回收系统，其特征在于，所述前处理单元还包括闪蒸塔(140)，所述闪蒸塔(140)脱除所述放射性有机污溶剂中的硝酸、辐解轻组分、水。

10.根据权利要求要求9任一项所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏单元包括精馏塔(320)，所述放射性有机污溶剂进入所述精馏塔(320)，并在所述精馏塔(320)的顶部和中部侧线分别获得煤油组分和磷酸三丁酯组分。

11.根据权利要求10所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏塔(320)包括第一精馏区段(322)和第二精馏区段(324)，所述第一精馏区段(322)靠近所述精馏塔(320)的顶部，所述第二精馏区段(324)靠近所述精馏塔(320)的中部，所述第一精馏区段(322)和所述第二精馏区段(324)分别采出煤油和磷酸三丁酯。

12.根据权利要求11所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏塔(320)还包括第三精馏区段(326)，所述第三精馏区段(326)位于所述精馏塔(320)的底部，所述第三精馏区段(326)采出辐解重组分和/或放射性核素。

13.根据权利要求12所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏塔(320)还包括隔板(323)，所述隔板(323)沿所述所述精馏塔(320)的轴向延伸，并将所述精馏塔(320)的中部分割形成第二精馏区段(324)和预分馏区段(328)，所述放射性有机污溶剂经所述预分馏区段(328)进入所述精馏塔(320)进行初步分馏。

14.根据权利要求11-13任一项所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏单元还包括第一冷凝器(332)和回流罐(333)，所述第一冷凝器(332)和所述回流罐(333)连接所述第一精馏区段(322)，所述第一精馏区段(322)馏出的所述煤油经所述第一冷凝器(332)冷凝后进入所述回流罐(333)。

15.根据权利要求12或13所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述第一精馏区段(322)的分离级数为3-16；所述第三精馏区段(326)的分离级数为2-8。

16.根据权利要求11-13任一项所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述精馏单元还包括再沸器(352)，所述再沸器(352)位于所述精馏塔(320)的底部，所述再沸器(352)对所述精馏塔(320)进行加热。

17.根据权利要求9所述的放射性有机污溶剂回收系统，其特征在于，所述前处理单元还包括预热器(150)，所述预热器(150)靠近所述闪蒸塔(140)的入口。

技术总结
本申请提出一种放射性有机污溶剂回收工艺和回收系统，回收工艺包括步骤S1，将放射性有机污溶剂与萃取溶剂进行萃取，放射性有机污溶剂中的硝酸盐与萃取溶剂形成萃取洗剂废液并排出；步骤S2，对萃取后的放射性有机污溶剂进行闪蒸，分离放射性有机污溶剂中的水、硝酸和辐解轻组分；步骤S3，对闪蒸后剩余的重组分进行精馏分离，回收放射性有机污溶剂中的磷酸三丁酯组分和/或煤油组分。本申请提出的放射性有机污溶剂回收工艺在精馏前对放射性有机污溶剂中的放射性金属盐、硝酸、辐解轻组分等进行分离，避免精馏过程中放射性金属盐、硝酸等与有机相发生副反应。

技术研发人员：陶耀光,翁展,徐琰,武毓勇,贾惠敏,张惟睿,刘江海,芦逸洲
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15