稳定同位素浓缩装置的制作方法

本发明涉及一种稳定同位素浓缩装置。

背景技术：

1、作为分离自然界中仅存在极少的稳定同位素的方法，已知有热扩散分离、离心分离、激光分离、化学交换分离、蒸馏分离等分离方法。在这些分离方法中，由于蒸馏分离面向轻元素的批量生产，例如作为工业性氧的稳定同位素分离方法，采用水的蒸馏分离和氧的蒸馏分离。

2、作为利用蒸馏的稳定同位素的分离方法的特征，可以举出由于分离系数非常接近1，因此为了得到高浓度的稳定同位素，需要数千左右的理论级数这点。但是，由于蒸馏塔的高度有限制，所以需要将蒸馏塔分割成多个，将分割后的这些多个蒸馏塔串联连接(以下也称为“级联连接”)。

3、蒸馏塔主要有设置搁板的蒸馏塔(以下称为“板式塔”)和填充有填料的蒸馏塔(以下称为“填充塔”)。进而，填充塔有填充有规则填料的规则填充塔和填充有不规则填料的不规则填充塔这两种。

4、迄今为止，在稳定同位素浓缩装置中，为了抑制蒸馏塔的高度，多采用不规则填充塔。在专利文献1中，利用使用不规则填充塔的一氧化氮蒸馏实施氧同位素的浓缩。

5、不规则填充塔根据填料的比表面积的大小具有高分离性能。特别是在50mm以下的小塔径的不规则填充塔中，h.e.t.p.(相当于理论级的高度)为几十mm左右(非专利文献1)。这里，h.e.t.p.是表示填料的蒸馏性能的指标，h.e.t.p.的值越小，分离性越优异。

6、在使用蒸馏塔的稳定同位素的浓缩中，在增加稳定同位素的产品量时，需要增大蒸馏塔的塔径。

7、但是，在不规则填充塔中，对大塔径的塔填充小粒径的填料的情况下，压力损失变得非常大，另外，气液的流动容易产生偏差。因此，通常不规则填充塔的塔径与填料的每一粒子的粒径之比有限制。由此，不规则填充塔的塔径越大，则填料的比表面积越小，h.e.t.p.变大。在非专利文献2中，记载有各种不规则填料的h.e.t.p.的数据，塔径为50mm的情况下，h.e.t.p.为15～60mm，塔径为108mm的情况下，h.e.t.p.为100mm左右，塔径为208mm的情况下，h.e.t.p.为100mm以上(具体为150mm～200mm左右)。

8、另一方面，作为在维持h.e.t.p.的情况下增大塔径的方法，有一种方法将一个蒸馏塔分割成多个后并列连接(非专利文献3)。但是，作为上述方法的缺点，可以举出需要将冷凝器或再沸器中的任一个设置成并列连接的蒸馏塔的个数这点。因此，存在着由于冷凝器或再沸器的数量增加，导致设备成本和运转管理的繁杂度增大的问题。

9、由于上述的理由，能够并列连接的蒸馏塔的数量有限。因此，在现实中，即使h.e.t.p变大，也需要进行将每一塔的塔径增大的装置设计。

10、因此，在使用了不规则填充塔的稳定同位素浓缩装置中，在增大生产量时，每一塔的塔径变大，进而所需的蒸馏塔的个数也增加，因此存在能量效率变差的问题。

11、另外，不规则填充塔由于填料的比表面积较大，因此具有持液量(hold up)较大的特征。已知在利用蒸馏的稳定同位素的分离中，从装置的启动开始到产品采集开始的时间即启动运转时间较长。影响该启动运转时间的参数是持液量。因此，在使用不规则填充塔的情况下，还存在着由于启动运转时间长期化而导致运行成本提高的问题。

12、专利文献1：日本特开平7-148419号公报

13、非专利文献1：b.m.andreev，e.p.magomedbekov，a.a.raitman，m.b.pozenkevich，yu.a.sakharovsky and a.v.khoroshilov，“separation of istopes of biogenicelements in two-phase systems”(“两相体系中生物元素的组分分离”)，2007

14、非专利文献2：to-toku engineering co.,ltd.、tower packings产品目录、no3

15、非专利文献3：b.b.mcinteer，“separation scinence and technology”(“分离科学与技术”)，第15版，(3)，1980年，p491-508

技术实现思路

1、本发明是鉴于上述问题而完成的，其课题在于提供一种能量效率高、能够降低设备成本的稳定同位素浓缩装置。

2、为了解决上述课题，本发明采用以下的结构。

3、〔1〕一种稳定同位素浓缩装置，通过蒸馏来浓缩稳定同位素，

4、所述稳定同位素浓缩装置具备多个蒸馏塔级联连接的蒸馏塔组，

5、所述蒸馏塔组具有：

6、由一个以上的板式塔构成的板式塔组；和

7、由一个以上的填充塔构成的填充塔组，

8、所述填充塔组位于所述板式塔组的二次侧。

9、〔2〕根据〔1〕所述的稳定同位素浓缩装置，其中，所述填充塔组中的所述填充塔全部为不规则填充塔。

10、〔3〕根据〔1〕所述的稳定同位素浓缩装置，其中，所述填充塔组具有一个以上的规则填充塔和一个以上的不规则填充塔，

11、一个以上的不规则填充塔位于一个以上的规则填充塔的二次侧。

12、〔4〕根据〔1〕所述的稳定同位素浓缩装置，其中，所述填充塔组具有一个以上的规则填充塔和一个以上的不规则填充塔，

13、一个以上的规则填充塔位于一个以上的不规则填充塔的二次侧。

14、〔5〕根据〔1〕至〔4〕中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，所述蒸馏塔组之中，被供给原料的蒸馏塔是板式塔。

15、〔6〕根据〔2〕至〔5〕中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，关于所述不规则填充塔，并列连接的所述不规则填充塔的个数为20个以下。

16、〔7〕根据〔2〕至〔6〕中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，所述不规则填充塔的塔径为200mm以下。

17、本发明的稳定同位素浓缩装置，能量效率高、能够降低设备成本。

技术特征：

1.一种稳定同位素浓缩装置，通过蒸馏来浓缩稳定同位素，

2.根据权利要求1所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

3.根据权利要求1所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

4.根据权利要求1所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

6.根据权利要求2至5中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

7.根据权利要求2至6中任一项所述的稳定同位素浓缩装置，其中，

技术总结
本发明的目的在于提供一种能量效率高、能够降低设备成本的稳定同位素浓缩装置，本发明提供一种稳定同位素浓缩装置(100)，其具备多个蒸馏塔级联连接的蒸馏塔组，蒸馏塔组具有由一个以上的板式塔构成的板式塔组和由一个以上的填充塔构成的填充塔组，填充塔组位于板式塔组的二次侧。

技术研发人员：樱井勇斗,神边贵史
受保护的技术使用者：大阳日酸株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13