一种用于氚浓集的SPE电解系统

摘要

本实用新型公开了一种用于氚浓集的SPE电解系统，包括电解池系统、含氚水供应系统、气液分离器、氚水收集系统、氢气干燥系统、氧气干燥系统、氢气收集系统、产品氧气收集储罐、冷凝系统以及检测和控制系统。本实用新型还提供了该用于氚浓集的SPE电解系统的实现方法。本实用新型电解系统可以满足水相氚浓集的全部工艺需求，包括氚水循环浓集、氢泄露紧急断电、分子筛干燥床不间断处理工艺等。同时，含氚水的循环浓集使得含氚水浓集浓度可以定量控制，大幅提高氚浓集效率，而且也获得了大量贫氚氢气。

主权项

一种用于氚浓集的SPE电解系统，其特征在于：包括电解池系统、含氚水供应系统、气液分离器(11)、氚水收集系统、氢气干燥系统、氧气干燥系统、氢气收集系统、产品氧气收集储罐(86)、冷凝系统以及检测和控制系统；其中：所述电解池系统用于电解含氚水，获得氚浓集水相和贫氚氢气；其包括SPE电解池模块(1)和直流电源(7)，所述的SPE电解池模块(1)包括依次叠加组装的阳极双极板(106)、阳极密封圈(107)、阳极扩散层(108)、阳极催化层(109)、质子交换膜(110)、阴极催化层(111)、阴极扩散层(112)、阴极密封圈(113)和阴极双极板(114)；所述阳极双极板(106)连接阳极扩散层(108)的表面上刻有阳极双极板流道(115)，且该双极板流道中分别设有含氚水入口和水氧出口；所述阴极双极板(114)连接阴极扩散层(112)的表面上刻有阴极双极板流道，且该双极板流道只设有氢气出口；所述的直流电源(7)正极连接阳极双极板(106)，负极连接阴极双极板(106)；所述含氚水供应系统与阳极双极板上的双极板流道中的含氚水入口连接，用于向SPE电解池模块供应含氚水，并将SPE电解后未达到氚浓缩指标的含氚水循环引入SPE电解池模块中继续处理；所述气液分离器(11)分别与SPE电解池模块中的水氧出口、氚水收集系统、氧气干燥系统连接，用于将SPE电解池模块流出的富氚水和氧气两相混合物进行气液分离，使氧气进入氧气干燥系统，富氚水进入氚水收集系统；所述氚水收集系统与含氚水供应系统连接，用于检测由气液分离系统流出的富氚水浓度，收集达到浓集指标的含氚水，并将浓度未达标的含氚水循环输入含氚水供应系统；所述氢气干燥系统用于干燥由SPE电解池模块中的氢气出口流出的贫氚氢气；其包括均与氢气出口连接、且呈并联关系的第一分子筛干燥床(26)和第二分子筛干燥床(30)，设置在第一分子筛干燥床(26)上用于对其进行加热的第一分子筛干燥床加热器(25)，设置在第二分子筛干燥床(30)上用于对其进行加热的第二分子筛干燥床加热器(29)，同时与第一和第二分子筛干燥床连接的第一气体压缩机(34)和第一气体加热器(38)，同时与第一分子筛干燥床(26)和第二分子筛干燥床(30)连接、用于活化时除去分子筛干燥床中的水蒸气的第一冷凝器(43)，以及与第一冷凝器(43)连接的第一气体循环泵(44)；所述第一气体压缩机(34)与氢气收集系统连接；所述氧气干燥系统用于干燥气液分离后的氧气，除去氧气中的水蒸气，并向产品氧气收集储罐输入合格氧气产品；其包括与气液分离系统连接、且呈并联关系的第三分子筛干燥床(63)和第四分子筛干燥床(67)，设置在第三分子筛干燥床(63)上用于对其进行加热的第三分子筛干燥床加热器(62)，设置在第四分子筛干燥床(67)上用于对其进行加热的第二分子筛干燥床加热器(66)，同时与第三和第四分子筛干燥床连接的第二气体压缩机(71)和第二气体加热器(74)，同时与第三和第四分子筛干燥床连接、用于活化时除去分子筛干燥床中的水蒸气的第二冷凝器(79)，以及与第二冷凝器(79)连接的第二气体循环泵(80)；所述第二气体压缩机(71)与产品氧气收集储罐(86)；所述氢气收集系统用于将氚浓度检测后的贫氚氢气进行分流处理，分别收集氚浓度达到指标和未达到指标的氢气；所述产品氧气收集储罐用于存储干燥后的氧气；所述冷凝系统包括与第一冷凝器(43)连接、用于对其进行冷却的第一冷水机(56)，与第二冷凝器(79)连接、用于对其进行冷却的第二冷水机(82)，以及用于将冷凝器冷却所得的含氚水输入氚水收集系统的第三液相质量流量计(59)；所述检测和控制系统与SPE电解池模块、含氚水供应系统、氚水收集系统、氢气干燥系统、氧气干燥系统、氢气收集系统、产品氧气收集储罐、冷凝系统连接，用于检测和控制系统的压力、液位、湿度和氚浓度，并针对电解池氢气泄露事故进行紧急断电处理。