一种制取重水及氘气的生产方法

摘要

本发明涉及一种利用氢同位素交换法制取重水及氘气的生产方法，包括下列步骤：1.双温交换提取氘阶段，将原料水送入提氘塔上塔，上塔水的温度为20～30℃，压力为1.2～1.25Mpa，原料水与氢气在催化床中进行逆流交换，形成富氘水，富氘水再与氢气在催化床中逆流交换，氘从水中转入氢气内。2.液氢蒸馏阶段，通过低温吸附去除富氘气体中的杂质；蒸馏将氢化氘浓度富集到90％(mol)以上；歧化反应使得氘气浓度达99.8％(mol)。本发明的特点是：氘的提取率高，原料水用量少，是现有方法的三分之一，分离系数大，设备容积小，能耗低，安全可靠。

主权项

1. 一种制取重水及氘气的生产方法，其特征在于它包括下列步骤：1)双温交换提取氘阶段将一部分原料水送入提氘塔上塔，上塔水的温度为20～30℃，压力为1.2～1.25Mpa，原料水与氢气在催化床中进行逆流交换，氘自氢气向水中富集，被贫化的气体即半贫氘气体经加压后进入液氢蒸馏阶段的回流系统，形成的富氘水进入提氘塔的中部与预热的另一部分原料水汇合，两者之间的比例为1∶1.2～1.3并一起进入提氘塔下塔，下塔水的温度为150～180℃，压力为1.2～1.25Mpa，富氘水与氢气在催化床中逆流交换，氘从水中转入氢气内，气体中氘被液体浓缩，浓缩的气体作为富氘气体送入液氢蒸馏阶段的进料系统。2)液氢蒸馏阶段(1)低温吸附在-190～-195℃低温条件下进行吸附除去能在液化设备和蒸馏设备中凝固的杂质，富氘气体中的杂质应除到0.01PPm以下；(2)液氢蒸馏首先对富氘气体进行预蒸馏，将氢化氘浓度富集到4％(mol)以上；接着再蒸馏将4％(mol)以上浓度的氢化氘浓度富集到90％(mol)以上；然后对90％(mol)氢化氘气体进行歧化反应，反应方程式：使氢化氘气体转化成氢气和氘气，歧化反应在40～60℃的温度条件下进行，采用铂(钯)催化剂或镍催化剂，氢化氘气体温度自-244～-248℃提高到40～60℃，歧化后再降到-244～-248℃继续蒸馏，此过程富集氘气浓度达99.8％(mol)；将一部分氘气压缩灌充装瓶得到氘气产品，另一部分氘气与空气混合燃烧生成重水。