用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳，属于保温装置技术领域。


背景技术：

2.硼元素质子数为5，天然硼有两种稳定同位素，中子数为5的同位素称硼10同位素(简称硼10)，中子数是6的同位素称硼11同位素(简称硼11)，天然硼硼10同位素丰度为19.78％、硼11同位素丰度为80.22％。促进硼同位素分离迅速发展的主要原因在于硼同位素对热中子吸收截面的巨大差别上：硼10对热中子的吸收截面为3837巴，而硼11仅为0.005巴，天然丰度的硼对热中子的吸收截面接近于750巴，因此硼10对热中子的吸收截面是天然丰度硼的5倍多。这一特性被应用于以下领域：作为核能反应堆的稳定运行的控制材料；用于核反应堆防辐射屏蔽材料及危险废料的储存运输的包装材料；用作武器装备防辐射防护；硼10同位素可用于癌症的靶向治疗；高纯度、高丰度三氟化硼用于芯片生产上。
3.三氟化硼低温精馏分离硼同位素，其两种同位素硼10三氟化硼和硼11三氟化硼相对挥发度为1.006，相对挥发度非常小，要想将硼10三氟化硼和硼11三氟化硼通过精馏将其分开，精馏塔理论塔板数多达上千块之多，所建设的分离塔高达百米以上。如此小的相对挥发度，导致精馏平衡时间非常长，从原料进塔，到可以采出合格产品，一切正常，所需精馏平衡时间长达十几天到30几天，如果塔系统保温效果不好，塔系统就不能够稳定运行，平衡时间会更长，甚至得不到合格产品。
4.精馏塔系统保温效果好坏，决定三氟化硼低温法硼同位素分离工艺，能否做到超长周期、超长稳定运行关键所在。另外，低温精馏分离塔操作温度在-100℃条件下运行，保温效果不好，冷量损失就大。低温制冷能耗高，特别是超低温制冷，能耗成几倍增加。如果系统不能够很好保温，会造成大量冷量损失，大大增加同位素分离成本。
5.低温法三氟化硼精馏分离硼同位素工艺，分离系统保温是该工程技术需要解决的关键问题之一。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决上述背景技术中提到的如何解决低温法三氟化硼精馏分离硼同位素工艺，分离系统保温的技术问题，提出一种用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳。
7.本实用新型提出一种用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳，包括壳体、反光或反辐射材料和真空泵，所述壳体罩在三氟化硼低温法硼同位素分离装置外部，并对应设备管道处开设有管道穿出的通孔，所述壳体上安装有真空泵，所述壳体的内壁上全覆盖反光或反辐射材料，三氟化硼低温法硼同位素分离装置的装置、管路以及阀门表面包裹反光或反辐射材料。
8.优选地，所述壳体呈顶部为椭圆封头的圆柱形结构。
9.优选地，三氟化硼低温法硼同位素分离装置进出管路从壳体穿出处内外均做密封处理。
10.优选地，密封处理方式为涂胶或者安装密封垫。
11.优选地，所述壳体的材料为碳钢。
12.优选地，所述壳体抽真空后的真空度为0.09-0.099999mpa。
13.优选地，所述壳体内壁安装有若干悬挂结构，若干悬挂结构上悬挂若干反光或反辐射材料，保证反光或反辐射材料覆盖整个内壁。
14.优选地，三氟化硼低温法硼同位素分离装置的装置、管路以及阀门表面缠绕、捆扎或包裹反光或反辐射材料。
15.本实用新型所述的用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳的有益效果为：
16.(1)现有技术生产装置保温采用分体保温，即设备、管路、阀门分别进行保温(如图1所示)，设备、管路、阀门衔接处很难实现有效结合，保温效果不佳，超低温装置保温表现的更为突出。本实用新型是将装置完全放置在一个保温壳中，进行装置整体保温，克服上述不足，保证三氟化硼低温硼同位素分离装置长周期稳定运行。
17.(2)本实用新型采用真空环境不会发生热传导、热对流，同时防止热辐射的方案，使真空保温效果在所有保温中效果最佳，整体真空保温，没有死角。
附图说明
18.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
19.在附图中：
20.图1为现有技术的生产装置保温结构，即设备、管路、阀门分别仅进行保温层覆盖，其上部和中部的网格线为局部保温层的结构示意图；
21.图2为本实用新型所述的一种用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳的结构示意图，其上部和中部的波浪线为局部保温壳体的结构示意图；
22.图3为中部局部保温壳体的结构局部放大图；
23.其中，1-低温同位素分离塔，2-塔顶冷凝器，3-塔底再沸器，4-壳体，5-自动控制进料系统、6-轻组分同位素塔顶产品采出系统、7-重组分同位素塔底采出系统、8-真空泵、9-悬挂的反光材料，10-缠绕的反光材料，11-悬挂结构。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：
25.具体实施方式一：参见图1-3说明本实施方式。本实施方式所述的用于三氟化硼低温精馏硼同位素分离装置的保温真空保护壳，包括壳体4、反光或反辐射材料和真空泵8，所述壳体4罩在三氟化硼低温法硼同位素分离装置外部，并对应设备管道处开设有管道穿出的通孔，所述壳体4上安装有真空泵8，所述壳体4的内壁上全覆盖反光或反辐射材料，三氟化硼低温法硼同位素分离装置的装置、管路以及阀门表面缠绕反光或反辐射材料。
26.所述壳体4呈顶部为椭圆封头的圆柱形结构。所述壳体4的材料为碳钢。
27.三氟化硼低温法硼同位素分离装置从壳体4穿出处内外均做密封处理。密封处理方式为涂胶或者安装密封垫。
28.所述壳体4内壁安装有若干悬挂结构11，若干悬挂结构11上悬挂若干反光或反辐射材料，反光或反辐射材料覆盖整个内壁。
29.本实用新型将三氟化硼低温法硼同位素分离装置放置在真空保护壳内，所述的三氟化硼低温法硼同位素分离装置，包括低温同位素分离塔1、塔顶冷凝器2、塔底再沸器3、低温制冷系统4、自动控制进料系统5、轻组分同位素塔顶产品采出系统6、重组分同位素塔底采出系统7，所述低温同位素分离塔1的顶部安装塔顶冷凝器2，所述塔顶冷凝器2与低温制冷系统连接，所述低温同位素分离塔1的底部安装塔底再沸器3，所述低温同位素分离塔1的进料口安装自动控制进料系统5，顶部产品出料口安装轻组分同位素塔顶产品采出系统6，底部出料口安装重组分同位素塔底采出系统7。
30.对保护壳内部进行抽真空，真空度为-0.09～-0.099999mpa。
31.将保护壳中的三氟化硼低温法硼同位素分离装置(设备、阀门、管线等)缠绕、捆扎或包裹各种反光或反辐射材料。
32.将保护壳全部内部表面悬挂或其他形式安置各种反光或反辐射材料
33.热传导有三种方式，热传导、热对流、热辐射。保温就是要热传导这三种方式，不发生或少发生。固体绝热材料导热系数最小是聚氨酯，导热系数为0.025w/m.℃，空气导热系数为0.023w/m.℃，空气热传导小于聚氨酯。如果将空气环境变为真空环境，没有导热介质，也就没有热传导(实际不会实现绝对真空，会有非常微弱的热传导发生)。
34.由于真空环境没有可移动的导热介质，这样热对流传热也就不会发生，也就没有热对流。
35.真空环境不会发生热传导、热对流，但更容易发生热辐射。解决热辐射方法是，将发热体与受热体包裹反光体，这样热辐射线就会被反射回原物体表面，发热体和受热体之间就不会发生热辐射，也就没有热辐射。真空保温在所有保温方法中效果最佳
36.具体方案是：将三氟化硼低温精馏分离同位素装置，安装在真空壳中，在系统彻底检查、测试无误后，对分离系统进行反光材料缠绕或捆扎，对真空壳内全部内表面悬挂反光薄膜。所有工作结束后，封闭保护壳，对保护壳内部进行抽真空，真空度应达到-0.09mpa以上。
37.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。