化学交换与精馏法分离硼同位素中试实验装置和分析装置的设计

摘要

本文采用化学交换反应精馏法分离硼同位素，通过三氟化硼与三氟化硼一苯甲醚络合物的化学交换反应，使得硼10同位素在液相富集，达到分离的目的。该化学交换反应体系具有较高分离系数、较低原料分解率、毒性小、常温常压下操作等特点，优于其它分离体系。 本文对硼同位素分离的工艺流程做了相应的改进，整个工艺流程主要由交换精馏塔、络合塔、裂解塔、除杂塔和干燥塔等5个部分组成。文中根据实验室中的中试研究装置，对整个工艺流程进行了设计计算。并且依据此计算建立了中试实验装置，为下一步的实验研究打下了良好的基础，同时也为实现工业化的投建打下了良好的理论和实践基础，是硼10同位素分离由理论转为实践的突破。 本文根据硼10同位素吸收热中子的特性，设计了利用中子吸收法测定硼10同位素生产过程中的测试装置，详细阐述了测定原理，并对于测试装置的结构和安装提出了自己的构想，为实现工业化打下了良好的开端。

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第一章文献综述

1.1硼同位素简介

1.1.1硼同位素概述

1.1.2硼同位素的应用

1.2硼同位素分离

1.2.1三氟化硼—乙醚络合物化学交换精馏法

1.2.2三氟化硼—甲醚络合物化学交换精馏法

1.2.3三氟化硼—苯甲醚络合物化学交换精馏法

1.2.4其他方法

1.3化学交换反应

1.3.1分离系数α

1.3.2交换反应与平衡常数K

1.3.3 K与α的关系

1.4硼同位素的分析方法

1.4.1硼浓度的测定方法

1.4.2、硼同位素组成的测定进展

1.5本论文工作

第二章工艺流程

2.1原料物性

2.1.1苯甲醚物性

2.1.2三氟化硼物性

2.1.3三氟化硼—苯甲醚络合物的物性

2.2工艺流程介绍

2.2.1苯甲醚干燥塔

2.2.2三氟化硼—苯甲醚络合物生成塔

2.2.3化学交换反应精馏塔

2.2.4络合物裂解塔

2.2.5苯甲醚净化器

2.3工艺流程设计计算

2.3.1交换塔的设计计算

2.3.2络合物生成塔的计算

2.3.3络合物裂解塔的计算

2.3.4苯甲醚除杂塔

2.4流程图

第三章中试实验装置

3.1实验仪器与试剂

3.1.1实验仪器

3.1.2实验试剂

3.2中试实验装置的设计

3.2.1注意事项

3.2.2实验流程的设计

3.2.3实验装置图

3.2.4实验中需要注意的事项

3.3实验步骤

第四章中子吸收法硼10丰度在线测试装置设计

4.1测定原理

4.1.1中子引起的核反应

4.1.2中子在核反应中的能量关系

4.1.3中子反应截面

4.1.4靶核在中子流中的转化

4.1.5基本方程式

4.1.6热中子

4.2装置流程

4.3其他说明

第五章结论

符号说明

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢