【技术实现步骤摘要】
本技术涉及铀纯化转化工艺中氢氟化或氢还原工艺，具体而言，涉及一种多级铀转化流化床反应器。
技术介绍
1、天然铀转化是指将铀的氧化物转化为铀浓缩所需的纯净六氟化铀的工业生产过程，是核燃料生产过程中的关键环节和核燃料循环的基本要素之一；天然铀转化存在“湿法”(即精制氟化法)和“干法”(即氟化物挥发法)两种纯化工艺技术路线，相比“湿法”工艺，“干法”工艺流程较短，使用的化学试剂和生产过程中产生的废液量少，经济和社会效益更佳，但它对原料的质量要求较高，存在原料适应性较差的问题。
2、目前我国在铀纯化转化中氢还原工艺尚无流化床反应器
的研究储备，在目前生产线的氢氟化工艺采用两级逆流串联流化床反应器，而在实际生产过程中，该装置存在的主要问题有：
3、(1)由于反应器采用较高的密相床层和较低的操作气速，床层整体流化质量很难保持在较高的水平，床层中时常会出现局部死床、气体短路的问题，还会造成反应器出口产品质量不稳定，设备振动较大的问题，很容易造成安全操作事故；
4、(2)一级反应器顶部尾气中反应气体的浓度较高，反应气体消耗较高，且反应气体尾气的处理成本很高；
5、(3)受床层流化质量和颗粒返混影响，最终产品颗粒的质量的控制较为困难。
技术实现思路
1、为克服现有技术中铀转化流化床反应器产品质量控制困难、反应气体消耗较高且后处理成本较高和设备振动大影响长周期安全运行的问题，本技术提供了一种多级铀转化流化床反应器，用以改进反应器性能、降低操作成本和
2、一种多级铀转化流化床反应器，包括反应器主体，所述反应器主体包括n级流化床层，n≥2，n取整数，从上至下依次为第一级流化床层至第n级流化床层，n级所述流化床层的底部均设置有气体分布板，所述气体分布板将相邻两级所述流化床层分隔开，相邻两级所述流化床层之间设置有溢流管，所述溢流管穿过所述气体分布板连通相邻两级所述流化床层。
3、在反应器主体的内部设置若干个气体分布板，若干个气体分布板将反应器主体内部由上至下划分为n级流化床层，采用多级浅层流化床，可以使流化床保持较高的流化质量，不易出现深层流化床中常出现的非正常流化状态，同时，还可以在保持反应器主体总体良好流化质量的前提下有效的抑制固相颗粒的返混，以确保绝大部分反应颗粒都能具有足够的反应时间，再结合级间温度控制，还可以使反应器主体各级间形成良好的温度和转化率梯度分布，大幅度的改善生产过程中生成产物的产品质量的控制水平；多级反应器还可以有效控制尾气中反应气体的浓度，降低反应气体的消耗，不仅解决了工艺中大量尾气需要处理的难题，还可以有效降低因反应气体消耗而产生的生产成本；在相邻两级流化床层之间设置溢流管，各级床层间颗粒可实现持续稳定的输送，有利于保障装置生产的稳定和设备的长周期安全可靠。
4、其中，每个所述溢流管的进口均设置于其所在一级的流化床层的料面所在平面的位置处，每个所述溢流管的出口均设置于下一级流化床层的料面以下，且位于下一级的料面与气体分布板之间。
5、其中，所述溢流管为空心圆柱体管道，其管径范围为25-35mm，每个所述溢流管贯穿其所在一级的流化床层的所述气体分布板设置于相邻两级流化床层之间。
6、其中，n级所述流化床层内部均设置有换热管束，每个所述换热管束的两端均固定在反应器主体的筒壁上。
7、其中，所述反应器主体的底端设置有气体进口，所述反应器主体的顶端设置有气体出口，所述气体出口处设置有过滤器。
8、其中，靠近所述第n级流化床层处开设有生成产物粉料出口，所述生成产物粉料出口的一端连接有储料罐，另一端连接在反应器主体的筒壁上。
9、其中，第二级至第n-1级流化床层上所述反应器主体侧壁高于所述溢流管的进口位置处设置有惰性气体补充入口。
10、其中，所述第一级流化床层的一侧设置有加料装置，所述加料装置包括进料斗和螺旋加料器，所述螺旋加料器的一端连接所述进料斗的底端，另一端连接所述反应器主体。
11、将溢流管的进口设置于其所在一级的流化床层的料面所在平面位置处，然后将溢流管的出口设置于下一级流化床层的料面之下，且其设置的位置距离下一级气体分布板有一定高度，可以使颗粒顺利从溢流管进口处溢流流入，然后从溢流管出口溢流流出；采用适当管径的空心圆柱体溢流管道，可以保持一定料位高度并根据相邻两级床层压降自动调节溢流管料位高度，将溢流管贯穿设置于相邻两级流化床层之间，可以使原料逐渐溢流到下一级流化床层，并与反应气体进行反应；在各级反应器中设置换热管束，换热管束为补热管束和取热管束，补热管束主要是加热最上部几级床层，以便使进入反应器的反应颗粒尽快达到适宜的反应温度，取热管束主要设置在底部各级反应器中，可以避免颗粒物料因反应热的释放升温过快而导致颗粒烧结，从而使床层失流化；在靠近第n级流化床层处设置生成产物粉料出口，后通过生成产物粉料出口连接储料罐，可以将生成产物通过生成产物粉料出口送入储料罐进行储存；采用惰性气体补充入口，可以在惰性气体补充入口补充惰性气体，以保证上部各级床层具有较好的流化质量。
12、其中，可以根据多级氢氟化或还原工艺转化率要求增加或减少多级流化床级数。
13、有益效果：
14、采用本技术技术方案产生的有益效果如下：
15、(1)在反应器主体的内部设置若干个气体分布板，若干个气体分布板将反应器主体内部由上至下划分为n级流化床层，采用多级浅层流化床，可以使浅层流化床更容易保持较高的流化质量，不易出现深层流化床中常出现的非正常流化状态，同时，还可以在保持反应器主体总体良好流化质量的前提下有效的抑制固相颗粒的返混，以确保绝大部分反应颗粒都能具有足够的反应时间，再结合级间温度控制，还可以使反应器主体各级间形成良好的温度和转化率梯度分布，大幅度的改善生产过程中生成产物的产品质量的控制水平；多级反应器还可以有效控制尾气中反应气体的浓度，降低反应气体的消耗，不仅解决了干法铀转化工艺中大量尾气需要处理的难题，还可以有效降低因反应气体消耗而产生的生产成本；在相邻两级流化床层之间设置溢流管，各级床层间颗粒可实现持续稳定的输送，有利于保障装置生产的稳定和设备的长周期安全可靠。
16、(2)将溢流管的进口设置于其所在一级的流化床层的料面所在平面位置处，然后将溢流管的出口设置于下一级流化床层的料面之下，且其设置的位置距离下一级气体分布板有一定高度，可以使颗粒顺利从溢流管进口处溢流流入，然后从溢流管出口溢流流出；采用适当管径的空心圆柱体溢流管道，可以保持一定料位高度并根据相邻两级床层压降自动调节溢流管料位高度，将溢流管贯穿设置于相邻两级流化床层之间，可以使原料逐渐溢流到下一级流化床层，并与反应气体进行反应；在各级反应器中设置换热管束，换热管束为补热管束和取热管束，补热管束主要是加热最上部几级床层，以便使进入反应器的反应颗粒尽快达到适宜的反应温度，取热管束主要设置在底部各级反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，包括反应器主体(1)，所述反应器主体(1)包括N级流化床层，N≥2，N取整数，从上至下依次为第一级流化床层(2)至第N级流化床层(3)，N级所述流化床层的底部均设置有气体分布板(4)，所述气体分布板(4)将相邻两级所述流化床层分隔开，相邻两级所述流化床层之间设置有溢流管(5)，所述溢流管(5)穿过所述气体分布板(4)连通相邻两级所述流化床层。
2.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，每个所述溢流管(5)的进口均设置于其所在一级的流化床层的料面所在平面的位置处，每个所述溢流管(5)的出口均设置于下一级流化床层的料面以下，且位于下一级的料面与气体分布板(4)之间。
3.根据权利要求2所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，所述溢流管(5)为空心圆柱体管道，其管径范围为25-35mm，每个所述溢流管(5)贯穿其所在一级的流化床层的所述气体分布板(4)设置于相邻两级流化床层之间。
4.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，N级所述流化床层内部均设置有换热管束
5.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，所述反应器主体(1)的底端设置有气体进口(7)，所述反应器主体(1)的顶端设置有气体出口(8)，所述气体出口(8)处设置有过滤器(9)。
6.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，靠近所述第N级流化床层(3)处开设有生成产物粉料出口(10)，所述生成产物粉料出口(10)的一端连接有储料罐(11)，另一端连接在反应器主体(1)的筒壁上。
7.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，第二级至第N-1级流化床层上所述反应器主体(1)侧壁高于所述溢流管(5)的进口位置处设置有惰性气体补充入口(12)。
8.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，所述第一级流化床层(2)的一侧设置有加料装置，所述加料装置包括进料斗(13)和螺旋加料器(14)，所述螺旋加料器(14)的一端连接所述进料斗(13)的底端，另一端连接所述反应器主体(1)。
9.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，可以根据反应转化率要求及尾气排放浓度要求增加或减少多级流化床级数。
...【技术特征摘要】
1.一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，包括反应器主体(1)，所述反应器主体(1)包括n级流化床层，n≥2，n取整数，从上至下依次为第一级流化床层(2)至第n级流化床层(3)，n级所述流化床层的底部均设置有气体分布板(4)，所述气体分布板(4)将相邻两级所述流化床层分隔开，相邻两级所述流化床层之间设置有溢流管(5)，所述溢流管(5)穿过所述气体分布板(4)连通相邻两级所述流化床层。
2.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，每个所述溢流管(5)的进口均设置于其所在一级的流化床层的料面所在平面的位置处，每个所述溢流管(5)的出口均设置于下一级流化床层的料面以下，且位于下一级的料面与气体分布板(4)之间。
3.根据权利要求2所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，所述溢流管(5)为空心圆柱体管道，其管径范围为25-35mm，每个所述溢流管(5)贯穿其所在一级的流化床层的所述气体分布板(4)设置于相邻两级流化床层之间。
4.根据权利要求1所述的一种多级铀转化流化床反应器，其特征在于，n级所述流化床层内部均设置有换热管束(6)，每个所述换热管束(6)的两端均固定在反应器主体(1)的筒...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，张永民，张一鸣，吴秀花，李舒月，周少强，张孟琦，
申请(专利权)人：中核第七研究设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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