[发明专利]一种放射性废树脂的热裂解处理装置和方法

权利要求书

1.一种放射性废树脂的热裂解处理方法，包括以下步骤：

（1）对放射性废树脂进行热失重分析，得到放射性废树脂的热失重温度T₁、…，T_n，其中n＞1的正整数，且T₁＜…＜T_n；

所述放射性废树脂为放射性废弃717型阴离子交换树脂、放射性废弃201×7型强碱性阴离子交换树脂和放射性废弃732型阳离子交换树脂中的一种；

当所述放射性废树脂为放射性废弃717型阴离子交换树脂时，其热失重温度为T₁=78.9℃、T₂=299.6℃、T₃=403.8℃；当所述放射性废树脂为放射性废弃201×7型强碱性阴离子交换树脂时，其热失重温度为T₁=107.8℃、T₂=203.6℃、T₃=411.2℃；当所述放射性废树脂为放射性废弃732型阳离子交换树脂时，其热失重温度为T₁=110.4℃、T₂=426.2℃；

（2）将放射性废树脂放置于放射性废树脂的热裂解处理装置的废树脂容器（1-2）中，开启氮气输入系统（4）和微波发生及控制系统（2），在氮气和微波加热的条件下，对放射性废树脂进行梯度程序升温热裂解处理，得到热裂解气体和残碳；

所述梯度程序升温包括：

将温度从常温第一升温至T₁，进行第一保温；

……

将温度从T_n-1第n升温至T_n，进行第n保温；

（3）热裂解气体由废树脂容器（1-2）的出气口进入热裂解气体处理系统（3），经过过滤器（3-1）过滤、气体洗涤装置（3-2）洗涤、冷凝器（3-3）冷凝和干燥器（3-4）干燥后进入气体收集罐（3-5）贮存；所述残碳由微波谐振腔（1-1）底部出口进入残碳收集腔（5）进行收集；

（4）取出收集到的残碳，将残碳依次进行超压缩和水泥固定；

所述放射性废树脂的热裂解处理装置包括微波谐振及加热系统（1），所述微波谐振及加热系统（1）包括微波谐振腔（1-1）、位于所述微波谐振腔（1-1）内部的废树脂容器（1-2）、位于所述微波谐振腔（1-1）外部且与废树脂容器（1-2）连接的测温元件（1-3）、位于所述微波谐振腔（1-1）外部且与微波谐振腔（1-1）连通的环形器（1-4）；

与所述微波谐振及加热系统（1）连通的微波发生及控制系统（2），所述微波发生及控制系统（2）包括与所述环形器（1-4）连通的微波发生系统（2-1），以及控制所述微波发生系统的微波控制系统（2-2），所述微波控制系统（2-2）还与测温元件（1-3）电连接，用于调控测温元件的工作状态；

与所述废树脂容器（1-2）出气口连通的热裂解气体处理系统（3）；所述热裂解气体处理系统（3）包括顺次连接的过滤器（3-1）、气体洗涤装置（3-2）、冷凝器（3-3）、干燥器（3-4）和气体收集罐（3-5）；

与所述废树脂容器（1-2）入气口连通的氮气输入系统（4）；

与所述微波谐振腔（1-1）底部出口连通的残碳收集腔（5）。

2.根据权利要求1所述的热裂解处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中热失重分析的升温速率为10~20℃/min。

3.根据权利要求1所述的热裂解处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中放射性废树脂的单次热裂解处理量为0.5~1kg；所述氮气的流速为20~300mL/min；所述微波加热的功率为5~10kW，微波的波长为1~5GHZ。

4.根据权利要求1所述的热裂解处理方法，其特征在于，所述第一升温、第二升温、…和第n升温的升温速率独立为10~20℃/min，所述第一保温、第二保温、…和第n保温的保温时间独立为0.5~3h。

5.根据权利要求1所述的热裂解处理方法，其特征在于，热裂解气体进入气体收集罐（3-5）贮存前，还包括使用气体分析仪（3-6）对气体成分进行分析。

6.根据权利要求1所述的热裂解处理方法，其特征在于，所述超压缩的压力为200~2000吨，时间为10~20min；所述水泥固定时水泥层的厚度为10~20cm。