柱形自身清洗多元離子交換器的製作方法
2023-06-20 22:59:11 1
專利名稱：柱形自身清洗多元離子交換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體的樹脂交換設備，特別是能進行自身清洗並使樹脂按粒徑大小排列分層的多元離子交換器。
已有的離子交換器，由流體的輸送裝置及控制器，直筒形的筒體，連接輸送裝置和筒體的上下管、排放管及其閥門，筒體中裝填樹脂和填料的筒室，筒室中裝有筒室過濾器的隔板等構成。筒室中的樹脂上浮壓實成浮動床、或樹脂下沉壓實成固定床，由於筒室設計容積的限制，一臺設備只能作一種交換床，且樹脂的清洗需輸送到筒體外的清洗塔中進行，工藝較複雜，設備龐大，管網繁雜，佔地面積大，成本高，功能較少、製品質量不高，運行阻力降大、再生劑比耗高。
鑑於此，本發明的目的就在於提供一種能進行樹脂自身清洗、能使樹脂按粒徑大小排列分層的作沸動床或固定床運行、具有水質軟化、脫鹽、高純水製取、廢水處理等多功能的多元離子交換器。能提高處理能力和質量，降低能耗、和再生劑比耗。
本發明的柱形自身清洗多元離子交換器(參見附圖2～6)，包含流體的輸送裝置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒體(10)，該筒體有至少一個裝填樹脂、填料的筒室(11、36、37、41)，上述筒室有裝設筒室過濾器(12)的隔板(13、34、35、40)，上述筒室的上部有通向筒體外的自身清洗過濾器(14、38、42)及其清洗排放閥(15、39、43)。上述下管(8)可以是多通管，分別與筒體的底部(16)、通過下閥(17)與下輸送管(18)、通過排放閥(19)與排放管(20)連通。上述上管(9)也可以是多通管，分別與筒體的頂部(21)、通過再生閥(22)與再生液管(23)、通過上閥(24)與上輸送管(25)連通。上述筒室過濾器(12)和自身清洗過濾器(14、38、42)的濾孔(26)包含長形的槽孔，該槽孔寬度小於0.3毫米。上述樹脂的粒徑可以選取0.3～1.2毫米。上述介質流的流速可以選取7～55米／小時。
在上述多元離子交換器1(如
圖1所示)中，裝填所需的樹脂和填料，開啟輸送裝置，並操縱控制器及閥門，當根據樹脂粒徑，整定被處理介質流或再生液流2的流速，並自下管經筒室過濾器輸入筒體的筒室時，在筒室中自下而上形成樹脂沸動層3、流體墊層4、樹脂壓實層5、清洗層6、壓脂層7，進行離子交換或樹脂再生，成品介質流或再生廢液流由上管輸出。須清洗時，開啟清洗排放閥，進行樹脂清洗，破碎樹脂和介質流中的雜物，經由自身清洗過濾器被排出筒室。上述運行構成運行沸動床或再生沸動床。
根據在同一容器中，品種相同而粒徑不等的樹脂，其浸在介質流中的堆積比重值不等的原理，粒徑較大的樹脂的堆積比重值較大，粒徑較小的樹脂的堆積比重值較小，當介質流自下而上流動穿過樹脂層時，介質流對堆積比重值不等的樹脂的浮力不相同，即對粒徑不等的樹脂的浮力不相等，使樹脂按其粒徑沿介質流的流向排列分層，堆積比重值較大的較大粒徑樹脂位於下層，堆積比重值較小的較小粒徑樹脂位於中層，破碎樹脂及介質流雜物的粒徑最小其堆積比重值也最小而浮於上層。控制介質流流速，使下層的樹脂形成翻滾沸騰狀態的樹脂沸動層，中層的樹脂形成上浮固定的緊密狀態的樹脂壓實層，並在樹脂沸動層與樹脂壓實層之間形成分隔該兩層的流體墊層。被處理介質流在上述樹脂的沸動層、壓實層進行多次離子交換，從而成為多元離子交換。
上述運行沸動床或再生沸動床中，被處理介質流或再生液流首先進入樹脂沸動層，與沸騰狀態的樹脂進行離子交換或再生，因其二者相互接觸充分、接觸面積增大，充分發揮樹脂的交換功能或再生功能、介質流中的離子的絕大部分被交換除去或使沸動層的樹脂獲得再生復甦；隨後介質流或再生液流穿過流體墊層，進入壓實層，該層較小粒徑樹脂呈浮起緊密排列狀態，介質流中的剩餘離子被樹脂交換除去而獲得精製，或使該層樹脂獲得再生復甦；被處理介質流或再生液流穿過清洗層，壓脂層，破碎樹脂及其微粒和介質流雜物被壓脂層截留進入上述清洗層，防止清洗層與上方筒室的筒室過濾器接觸，減小運行的阻力降。
本發明具有如下的顯著優點和明顯效果。
一、本發明的離子交換器，打破了國際慣常使用的浮動床和固定床，創立了沸動床，特別是結束了再生固定床歷史，創立了再生沸動床。在沸動床中，樹脂排列為多層，每一層為一個單元，多層構成多元，每單元均與介質流離子進行一次交換，多元則進行多次交換，本發明開創了在同一筒室中進行多元離子交換的歷史。該沸動床可作運行沸動床、再生沸動床。
二、本發明運行沸動床形成的沸動層，減小了運行阻力降，可減小動力消耗，節約能源；可提高運行流速，成品產量高，可達同規格固定床產量的兩倍。
三、本發明運行沸動床形成的壓實層，起到精製交換的作用，提高了成品的質量。
四、本發明的自身清洗過濾器，能清除運行沸動床、再生沸動床形成的清洗層，創立了自身清洗方法。這是一種只需排除筒室內清洗層的簡便的清洗工藝。這種方法解決了陽陰樹脂在共用的筒室外清洗設備中清洗的混脂問題，消除了降低成品質量的隱患；提高了清洗質量和效率；節省了筒室外整套樹脂清洗設備和配管，節約了佔地面積和投資；避免了樹脂在筒室與清洗設備之間輸送時的破損；簡化了清洗工藝。
五、使用本發明的方法的交換器，可作成運行沸動床，這種室床的容積結構也可作運行固定床，結束了長期以來一臺設備只能作一種室床的歷史，擴大了交換器的使用範圍。
六、本發明的交換器，可製成單室床，雙室床、多室床的離子交換器，在同一交換器中具有同時使用強弱樹脂和陽陰樹脂的功能，是一種多功能離子交換器，可廣泛用於水質軟化、脫鹽、高純水製備、廢水等處理。由於交換器中使用兩種型號以上的樹脂，適應被處理流體中含鹽的範圍增大很多。
七、本發明的運行沸動床，採用逆向再生固定床工藝，再生復甦樹脂，在落床後的再生過程中，填料形成的壓脂層處於樹脂壓實層上方，自上而下流動的再生劑在壓脂層進行二次分配，使再生劑在多室床中增大了接觸面積，延長了接觸時間，獲得充分利用，而且，填料具有對破碎樹脂及微粒的隔斷和吸附功能，防止破碎樹脂及其微粒進入下道工序避免了破碎樹脂對相鄰樹脂的汙染，從而提高了再生度，降低了再生劑比耗，再生劑的利用率可達95％以上，降低了成本，避免排放對環境的汙染。
八、本發明交換器，既能適用鹽酸再生劑，也能適用硫酸再生劑進行樹脂逆流再生，可使生成的硫酸鈣迅速地排除，防止發生樹脂結塊現象。
九、本發明交換器的筒室過濾器和自身清洗過濾器的濾孔採用長形的槽孔，可將完整樹脂截留於床室中，濾除形狀不規則的破碎樹脂及介質流雜物、和再生工藝中所產生的絮狀硫酸鈣。
下面，再結合實施例及其附圖，對本發明作進一步地闡述。
附圖的簡要說明。
圖1是本發明的樹脂重力分層的示意圖。顯示自下而上的介質流2和樹脂沸動層3、流體墊層4、樹脂壓實層5、清洗層6、壓脂層7。
圖2是本發明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結構示意圖。顯示有一個筒室11、筒室過濾器12、自身清洗過濾器14、下管8、上管9。
圖3是本發明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結構示意圖。顯示有兩個筒室。
圖4是本發明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結構示意圖。顯示有三個筒室。
圖5是本發明的柱形自身清洗多元離子交換器的一種筒室過濾器的結構示意圖。顯示呈截錐形結構和長形的濾孔26。
圖6是本發明的柱形自身清洗多元離子交換器的一種自身清洗過濾器的結構示意圖。顯示呈管形結構和長形的濾孔26。
實施例1本發明的一種柱形自身清洗多元離子交換器，如附圖2、5、6所示。
上述交換器，有一個直筒形的筒體10，在筒體中段按需要裝有窺視鏡27、加工維護用工藝孔28、有裝取樹脂的進口29和出口30，運行時上述工藝孔、進出口均用法蘭盲板和螺栓結構封閉。筒體下端有三個支腳31，可用地腳螺釘固裝在地基上。筒體的底部16連通有通常結構的三通管形的下管8，下管的另外兩端分別通過下閥17與下輸送管18連通、通過排放閥19與排放管20連通。筒體的頂部21連通有通常結構的三通管形的上管9，上管的另外兩端分別通過再生閥22與再生液管23連通、通過上閥24與上輸送管25連通。在筒體下部分段，用法蘭螺栓結構夾裝有隔板13，該隔板為多孔板結構，隔板的每一個孔配裝一個呈截錐筒形的筒室過濾器12，該隔板以上的筒體上段內腔構成筒室11，在筒室的上部的適當位置，有用法蘭螺栓結構與上管9連通而通向筒體外，且呈水平狀的管形結構的在中部有連接法蘭的自身清洗過濾器14。在靠近上述上閥24的一側，有連通上管9和排放管20的清洗排放閥15。上述筒室過濾器12和自身清洗過濾器14均採用本發明人的中國專利CN88220554.4的過濾器結構，如圖5、6所示，其濾孔均製成長形的槽孔26，該槽孔長為10～20毫米，寬度小於0.3毫米，可為0.1～0.2毫米。在上述下輸送管18、上輸送管25、再生液管23端，採用通常的管網結構連接後，與通常作為介質流輸送裝置的電機泵機組(圖中未表示)接通，並用作為通常控制器的閥門和電控器(圖中均示表示)來控制上述管網和電機泵機組。
經進口29，將一種粒徑為0.3～1.2的適量樹脂和兩種適量填料裝入筒室11，操縱控制器、開啟輸送裝置進入運行狀態。
本實施例用作沸動床離子交換器時，輸送裝置將被處理流體如水的流速整定為7～55米／小時，經下輸送管18、下閥17、下管8、筒體的底部16、筒室過濾器12，輸入筒室11，在該自下而上的流體作用下，在筒室內自下而上形成如
圖1所示的樹脂沸動層3、流體墊層4、樹脂壓實層5、清洗層6、壓脂層7。上述樹脂沸動層的樹脂粒徑為0.8～1.2毫米，樹脂壓實層的樹脂粒徑為0.3～0.8毫米，清洗層破碎樹脂的粒徑小於0.3毫米，並使其正好處於自身清洗過濾器的位置。被處理流體中的離子依次在樹脂沸動層、樹脂壓實層進行樹脂交換後製得的成品流體，經自身清洗過濾器14、上管9、上閥25輸出作使用或儲備。作清洗時，只需開啟清洗排放閥15，截留於清洗層的破碎樹脂和流體雜物經自身清洗過濾器14和清洗排放閥15排出去除。再生採用逆向再生固定床工藝，再生液經再生液管23、再生閥22、上管9、作為分布器的自身清洗過濾器14、落床後的填料層32、樹脂層33使樹脂再生復甦，再生廢液經下管8、排放閥19、排放管20排出。
將本設備作固定床離子交換器時，被處理流體經上輸送管25、上閥24、上管9、作為分布器的自身清洗過濾器14、填料層32、樹脂層33、與固定狀態的樹脂進行離子交換，成品流體經筒室過濾器12、下管8、下閥17、下輸送管18輸出。再生採用逆向再生沸動床工藝，再生液經下輸送管18、下閥17、下管8進入筒室11，筒室內呈與上述運動沸動床相同的重力分層狀態，進行樹脂再生復甦，再生廢液經上管9、清洗排放閥15、排放管20排出。清洗時，沿上述再生液流道輸入清洗流體，破碎樹脂及被處理流體雜物經清洗排放閥15、排放管20排出。
實施例2本發明的一種柱形自身清洗多元離子交換器，如圖3、5、6所示。其運行方法和交換器結構與實施例1基本相同。此外，筒體分為三段，有上隔板34和下隔板35，從而構成上筒室36和下筒室37。上筒室中有與實施例1相同的自身清洗過濾器14及其清洗排放閥15。下筒室中有如圖6所示的連接法蘭在管端的下筒室自身清洗過濾器38，該過濾器經筒體壁通向筒體外，經下筒室清洗排放閥39與排放管20連通。下筒室37的清洗，經下筒室自身清洗過濾器38和下筒室清洗排放閥39排出去除破碎樹脂和流體雜物。
本實施例作運行沸動床時，下筒室37中裝填弱型樹脂，上筒室36中裝填強型樹脂。
本實施例作運行固定床時，上筒室中裝填弱型樹脂，下筒室中裝填強型樹脂。
本實施例的功能較實施例1多，產品質量也更好。
實施例3本發明的一種柱型自身清洗多元離子交換器，如圖4、5、6所示。其運行方法和交換器結構與實施例2基本相同。此外，筒體分為四段，在上隔板34和下隔板35之間增加中隔板40，從而增加一個中筒室41，中筒室的結構與下筒室37完全相同，有中筒室自身清洗過濾器42及其中筒室清洗排放閥43。
中筒室中裝填的樹脂型按被處理流體條件和成品流體要求來確定。
本實施例的產品質量較實施例2更優。
本發明的交換器的中筒室可以有多個，從而構成有三個以上筒室的多元離子交換器。從而具有更多的功能，且產品質量也更加優異。
權利要求1.柱形自身清洗多元離子交換器，包含介質流的輸送裝置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒體(10)，該筒體有至少一個裝填樹脂、填料的筒室(11、36、37、41)。上述筒室中有裝設筒室過濾器(12)的隔板(13、34、35、40)，其特徵在於上述筒室的上部有通向筒體外的自身清洗過濾器(14、38、42)及其清洗排放閥(15、39、43)。
2.如權利要求1所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特徵在於所說的下管(8)，分別與筒體的底部(16)，通過下閥(17)與下輸送管(18)、通過排放閥(19)與排放管(20)連通，所說的上管(9)，分別與筒體的頂部(21)，通過再生閥(22)與再生液管(23)，通過上閥(24)與上輸送管(25)連通。
3.如權利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特徵在於所說的筒室過濾器(12)和自身清洗過濾器(14、38、42)的濾孔(26)包含長形的槽孔，該槽孔寬度小於0.3毫米。
4.如權利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特徵在於所說的樹脂的粒徑為0.3～1.2毫米，所說的介質流的流速為7～55米／小時。
5.如權利要求3所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特徵在於所說的樹脂的粒徑為0.3～1.2毫米，所說的介質流的流速為7～55米／小時。
專利摘要本實用新型涉及流體的樹脂交換設備。特別是能進行自身清洗並根據樹脂的粒徑大小使其排列分層的多元離子交換器。有介質輸送裝置及控制器，有下管8和上管9的筒體10，筒體內有至少一個裝填樹脂和填料的筒室11，筒室中有裝設筒室過濾器12的隔板13，有通向筒體外的自身清洗過濾器14及清洗排放閥15。可作運行沸動床、再生沸動床、固定床。成品產量高、質量優，再生劑化耗低。
文檔編號B01J47/00GK2190524SQ9423651
公開日1995年3月1日 申請日期1994年5月19日 優先權日1994年5月19日
發明者楊天壽 申請人:楊天壽