CN102049322A - 一种离子交换反应设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离子交换反应设备，该设备包括交换装置和过滤装置(3)，其中，所述交换装置包括容器(1)和隔板(11)，所述隔板(11)将所述容器(1)分成第一空间(12)和第二空间(13)，所述第一空间(12)的容积大于所述第二空间(13)的容积；所述隔板(11)的下端与所述容器(1)的底部具有空隙，所述第一空间(12)和所述第二空间(13)通过所述空隙连通；所述容器(1)的侧壁上设置有开口(14)，所述开口(14)与所述第二空间(13)连通，且所述开口(14)的下沿高于所述隔板(11)的下端且低于所述隔板(11)的上端。采用本发明提供的所述离子交换反应设备能够实现以连续式的方式进行离子交换反应。

Description

一种离子交换反应设备

技术领域

本发明涉及一种离子交换反应设备。

背景技术

现有的分子筛离子交换的设备主要有两种，分别是反应罐和连续带式过滤机。在采用连续带式过滤机进行分子筛离子交换时，由于操作复杂，生产过程参数控制严格，设备成本高，因此，限制了连续带式过滤机在分子筛离子交换过程中的推广和应用。因此，现有的分子筛离子交换的方法主要在反应罐上进行，然而，在反应罐中进行的离子交换是一个间歇反应的过程，该工艺通常是在搅拌反应釜内按一定顺序分批加料、分阶段进行的。生产自动化程度低，劳动强度大，生产无法连续。另外，间歇交换反应，由于单位体积反应釜处理能力小，要想提高生产能力，只有加大反应釜的体积或增加反应釜数，这样不仅增大了反应釜的电机功率，导致生产能耗增加，又受生产场地制约。同时对质量和产量的进一步提升有着较大的制约。

EP0863109公开了一种实现离子交换溶液与分子筛进行离子交换的装置，该装置通过使反应釜串联从而实现分子筛连续离子交换的过程。该种方法虽然能够实现分子筛的连续交换过程，但是由于各个反应釜是串联的，每个反应釜之间的离子交换度不一样，因此，每次交换完成后都要经过比较复杂的切换过程，需要依靠手动操作进行物料装卸，人工劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的分子筛离子交换的设备的上述缺陷，提供了一种离子交换反应的设备，采用该设备能够很容易地实现连续的离子交换反应。

本发明提供了一种离子交换反应设备，该设备包括交换装置，其中，所述交换装置包括容器和隔板，所述隔板将所述容器分成第一空间和第二空间，所述第一空间的容积大于所述第二空间的容积；所述隔板的下端与所述容器的底部具有空隙，所述第一空间和所述第二空间通过所述空隙连通；所述容器的侧壁上设置有开口，所述开口与所述第二空间连通，且所述开口的下沿高于所述隔板的下端且低于所述隔板的上端。

本发明的发明人通过研究发现，通过在交换装置中设置隔板，且在所述交换装置的侧壁上设置开口，形成一个容积较小的溢液槽，从而不仅能够实现连续供料和出料，而且能够延长反应物原料在交换装置内的停留时间，进而保证反应物原料通过所述交换装置的过程中能够充分反应。因此，本发明提供的所述离子交换反应设备能够实现连续生产，特别适用于分子筛离子交换过程，具体地适用于稀土Y型分子筛的连续生产过程。

附图说明

图1表示本发明提供的所述离子交换反应设备的结构示意图；

图2表示本发明提供的离子交换反应设备的一种优选实施方式的结构示意图；

图3表示本发明提供的离子交换反应设备的更优选的实施方式的结构示意图；

图4表示本发明提供的离子交换反应设备的进一步优选的实施方式的结构示意图；

图5表示本发明提供的离子交换反应设备的最优选的实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的所述离子交换反应设备包括交换装置，其中，所述交换装置包括容器1和隔板11，所述隔板11将所述容器1分成第一空间12和第二空间13，所述第一空间12的容积大于所述第二空间13的容积；所述隔板11的下端与所述容器1的底部具有空隙，所述第一空间12和所述第二空间13通过所述空隙连通；所述容器1的侧壁上设置有开口14，所述开口14与所述第二空间13连通，且所述开口14的下沿高于所述隔板11的下端且低于所述隔板11的上端。

在所述离子交换反应设备中，所述交换装置可以为本领域常规使用的各种反应器，优选为反应罐。在所述交换装置中，所述隔板11的设置方式没有特别的限定，例如，可以使所述隔板11的侧端与所述容器1的侧壁接触或紧密接触，优选为紧密接触。

在本发明中，所述开口14设置的位置没有特别的限定，只要保证所述开口14的下沿在所述隔板11的上端和下端之间即可。通常情况下，所述开口14设置的位置可以用于调节反应物原料在所述容器1中的停留时间，从而保证所述反应物原料充分发生反应。优选情况下，所述开口14的下沿与所述隔板11的下端的垂直距离为所述隔板总高度的20-95％，进一步优选为40-85％。对于具体的反应物原料，可以根据所需要的反应时间的长短来适当调整所述开口14与所述隔板11的位置。

在所述离子交换反应设备中，在保证所述隔板11能够将所述容器1分成容积大小不同的两个空间的情况下，所述隔板11可以设置在所述容器1的任何位置上，优选情况下，所述隔板11设置的位置使得所述第一空间12与所述第二空间13的容积比为2-500∶1，进一步优选为10-200∶1。

在本发明的一种优选实施方式中，如图2所示，为了保证进入所述第一空间12中的反应物原料能够充分混合和反应，所述交换装置优选还包括搅拌器15，所述搅拌器可以为各种常规的搅拌器。

如图2所示，所述交换装置还可以包括加热装置16，所述加热装置16可以将所述容器1中的物料加热至适当的温度，所述温度可以根据原料和最终要制得的产品的不同而变化。所述加热装置16可以为本领域常规使用的各种加热装置，例如可以为加热套、加热棒，当所述加热装置为加热套时，所述加热套包覆在所述容器1的底部的外表面上；当所述加热装置为加热棒时，所述加热棒直接插入所述容器1中。

在本发明提供的所述离子交换反应设备中，如图2所示，优选还包括第一供料装置2，所述第一供料装置2对所述容器1的第一空间12供料。所述第一供料装置可以为一个，也可以为多个同时对所述第一空间12供料，通常情况下，所述第一供料装置2设置的个数可以为1-10个。所述第一供料装置2可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置，例如可以为供料泵、布料斗。

在本发明的更优选的实施方式中，如图3所示，本发明提供的所述离子交换反应设备还可以包括过滤装置3，所述过滤装置3接收来自所述容器1的物料，并对所述物料进行过滤。在本发明中，所述过滤装置3可以为本领域常规使用的各种过滤装置，例如可以为连续带式过滤机或板框过滤机，优选为能够实现连续过滤的连续带式过滤机。

在本发明的进一步优选的实施方式中，如图4所示，在所述离子交换反应设备中，所述交换装置和所述过滤装置3之间还可以设置有缓冲池4，所述缓冲池4通过所述开口14与所述第二空间13连通，并向所述过滤装置3供料。所述缓冲池4可以为设置有进料口和出料口的各种容器。所述缓冲池的存在，可以通过调节缓冲池的出料流量，从而使所述交换装置中得到的混合物以适当的流量进入后续的过滤装置3中。而且，在所述交换装置出现短暂的故障过程中，所述缓冲池4能够储存一定量的供给料，从而保证整个系统仍然能够连续运行。

如图4所示，所述交换装置的底部优选还设置有卸料口17，所述卸料口17通过管道18与所述缓冲池4连通，所述管道18上设置有阀门19。因此，当所述交换装置出现故障时，可以通过打开所述阀门19，使所述交换装置中的反应物原料通过所述卸料口17卸载到所述缓冲池4中。所述故障是指影响所述反应装置正常运行的各种事故，通常包括所述隔板11损坏、所述搅拌器15损坏和所述加热装置16损坏中的至少一种。在所述离子交换反应设备正常运行的情况下，所述阀门19通常处于关闭状态。

在本发明的最优选的实施方式中，在所述离子交换反应设备设置有所述缓冲池4的情况下，如图5所示，所述设备优选还包括第二供料装置5，所述第二装置5直接对所述缓冲池4供料。在本发明中，可以通过所述第二供料装置5向所述缓冲池4中加入添加剂，所述添加剂可以为能够促使来自所述容器1的混合接触后的浆液形成沉积的物质。所述添加剂的种类可以根据离子交换反应过程中的反应物的不同而不同。所述第二供料装置5可以为一个，也可以为多个同时对所述缓冲池4供料，通常情况下，所述第二供料装置5设置的个数可以为1-5个。所述第二供料装置5也可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置，例如可以为供料泵、布料斗。

本发明提供的所述离子交换反应设备能够用于各种分子筛的离子交换反应过程中，例如，可以用于各种Y型分子筛的离子交换反应过程中。

下面结合图5介绍本发明提供的离子交换反应设备的工作原理。

反应物原料通过第一供料装置2连续进入容器1的第一空间12中，在搅拌器15的搅拌下，所述反应物原料进行充分混合接触；同时，根据反应条件的需要，可以通过加热装置16将所述反应物原料加热至适当的温度。在所述隔板11的作用下，所述反应物原料从所述第一空间12进入，进行充分混合，充分混合后的物料可以通过所述隔板11的下端与所述容器1之间的空隙，从而进入第二空间13。在所述第二空间13中，所述混合后的物料需要上升至所述开口14，从而从所述开口14流出，因此，所述隔板11的存在能够延长所述物料在所述容器1内的停留时间，从而使所述物料在所述交换装置内能够进行充分反应。所述反应物料在所述交换装置中充分混合接触之后，得到混合浆液，所述混合浆液通过开口14流出，并进入缓冲池4；另外，可以通过第二供料装置5向所述缓冲池4中连续加入能够促使来自所述容器1中的混合浆料形成的沉积的添加剂，从而使所述混合浆料快速形成沉积。同时，通过控制所述缓冲池的出料口，使进入所述缓冲池4中的物料以适当的流量进入过滤装置3中进行过滤。另外，在所述交换装置出现故障的情况下，可以打开阀门19，使所述容器1中的物料经过卸料口17并通过所述管道18全部转移到所述缓冲池4中。

由此可见，本发明提供的所述离子交换反应设备能够实现以连续式的方式进行离子交换反应。

Claims (15)

1.一种离子交换反应设备，该设备包括交换装置，其特征在于，所述交换装置包括容器(1)和隔板(11)，所述隔板(11)将所述容器(1)分成第一空间(12)和第二空间(13)，所述第一空间(12)的容积大于所述第二空间(13)的容积；所述隔板(11)的下端与所述容器(1)的底部具有空隙，所述第一空间(12)和所述第二空间(13)通过所述空隙连通；所述容器(1)的侧壁上设置有开口(14)，所述开口(14)与所述第二空间(13)连通，且所述开口(14)的下沿高于所述隔板(11)的下端且低于所述隔板(11)的上端。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述隔板(11)的侧端与所述容器(1)的侧壁紧密接触。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开口(14)的下沿与所述隔板(11)的下端的垂直距离为所述隔板(11)总高度的20-95％。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述开口(14)的下沿与所述隔板(11)的下端的垂直距离为所述隔板(11)总高度的40-85％。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一空间(12)与所述第二空间(13)的容积比为2-500∶1。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一空间(12)与所述第二空间(13)的容积比为10-200∶1。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述交换装置还包括搅拌器(15)。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述交换装置还包括加热装置(16)。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括第一供料装置(2)，所述第一供料装置(2)对所述交换装置的第一空间(12)供料。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一供料装置(2)设置的个数为1-10。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的设备，其中，所述设备还包括过滤装置(3)，所述过滤装置(3)接收来自所述容器(1)的物料，并对所述物料进行过滤。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述过滤装置(3)为连续带式过滤机或板框过滤机。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，在所述交换装置和所述过滤装置(3)之间还设置有缓冲池(4)，所述缓冲池(4)通过所述开口(14)与所述第二空间(13)连通，并向所述过滤装置(3)供料。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述容器(1)的底部还设置有卸料口(17)，所述卸料口(17)通过管道(18)与所述缓冲池(4)连通，所述管道(18)上设置有阀门(19)。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备还设置有第二供料装置(5)，所述第二供料装置(5)对所述缓冲池(4)供料。

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