CN111450903A - 一种用于木糖生产的连续离子交换系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于木糖生产的连续离子交换系统，包括多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱、连接管路、自控阀和自动控制系统，连接管路包括离子排污总管、纯化水总管、再生剂总管、生产总管、精制总管和甜水总管，以及生产料串柱总管、精制料串柱总管、中转串柱管道和串柱管道，多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱分别组成顺序移动、循环运转的顶水组、精制组、生产组、顶糖组、反洗组、再生组和淋洗组，自动控制系统通过自控阀周期性地控制各组离子交换树脂柱间实现生产、精制、糖顶水、水顶糖、反洗、淋洗和再生过程。本发明还公开一种使用该系统的方法。本发明降低了再生剂和纯化水的消耗量，污水排放量少，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于离子交换处理技术领域，特别涉及一种用于木糖生产的连续离子交换系统及其使用方法。
背景技术
木糖是自然界中含量最丰富的五碳糖，以缩聚状态广泛地存在于自然界植物的半纤维素中。用酸或酶都可以使聚木糖降解获得木糖。我国北方的广大木糖生产企业主要以玉米芯为原料，生产方式有稀酸水解和酶法水解等，目前，普遍采用的方式是稀酸水解。作为天然产物，玉米芯在稀酸的催化作用下，其中的半纤维素首先水解，生成D-木糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等单糖。同时，生产过程中玉米芯夹带大量的无机盐、水解工序作为催化剂添加的无机酸、以及水解过程产生的非糖有机杂质，如色素、蛋白等物质都对木糖的结晶有重大影响。如果去除不到位，木糖结晶收率明显下降，甚至造成结晶失败。目前，木糖生产过程中脱盐脱酸工作主要依赖于离子交换，离子交换是木糖生产过程中非常重要的一个步骤，主要用途是提纯产品，脱除物料中的杂质，以达到纯化效果。常见的离子交换工艺为固定床离交脱盐工艺，人工操作误差大，很容易跑料，导致离交收率只有85%左右，且树脂利用率低、再生剂用量和纯化水用量都较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用模拟移动床进行自动化连续操作，并且再生剂消耗与水消耗低，污水排放量少，用于木糖生产的连续离子交换系统及其使用方法。
本发明是这样实现的，提供一种用于木糖生产的连续离子交换系统，包括多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱，以及相互连接管路和设置在连接管路上的自控阀，以及自动控制系统，所述连接管路包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的进料端的进料端离子排污总管、纯化水总管、再生剂总管、生产进料总管和精制进料总管，所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的出料端的甜水总管、出料端排污总管、生产出料总管、精制出料总管，所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱之间的生产料串柱总管和精制料串柱总管，所述连接管路还包括设置在阳离子交换树脂柱的生产出料总管与阴离子交换树脂柱的精制进料总管之间的中转串柱管道，所述连接管路还包括设置在相邻的阳离子交换树脂柱和相邻的阴离子交换树脂柱之间的串柱管道，所述生产料串柱总管将阴离子交换树脂柱出料端的生产出料总管与阳离子交换树脂柱进料端的生产进料总管串柱连通，所述精制料串柱总管将阴离子交换树脂柱出料端的精制出料总管与阳离子交换树脂柱进料端的精制进料总管串柱连通，所述串柱管道分别将前一阳离子交换树脂柱和前一阴离子交换树脂柱的进料口分别对应地与下一阳离子交换树脂柱和下一阴离子交换树脂柱的出料口连通；所述多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱分别组成顺序移动、循环运转的顶水组、精制组、生产组、顶糖组、反洗组、淋洗组和再生组，所述自动控制系统通过自控阀周期性地控制各组离子交换树脂柱间实现生产、精制、糖顶水、水顶糖、反洗、淋洗和再生过程。
进一步地，在中转串柱管道上分别设置中转罐和中转泵，阴离子交换树脂柱的生产进料总管外接待离子交换处理的木糖脱色液，阳离子交换树脂柱的精制出料总管外接收集罐以收集已离子交换处理的木糖液，阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的纯化水总管分别外接纯化水，阳离子交换树脂柱的再生剂总管外接阳离子再生剂，阴离子交换树脂柱的再生剂总管外接阴离子再生剂。
进一步地，所述连续离子交换系统分别包括十六个阳离子交换树脂柱和十六个阴离子交换树脂柱，其中，顶水组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，精制组分别包括相邻的第一级精制组和第二级精制组，第一级精制组和第二级精制组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，生产组分别包括相邻的第一级生产组、第二级生产组和第三级生产组，第一级生产组、第二级生产组和第三级生产组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，顶糖组分别包括第一级顶糖柱、第二顶糖柱和第三顶糖柱，第一级顶糖柱、第二顶糖柱和第三顶糖柱分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，反洗组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，再生组分别包括相邻的第一级再生组、第二级再生组和第三级再生组，第一级再生组、第二级再生组和第三级再生组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，淋洗组分别包括相邻的第一级淋洗组、第二级淋洗组、第三级淋洗组以及相邻的再生组，第一级淋洗组、第二级淋洗组和第三级淋洗组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱。
进一步地，所述自动控制系统还包括传感器，传感器通过PLC程序控制自控阀的开闭。
本发明是这样实现的，提供一种木糖连续离子交换方法，其使用了如前所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，该木糖连续离子交换方法包括如下处理过程：
（1）生产和精制过程，包括如下步骤：待离子交换处理的木糖脱色液通过阴离子交换树脂柱的生产进料总管进入阴离子交换树脂柱的生产组，然后再依次经过阴离子交换树脂柱的生产出料总管、生产料串柱总管后进入阳离子交换树脂柱的生产进料总管，再依次经过阳离子交换树脂柱的生产组、阳离子交换树脂柱的生产出料总管、中转串柱管道后进入阴离子交换树脂柱的精制进料总管，再依次经过阴离子交换树脂柱的精制组、阴离子交换树脂柱的精制出料总管、精制料串柱总管后进入阳离子交换树脂柱的精制进料总管，再依次经过阳离子交换树脂柱的精制组和阳离子交换树脂柱的精制出料总管，完成对待离子交换处理的木糖脱色液的生产和精制过程；
（2）淋洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的淋洗过程和阳离子交换树脂柱的淋洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管进入阴离子交换树脂柱的淋洗组，纯化水对该淋洗组的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阴离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；阳离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管进入阳离子交换树脂柱的淋洗组，纯化水对该淋洗组的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阳离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；
（3）再生过程分别包括阴离子交换树脂柱的再生过程和阳离子交换树脂柱的再生过程，其中，阴离子交换树脂柱的再生过程在阴离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阴离子交换树脂柱的再生剂总管进入阴离子交换树脂柱的再生组，被再生剂顶出的污水进入阴离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；阳离子交换树脂柱的再生过程在阳离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阳离子交换树脂柱的再生剂总管进入阳离子交换树脂柱的再生组，被再生剂顶出的污水进入阳离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用。
进一步地，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（4）糖顶水过程分别包括阴离子交换树脂柱的糖顶水过程和阳离子交换树脂柱的糖顶水过程，其中，阴离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阴离子交换树脂柱的精制组处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道进入阴离子交换树脂柱顶水组的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在阴离子交换树脂柱顶水组中的淋洗水顶出回收他用；阳离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阳离子交换树脂柱的精制组处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道进入阳离子交换树脂柱顶水组的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在阳离子交换树脂柱顶水组中的淋洗水顶出回收他用。
进一步地，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（5）水顶糖过程分别包括阴离子交换树脂柱的水顶糖过程和阳离子交换树脂柱的水顶糖过程，其中，阴离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管进入阴离子交换树脂柱的顶糖组，再进入阴离子交换树脂柱的甜水总管，被纯化水顶出的木糖甜水他用；阳离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管进入阳离子交换树脂柱的顶糖组，再进入阳离子交换树脂柱的甜水总管，被纯化水顶出的木糖甜水他用。
进一步地，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（6）反洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的反洗过程和阳离子交换树脂柱的反洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管和设置在阴离子交换树脂柱顶糖组进料端的串柱管道反向进入阴离子交换树脂柱的反洗组，纯化水对阴离子交换树脂柱反洗组内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阴离子交换树脂柱的进料端排污总管排除回收；阳离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管和设置在阳离子交换树脂柱顶糖组进料端的串柱管道反向进入阳离子交换树脂柱的反洗组，纯化水对阳离子交换树脂柱反洗组内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阳离子交换树脂柱的进料端排污总管排除回收。
进一步地，在生产和精制过程中，待离子交换处理的木糖脱色液的折光8%，透光60%，电导率8000μs/cm，经过离子交换处理后的木糖液出料折光6.8%，透光90%，电导率700μs/cm。
进一步地，在再生过程中，再生剂使用3%盐酸溶液和3%氢氧化钠溶液。
与现有技术相比，本发明的用于木糖生产的连续离子交换系统及其使用方法，用于木糖生产的连续离子交换系统包括多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱、连接管路、自控阀和自动控制系统，连接管路包括离子排污总管、纯化水总管、再生剂总管、生产总管、精制总管和甜水总管，以及生产料串柱总管、精制料串柱总管、中转串柱管道和串柱管道，多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱分别组成顺序移动、循环运转的顶水组、精制组、生产组、顶糖组、反洗组、再生组和淋洗组，自动控制系统通过自控阀周期性地控制各组离子交换树脂柱间实现生产、精制、糖顶水、水顶糖、反洗、淋洗和再生过程。本发明减少再生化学试剂用量，降低纯化水消耗，降低生产成本，减少污水排放量，减轻环保压力，提高离子交换效率，实现自动化连续操作，减少人员工作强度，提高产品稳定性，提高产品收率。
附图说明
图1为本发明的用于木糖生产的连续离子交换系统一较佳实施例的结构原理示意图；
图2为图1中其中一种运行状态的结构原理示意图；
图3为图2的下一运行状态的结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1所示，本发明用于木糖生产的连续离子交换系统的较佳实施例，包括多个阳离子交换树脂柱C和多个阴离子交换树脂柱A，以及相互连接管路和设置在连接管路上的自控阀（图中未示出），以及自动控制系统（图中未示出）。所述自动控制系统还包括传感器（图中未示出），传感器通过PLC程序控制自控阀的开闭。
图中所述连续离子交换系统分别包括十六个阳离子交换树脂柱A1~A16和十六个阴离子交换树脂柱C1~C16。
所述连接管路包括分别设置在阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A的进料端（上端）的进料端离子排污总管1、纯化水总管2、再生剂总管3、生产进料总管4和精制进料总管5。所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A的出料端（下端）的甜水总管6、出料端排污总管7、生产出料总管8、精制出料总管9。所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A之间的生产料串柱总管10和精制料串柱总管11。所述连接管路还包括设置在阳离子交换树脂柱C的生产出料总管8与阴离子交换树脂柱A的精制进料总管5之间的中转串柱管道12。所述连接管路还包括设置在相邻的阳离子交换树脂柱C和相邻的阴离子交换树脂柱A之间的串柱管道13。
所述生产料串柱总管10将阴离子交换树脂柱A出料端的生产出料总管8与阳离子交换树脂柱C进料端的生产进料总管4串柱连通，所述精制料串柱总管11将阴离子交换树脂柱A出料端的精制出料总管9与阳离子交换树脂柱C进料端的精制进料总管5串柱连通。所述串柱管道13分别将前一阳离子交换树脂柱C和前一阴离子交换树脂柱A的进料口分别对应地与下一阳离子交换树脂柱C和下一阴离子交换树脂柱A的出料口连通。
请同时参照图1和图2所示，图中的箭头所示为系统连接管路内各种液体物料的流向。所述多个阳离子交换树脂柱C和多个阴离子交换树脂柱A分别组成顺序移动、循环运转的顶水组B1、精制组B2、生产组B3、顶糖组B4、反洗组B5、淋洗组B6和再生组B7共七组离子交换树脂柱。所述自动控制系统通过自控阀周期性地控制各组离子交换树脂柱间实现生产、精制、糖顶水、水顶糖、反洗、淋洗和再生共七个过程，其中，再生过程设置在淋洗过程之后进行，其他过程同步进行。所述阳离子交换树脂柱C的生产组B3通过生产料串柱总管10与阴离子交换树脂柱A的生产组B3连通，所述阳离子交换树脂柱C的精制组B2通过精制料串柱总管11与阴离子交换树脂柱A的精制组B2连通。
请参照图2所示，顶水组B1分别包括一个阳离子交换树脂柱C1和一个阴离子交换树脂柱A1。精制组B2分别包括相邻的第一级精制组B21和第二级精制组B22，第一级精制组B21分别包括一个阳离子交换树脂柱C2和一个阴离子交换树脂柱A2，第二级精制组B22分别包括一个阳离子交换树脂柱C3和一个阴离子交换树脂柱A3。生产组B3分别包括相邻的第一级生产组B31、第二级生产组B32和第三级生产组B33，第一级生产组B31分别包括一个阳离子交换树脂柱C4和一个阴离子交换树脂柱A4，第二级生产组B32分别包括一个阳离子交换树脂柱C5和一个阴离子交换树脂柱A5，第三级生产组B33分别包括一个阳离子交换树脂柱C6和一个阴离子交换树脂柱A6。顶糖组B4分别包括第一级顶糖柱B41、第二顶糖柱B42和第三顶糖柱B43，第一级顶糖柱B41分别包括一个阳离子交换树脂柱C7和一个阴离子交换树脂柱A7，第二顶糖柱B42分别包括一个阳离子交换树脂柱C8和一个阴离子交换树脂柱A8，第三顶糖柱B43分别包括一个阳离子交换树脂柱C9和一个阴离子交换树脂柱A9。反洗组B5分别包括一个阳离子交换树脂柱C10和一个阴离子交换树脂柱A10。
请参照图2所示，再生组B7分别包括相邻的第一级再生组B71、第二级再生组B72和第三级再生组73，第一级再生组B71分别包括一个阳离子交换树脂柱C11和一个阴离子交换树脂柱A11，第二级再生组B72分别包括一个阳离子交换树脂柱C12和一个阴离子交换树脂柱A12，第三级再生组B73分别包括一个阳离子交换树脂柱C13和一个阴离子交换树脂柱A13。淋洗组B6分别包括相邻的第一级淋洗组B61、第二级淋洗组B62、第三级淋洗组B63以及相邻的再生组B7，第一级淋洗组B61分别包括一个阳离子交换树脂柱C14和一个阴离子交换树脂柱A14，第二级淋洗组B62包括一个阳离子交换树脂柱C15和一个阴离子交换树脂柱A15，第三级淋洗组B63包括一个阳离子交换树脂柱C16和一个阴离子交换树脂柱A16。
请再参考图1所示，在中转串柱管道12上分别设置中转罐14和中转泵15，中转罐14收集储存阳离子交换树脂柱C的生产出料总管8的生产物料，中转泵15将存储在中转罐14的生产物料输送到精制进料总管5。阴离子交换树脂柱A的生产进料总管4外接待离子交换处理的木糖脱色液。阳离子交换树脂柱C的精制出料总管9外接收集罐16以收集已离子交换处理的木糖液。阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A的纯化水总管2分别外接纯化水。阳离子交换树脂柱C的再生剂总管3外接阳离子再生剂，阴离子交换树脂柱A的再生剂总管3外接阴离子再生剂。
在所述阳离子交换树脂柱C内分别装填凝胶型强酸阳离子交换树脂、凝胶型弱酸阳离子交换树脂、大孔强酸阳离子交换树脂、大孔弱酸阳离子交换树脂中任意一种，在所述阴离子交换树脂柱A内分别装填大孔型弱碱阴离子交换树脂、凝胶型弱酸阴离子交换树脂、大孔强酸阴离子交换树脂、大孔弱酸阴离子交换树脂中任意一种，对应地，所述阳离子再生剂为酸再生剂，所述阴离子再生剂为碱再生剂。
在纯化水总管2、再生剂总管3和生产进料总管4上还分别设置计量泵，木糖液进料、进再生剂以及进纯化水等都由计量泵完成，通过计量泵控制木糖料液、再生剂以及纯化水的体积。依据PLC程序自动控制自控阀及计量泵的开关时间与顺序，来使各离子交换树脂柱与各液体总管相互连接，使各种物料如木糖料液、再生剂、纯化水等连续通过各个液体总管上的自控阀流经各个离子交换树脂柱，循环地改变液流进出口位置，模拟移动床进行连续离子交换，最终达到木糖提纯的效果。
请再同时参照图2和图3所示，本发明还公开一种木糖连续离子交换方法，其使用了如前所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，该木糖连续离子交换方法包括如下处理过程：
步骤一、生产和精制过程，包括如下步骤：待离子交换处理的木糖脱色液通过阴离子交换树脂柱A的生产进料总管4进入阴离子交换树脂柱A的生产组B3，然后再依次经过阴离子交换树脂柱A的生产出料总管8、生产料串柱总管10后进入阳离子交换树脂柱C的生产进料总管4，再依次经过阳离子交换树脂柱C的生产组B3、阳离子交换树脂柱C的生产出料总管8、中转串柱管道12后进入阴离子交换树脂柱A的精制进料总管5，再依次经过阴离子交换树脂柱A的精制组B2、阴离子交换树脂柱A的精制出料总管9、精制料串柱总管11后进入阳离子交换树脂柱C的精制进料总管5，再依次经过阳离子交换树脂柱C的精制组B2和阳离子交换树脂柱C的精制出料总管9，完成对待离子交换处理的木糖脱色液的生产和精制过程。
步骤二、糖顶水过程分别包括阴离子交换树脂柱的糖顶水过程和阳离子交换树脂柱的糖顶水过程，其中，阴离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阴离子交换树脂柱A的精制组B2处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道13进入阴离子交换树脂柱A顶水组B1的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在该顶水组B1中的淋洗水顶出回收他用；阳离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阳离子交换树脂柱C的精制组B2处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道13进入阳离子交换树脂柱C顶水组B1的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在该顶水组B1中的淋洗水顶出回收他用。
步骤三、水顶糖过程分别包括阴离子交换树脂柱的水顶糖过程和阳离子交换树脂柱的水顶糖过程，其中，阴离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱A的纯化水总管2进入阴离子交换树脂柱A的顶糖组B4，再进入阴离子交换树脂柱A的甜水总管6，被纯化水顶出的木糖甜水回收他用；阳离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱C的纯化水总管2进入阳离子交换树脂柱C的顶糖组B4，再进入阳离子交换树脂柱C的甜水总管6，被纯化水顶出的木糖甜水回收他用。
步骤四、反洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的反洗过程和阳离子交换树脂柱的反洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱A的纯化水总管2和设置在阴离子交换树脂柱顶糖组B4进料端的串柱管道13反向进入阴离子交换树脂柱A的反洗组B5，纯化水对阴离子交换树脂柱反洗组B5内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阴离子交换树脂柱A的进料端排污总管1排除回收；阳离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱C的纯化水总管2和设置在阳离子交换树脂柱顶糖组B4进料端的串柱管道13反向进入阳离子交换树脂柱C的反洗组B5，纯化水对阳离子交换树脂柱反洗组B5内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阳离子交换树脂柱C的进料端排污总管1排除回收。
步骤五、淋洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的淋洗过程和阳离子交换树脂柱的淋洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱A的纯化水总管2进入阴离子交换树脂柱A的淋洗组B6，纯化水对该淋洗组B6的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阴离子交换树脂柱A的出料端排污总管7后回收他用；阳离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱C的纯化水总管2进入阳离子交换树脂柱C的淋洗组B6，纯化水对该淋洗组B6的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阳离子交换树脂柱C的出料端排污总管7后回收他用。
步骤六、再生过程分别包括阴离子交换树脂柱的再生过程和阳离子交换树脂柱的再生过程，其中，阴离子交换树脂柱的再生过程在阴离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阴离子交换树脂柱A的再生剂总管3进入阴离子交换树脂柱A的再生组B7，被再生剂顶出的污水进入阴离子交换树脂柱A的出料端排污总管7后回收他用；阳离子交换树脂柱的再生过程在阳离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阳离子交换树脂柱C的再生剂总管3进入阳离子交换树脂柱C的再生组B7，被再生剂顶出的污水进入阳离子交换树脂柱C的出料端排污总管7后回收他用。
其中，每组内的多个阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A分别通过串柱管道13相互连通。所述阳离子交换树脂柱C和阴离子交换树脂柱A的顶水组B1、精制组B2、生产组B3、顶糖组B4、反洗组B5、淋洗组B6和再生组B7分别顺序移动，每次移动一个离子交换树脂柱，如图3所示，如此循环自动连续运转。
其中，步骤一生产和精制过程、步骤二糖顶水过程、步骤三水顶糖过程、步骤四反洗过程和步骤五淋洗过程同时进行，而步骤六再生过程是在步骤五淋洗过程完成后再进行。
当过料体积达到系统的设定值后，系统将自动切换所有树脂柱与各总管相互连接的自控阀，改变液流进出口位置，将再生洗好的待用柱切入精制状态，同时失效的树脂柱切出生产状态进而淋洗再生，使料液循环不间断地在各个离子交换树脂柱内进行过料，通过各种物料如料液、再生剂、纯化水等与树脂柱相通的进出口位置全部上移（如图2向左）一个离子交换树脂柱，最终所有离子交换树脂柱全部切换一次状态，如图3所示。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的木糖连续离子交换方法。
实施例1、脱色液的生产和精制
请再参照图2所示，待离子交换处理的木糖脱色液的折光8%，透光60%，电导率8000μs/cm。
两组离子交换树脂分别为大孔强酸阳离子交换树脂和大孔弱碱阴离子交换树脂，进料流量控制为5m3/h，料液流经方向为阴柱生产3（A6）→阴柱生产2（A5）→阴柱生产1（A4）→阳柱生产3（C6）→阳柱生产2（C5）→阳柱生产1（C4）→中转罐→阴柱精制2（A3）→阴柱精制1（A2）→阳柱精制2（C3）→阳柱精制1（C2）→收集罐。最终经过离子交换处理后的木糖液出料折光6.8%，透光90%，电导率700μs/cm。
木糖出料浓度对后续蒸发量的影响：
木糖原液的浓度为8%，采用本发明的木糖连续离子交换方法处理后离交木糖出料液的平均浓度为6.8%，而使用现有的固定床离交方法处理后的木糖出料液浓度平均5%，因为后工序都要浓缩到25%，所以两种离交方式处理1m³的木糖原液，后道工序的蒸发量差异为：
（（1×8%）÷5%）—（（1×8%）÷6.8%）=1.6—1.18=0.42吨；
按五效蒸发器的浓缩一吨水，消耗0.25吨蒸汽算，可节约蒸汽：
0.42×0.25=0.105吨。
因此，本发明的木糖连续离子交换方法可以比现有的固定床离交方法节省蒸汽，降低能耗和生产成本。
实施例2、离子交换柱的再生过程
首先向处于反洗阶段的树脂柱中通入水，对已经使用过的树脂进行反冲以除去悬浮杂质。同时纯化水由淋洗3（A16/C16）→淋洗2（A15/C15）→淋洗1（A14/C14）→再生3（A13/C13）→再生2（A12/C12）→再生1（A11/C11）的顺序串柱进行清洗，由于清洗在串柱运行，所以清洗水中再生剂的浓度会逐渐最高，是对柱子中原有的再生剂重复利用。待淋洗3（A16/C16）柱子清洗完毕后，再生剂由再生3（A13/C13）→再生2（A12/C12）→再生1（A11/C11）的顺序串柱进行再生。在再生过程中，再生剂使用3%盐酸溶液和3%氢氧化钠溶液。
折算每处理1m³料液再生时需要消耗酸、碱溶液的数量：
从上表可以看出，使用本发明的连续离交方法处理后，稀酸、稀碱和水的用量都分别有不同程度的降低，与现有的固定床处理方式相比，降耗比降低效果明显。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于木糖生产的连续离子交换系统，其特征在于，包括多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱，以及相互连接管路和设置在连接管路上的自控阀，以及自动控制系统，所述连接管路包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的进料端的进料端离子排污总管、纯化水总管、再生剂总管、生产进料总管和精制进料总管，所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的出料端的甜水总管、出料端排污总管、生产出料总管、精制出料总管，所述连接管路还包括分别设置在阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱之间的生产料串柱总管和精制料串柱总管，所述连接管路还包括设置在阳离子交换树脂柱的生产出料总管与阴离子交换树脂柱的精制进料总管之间的中转串柱管道，所述连接管路还包括设置在相邻的阳离子交换树脂柱和相邻的阴离子交换树脂柱之间的串柱管道，所述生产料串柱总管将阴离子交换树脂柱出料端的生产出料总管与阳离子交换树脂柱进料端的生产进料总管串柱连通，所述精制料串柱总管将阴离子交换树脂柱出料端的精制出料总管与阳离子交换树脂柱进料端的精制进料总管串柱连通，所述串柱管道分别将前一阳离子交换树脂柱和前一阴离子交换树脂柱的进料口分别对应地与下一阳离子交换树脂柱和下一阴离子交换树脂柱的出料口连通；所述多个阳离子交换树脂柱和多个阴离子交换树脂柱分别组成顺序移动、循环运转的顶水组、精制组、生产组、顶糖组、反洗组、淋洗组和再生组，所述自动控制系统通过自控阀周期性地控制各组离子交换树脂柱间实现生产、精制、糖顶水、水顶糖、反洗、淋洗和再生过程。
2.如权利要求1所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，其特征在于，在中转串柱管道上分别设置中转罐和中转泵，阴离子交换树脂柱的生产进料总管外接待离子交换处理的木糖脱色液，阳离子交换树脂柱的精制出料总管外接收集罐以收集已离子交换处理的木糖液，阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱的纯化水总管分别外接纯化水，阳离子交换树脂柱的再生剂总管外接阳离子再生剂，阴离子交换树脂柱的再生剂总管外接阴离子再生剂。
3.如权利要求1所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，其特征在于，所述连续离子交换系统分别包括十六个阳离子交换树脂柱和十六个阴离子交换树脂柱，其中，顶水组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，精制组分别包括相邻的第一级精制组和第二级精制组，第一级精制组和第二级精制组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，生产组分别包括相邻的第一级生产组、第二级生产组和第三级生产组，第一级生产组、第二级生产组和第三级生产组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，顶糖组分别包括第一级顶糖柱、第二顶糖柱和第三顶糖柱，第一级顶糖柱、第二顶糖柱和第三顶糖柱分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，反洗组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，再生组分别包括相邻的第一级再生组、第二级再生组和第三级再生组，第一级再生组、第二级再生组和第三级再生组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱，淋洗组分别包括相邻的第一级淋洗组、第二级淋洗组、第三级淋洗组以及相邻的再生组，第一级淋洗组、第二级淋洗组和第三级淋洗组分别包括一个阳离子交换树脂柱和一个阴离子交换树脂柱。
4.如权利要求1所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括传感器，传感器通过PLC程序控制自控阀的开闭。
5.一种木糖连续离子交换方法，其特征在于，其使用了如权利要求1至4中任意一项所述的用于木糖生产的连续离子交换系统，该木糖连续离子交换方法包括如下处理过程：
（1）生产和精制过程，包括如下步骤：待离子交换处理的木糖脱色液通过阴离子交换树脂柱的生产进料总管进入阴离子交换树脂柱的生产组，然后再依次经过阴离子交换树脂柱的生产出料总管、生产料串柱总管后进入阳离子交换树脂柱的生产进料总管，再依次经过阳离子交换树脂柱的生产组、阳离子交换树脂柱的生产出料总管、中转串柱管道后进入阴离子交换树脂柱的精制进料总管，再依次经过阴离子交换树脂柱的精制组、阴离子交换树脂柱的精制出料总管、精制料串柱总管后进入阳离子交换树脂柱的精制进料总管，再依次经过阳离子交换树脂柱的精制组和阳离子交换树脂柱的精制出料总管，完成对待离子交换处理的木糖脱色液的生产和精制过程；
（2）淋洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的淋洗过程和阳离子交换树脂柱的淋洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管进入阴离子交换树脂柱的淋洗组，纯化水对该淋洗组的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阴离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；阳离子交换树脂柱的淋洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管进入阳离子交换树脂柱的淋洗组，纯化水对该淋洗组的离子交换树脂进行淋洗，淋洗水经过阳离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；
（3）再生过程分别包括阴离子交换树脂柱的再生过程和阳离子交换树脂柱的再生过程，其中，阴离子交换树脂柱的再生过程在阴离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阴离子交换树脂柱的再生剂总管进入阴离子交换树脂柱的再生组，被再生剂顶出的污水进入阴离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用；阳离子交换树脂柱的再生过程在阳离子交换树脂柱的淋洗过程之后进行，其包括如下步骤：外部再生剂通过阳离子交换树脂柱的再生剂总管进入阳离子交换树脂柱的再生组，被再生剂顶出的污水进入阳离子交换树脂柱的出料端排污总管后回收他用。
6.如权利要求5所述的木糖连续离子交换方法，其特征在于，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（4）糖顶水过程分别包括阴离子交换树脂柱的糖顶水过程和阳离子交换树脂柱的糖顶水过程，其中，阴离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阴离子交换树脂柱的精制组处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道进入阴离子交换树脂柱顶水组的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在阴离子交换树脂柱顶水组中的淋洗水顶出回收他用；阳离子交换树脂柱的糖顶水过程包括如下步骤：阳离子交换树脂柱的精制组处理后的木糖糖液通过设置在其出料端的串柱管道进入阳离子交换树脂柱顶水组的进料端中，木糖糖液将淋洗过程中滞留在阳离子交换树脂柱顶水组中的淋洗水顶出回收他用。
7.如权利要求5所述的木糖连续离子交换方法，其特征在于，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（5）水顶糖过程分别包括阴离子交换树脂柱的水顶糖过程和阳离子交换树脂柱的水顶糖过程，其中，阴离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管进入阴离子交换树脂柱的顶糖组，再进入阴离子交换树脂柱的甜水总管，被纯化水顶出的木糖甜水他用；阳离子交换树脂柱的水顶糖过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管进入阳离子交换树脂柱的顶糖组，再进入阳离子交换树脂柱的甜水总管，被纯化水顶出的木糖甜水他用。
8.如权利要求5所述的木糖连续离子交换方法，其特征在于，所述木糖连续离子交换方法还包括如下处理过程：
（6）反洗过程分别包括阴离子交换树脂柱的反洗过程和阳离子交换树脂柱的反洗过程，其中，阴离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阴离子交换树脂柱的纯化水总管和设置在阴离子交换树脂柱顶糖组进料端的串柱管道反向进入阴离子交换树脂柱的反洗组，纯化水对阴离子交换树脂柱反洗组内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阴离子交换树脂柱的进料端排污总管排除回收；阳离子交换树脂柱的反洗过程包括如下步骤：外部纯化水通过阳离子交换树脂柱的纯化水总管和设置在阳离子交换树脂柱顶糖组进料端的串柱管道反向进入阳离子交换树脂柱的反洗组，纯化水对阳离子交换树脂柱反洗组内的离子交换树脂进行反洗，反洗后的污水通过阳离子交换树脂柱的进料端排污总管排除回收。
9.如权利要求5所述的木糖连续离子交换方法，其特征在于，在生产和精制过程中，待离子交换处理的木糖脱色液的折光8%，透光60%，电导率8000μs/cm，经过离子交换处理后的木糖液出料折光6.8%，透光90%，电导率700μs/cm。
10.如权利要求5所述的木糖连续离子交换方法，其特征在于，在再生过程中，再生剂使用3%盐酸溶液和3%氢氧化钠溶液。
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