CN111659335A

CN111659335A - 一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备及工艺

Info

Publication number: CN111659335A
Application number: CN202010543109.5A
Authority: CN
Inventors: 伊国英; 帅新远; 谭志龙; 崔玲敏; 邓承毅
Original assignee: Zhejiang Pu Resin Co ltd
Current assignee: Zhejiang Pu Resin Co ltd
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2020-09-15

Abstract

本发明公开了一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备及工艺，属于阳离子交换树脂领域，一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，包括磺化釜、稀释釜、转型釜、蒸煮釜、水洗釜以及回收单元；包括磺化釜、稀释釜、转型釜、蒸煮釜、水洗釜以及回收单元；本方案设置回收单元，在二氯乙烷参与溶胀时，由于二氯乙烷的沸点较低，只有83.5℃，升温过程中二氯乙烷会蒸发从磺化釜上方排出，进入二氯乙烷接受槽，再进入二氯乙烷稳定槽内降温稳压，最后通过分水罐分离出纯度较高的二氯乙烷，排至二氯乙烷中间槽回收，同时，还通过蒸煮釜，进一步采用蒸汽法将树脂内的二氯乙烷去除，二氯乙烷的回收率较高，不易造成浪费。

Description

一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备及工艺

技术领域

本发明涉及阳离子交换树脂领域，更具体地说，涉及一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备及工艺。

背景技术

离子交换树脂是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。

离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。

目前，采用浓硫酸和白球生产阳离子树脂时，由于在反应进行前通常会加入二氯乙烷作为溶胀剂进行溶胀，在阳树脂制成后，二氯乙烷容易造成浪费。

发明内容

1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备及工艺，它通过设置回收单元，在二氯乙烷参与溶胀时，由于二氯乙烷的沸点较低，只有 83.5℃，升温过程中二氯乙烷会蒸发从磺化釜上方排出，进入二氯乙烷接受槽，再进入二氯乙烷稳定槽内降温稳压，最后通过分水罐分离出纯度较高的二氯乙烷，排至二氯乙烷中间槽回收，同时，还通过蒸煮釜，进一步采用蒸汽法将树脂内的二氯乙烷去除，二氯乙烷的回收率较高，不易造成浪费。

2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，包括磺化釜、稀释釜、转型釜、蒸煮釜、水洗釜以及回收单元；

包括磺化釜、稀释釜、转型釜、蒸煮釜、水洗釜以及回收单元；磺化釜上端的排气端与回收单元连接，回收单元用于将磺化反应过程中蒸出的二氯乙烷收集，磺化釜下端的出料端与稀释釜的进料端连通；稀释釜的出料端与转型釜的进料端连通，稀释釜的出料端还连接有多个

硫酸套槽；

转型釜的进料端连接有液碱高位槽，以便于液碱向转型釜内的输入；在转型釜的出料端与蒸煮釜的进料端之间连接有树脂中转泵，用于将转型釜内的树脂输送至蒸煮釜内；蒸煮釜的出料端与水洗釜的进料端连通，水洗釜的出料端连通有仓库包装槽，仓库包装槽用于树脂的包装。进一步的，所述回收单元包括依次连通的二氯乙烷接受槽、二氯乙烷稳定罐和二氯乙烷中间槽，其中二氯乙烷接受槽与磺化釜的上部排气端连通。进一步的，所述二氯乙烷稳定罐和二氯乙烷中间槽之间还连通有分水罐，分水罐将二氯乙烷气体内含有的其他杂质分离出，使收集的二氯乙烷质量更高，以便于下次使用。

一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，包括以下步骤：步骤一：磺化釜内，加入二氯乙烷、白球以及过量 93%浓硫酸，升温至70-110℃，反应 3-5 小时，磺化反应中蒸出的气体排至回收单元，对二氯乙烷进行回收；

步骤二：反应后的物料导入稀释釜，首先将釜内的浓硫酸部分导入其中一硫酸套槽，然后稀释釜内加蒸馏水缓慢搅拌将浓硫酸稀释至 60%，继续将稀释后的浓硫酸部分导入另一硫酸套槽，加蒸馏水缓慢搅拌将浓硫酸稀释至 40%，以此类推稀释至20%、10%，直至到1%后再将物料导入转型釜内，具体的硫酸稀释浓度可以根据实际进行调整，比如可以按70%、50%、30%、10%、 1%进行递减稀释；

步骤三：至转型釜内后，利用液碱高位槽输入碱慢慢搅拌中和，中和后通过树脂中转泵将树脂导入蒸煮釜，采用蒸汽法去除树脂中残存的二氯乙烷；

步骤四：3-6 小时后，将树脂导入水洗釜内对树脂进行水冲洗，然后压出水分，对树脂进行成品包装。

进一步的，步骤一所述磺化釜内先加入二氯乙烷和白球搅拌溶胀 10-30 分钟后再放入浓硫酸。

进一步的，步骤一所述磺化釜升温至 110℃。

进一步的，步骤二整个所述稀释的过程中控制温度不高于 35℃。

进一步的，步骤三所述碱为氢氧化钠。

3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：

一、本方案设置回收单元，在二氯乙烷参与溶胀时，由于二氯乙烷的沸点较低，只有83.5℃，升温过程中二氯乙烷会蒸发从磺化釜上方排出，进入二氯乙烷接受槽，再进入二氯乙烷稳定槽内降温稳压，最后通过分水罐分离出纯度较高的二氯乙烷，排至二氯乙烷中间槽回收，同时，还通过蒸煮釜，进一步采用蒸汽法将树脂内的二氯乙烷去除，二氯乙烷的回收率较高，不易造成浪费。

二、对浓硫酸采用逐步稀释的方式，控制温度不高于35℃，使树脂不易因浓硫酸稀释过快温度过高而破裂，同时得到不同浓度的硫酸，这些硫酸可以重新配制成高浓度进行外售或再次使用，不易造成浪费。

附图说明

图 1 为本发明的设备连接结构示意图；

图 2 为本发明的工艺流程图；

图中标号说明：

1 磺化釜、2 稀释釜、3 转型釜、4 蒸煮釜、5 水洗釜、6 树脂中转泵、7 仓库包装槽、8回收单元、81 二氯乙烷接受槽、82 二氯乙烷稳定罐、83 二氯乙烷中间槽、84 分水罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

实施例 1：

请参阅图 1，一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，包括磺化釜 1、稀释釜 2、转型釜 3、蒸煮釜 4、水洗釜 5 以及回收单元 8；磺化釜 1、稀释釜 2、转型釜 3、蒸煮釜 4 和水洗釜 5 依次连通，磺化釜 1、稀释釜 2、转型釜 3、蒸煮釜 4 和水洗釜 5 的上端均具有数量至少一个进料端，下端均具有数量至少一个进料端，其中磺化釜 1 和蒸煮釜 4 上端还设有排气端，从排气端排出的气体通入回收单元 8，进行二氯乙烷的回收，整个流程采用气控阀来控制启闭通断。

磺化釜 1 上部的进料端，便于白球、二氯乙烷和浓硫酸的进入，磺化釜 1上部的排气端与回收单元 8 连接，打开排气端可将磺化反应过程中蒸出的气体排出，回收单元 8接收气体，使其稳定后再将其中的二氯乙烷分离出保存；

磺化釜 1 下部的出料端用于排料；

稀释釜 2 上部的进料端接收磺化釜 1 反应后的物料，由于进入稀释釜 2 内的硫酸浓度较高，一次性加水稀释至 1%会放热过快导致树脂的破损，因而需要对高浓度硫酸分批次稀释，首先将浓硫酸部分排出至其中一硫酸套槽 9，排至硫酸套槽 9 内的硫酸既可以配制成合适的浓度外售，也可以再次套用，而部分余留在稀释釜 2 内的硫酸可加入蒸馏水进行稀释，采用浓度逐步递减方式，第一次加蒸馏水将浓硫酸稀释至 60%，接着排出部分60%浓度硫酸至另一硫酸套槽 9 内存储，再对余留在稀释釜内的 60%浓度硫酸进行稀释，以此类推，稀释至 40%，20%，直至 1%后通过稀释釜 2 下部的进料端导入转型釜 3。

转型釜 3 的一进料端接收从稀释釜 2 内导出的液体，转型釜 3 的另一进料端连接有液碱高位槽 10，以便于液碱向转型釜 3 内的输入；本发明采用氢氧化钠中和。

在蒸煮釜 4 的上部进料端与转型釜 3 下部的出料端之间连接有树脂中转泵 6，树脂中转泵 6 用于将转型釜 3 内的树脂输送至蒸煮釜 4 内，在蒸煮釜 4 的下端贯穿有管道供蒸汽的进入。

树脂从蒸煮釜 4 下方的出料端出去后，进入水洗釜的上部进料端，水洗后树脂从水洗釜的下部出料端排出至仓库包装槽 7 打包。

实施例 2：

请参阅图 2，一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺：

步骤一：磺化釜 1 内，先加入 1L 二氯乙烷和 1000g 白球，缓慢搅拌溶胀 15 分钟后，再加入过量 93%浓硫酸，升温至 110℃，反应 3 小时，期间磺化反应中蒸出的气体从上方排至二氯乙烷接受槽 81，二氯乙烷稳定罐 82 对进入的气体降温稳压，再通过分水罐84 将气体中的二氯乙烷分离出，排放至二氯乙烷中间槽 83 回收；此反应后硫酸浓度降低至 86%；

步骤二：反应后的物料导入稀释釜 2，首先将釜内的浓硫酸部分导入 86% 硫酸套槽9，然后冷却至室温，再对稀释釜 2 内剩余浓硫酸加蒸馏水缓慢搅拌，稀释至 60%，稀释过程中时刻对温度进行监测，使温度不超过 35℃，以免树脂因温度过高而产生破裂，继续将稀释后的浓硫酸部分导入 60%硫酸套槽 9，如上述方式加蒸馏水缓慢搅拌稀释至 40%，以此类推稀释至 20%、10%，直至到 1%后再将物料导入转型釜 3 内，此过程中得到了浓度分别为 86%、60%、40%、 20%、10%以及 1%浓度的硫酸，这些硫酸可以重新配制成高浓度进行外售和再次使用，不易造成浪费；

步骤三：物料至转型釜 3 内后，利用液碱高位槽 10 输入氢氧化钠慢慢搅拌中和至PH=7，然后通过树脂中转泵 6 将树脂导入蒸煮釜 4，向蒸煮釜 4 内通入高温蒸汽，温度大于 80℃，蒸汽至下而上流动，将树脂中残存的二氯乙烷带走从蒸煮釜 4 上方的排气口排出，排出后的蒸汽也可导至回收单元 8，再次回收利用，有效避免二氯乙烷的浪费；此过程中，钠离子取代氢离子，慢慢溶液转为中性，树脂体积有轻微变化；

步骤四：3 小时后，将蒸煮釜 4 内的树脂导入水洗釜 5 内对树脂进行水冲洗，然后压出水分，对树脂进行成品包装。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，其特征在于：包括磺化釜（1）、稀释釜（2）、转型釜（3）、蒸煮釜（4）、水洗釜（5）以及回收单元（8）；磺化釜（1）上端的排气端与回收单元（8）连接，回收单元（8）用于将磺化反应过程中蒸出的二氯乙烷收集，磺化釜（1）下端的出料端与稀释釜（2）的进料端连通；

稀释釜（2）的出料端与转型釜（3）的进料端连通，稀释釜（2）的出料端还连接有多个硫酸套槽（9）；

转型釜（3）的进料端连接有液碱高位槽（10），以便于液碱向转型釜（3）内的输入；在转型釜（3）的出料端与蒸煮釜（4）的进料端之间连接有树脂中转泵（6），用于将转型釜（3）内的树脂输送至蒸煮釜（4）内；蒸煮釜（4）的出料端与水洗釜（5）的进料端连通，水洗釜（5）的出料端连通有仓库包装槽（7），仓库包装槽（7）用于打包树脂。

2.根据权利要求1所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，其特征在于：所述回收单元（8）包括依次连通的二氯乙烷接受槽（81）、二氯乙烷稳定罐（82）和二氯乙烷中间槽（83），其中二氯乙烷接受槽（81）与磺化釜（1）的上部排气端连通。

3.根据权利要求 2 所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用设备，其特征在于：所述二氯乙烷稳定罐（82）和二氯乙烷中间槽（83）之间还连通有分水罐（84），分水罐（84）将二氯乙烷气体内含有的其他杂质分离出，使收集的二氯乙烷质量更高，以便于下次使用。

4.根据权利要求1-3所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：磺化釜（1）内，加入二氯乙烷、白球以及过量 93%浓硫酸，升温至 70-110℃，反应3-5小时，磺化反应中蒸出的气体排至回收单元（8），对二氯乙烷进行回收；

步骤二：反应后的物料导入稀释釜（2），首先将釜内的浓硫酸部分导入其中一硫酸套槽（9），然后稀释釜（2）内加蒸馏水缓慢搅拌将浓硫酸稀释至 60%，继续将稀释后的浓硫酸部分导入另一硫酸套槽（9），加蒸馏水缓慢搅拌将浓硫酸稀释至40%，以此类推稀释至20%、10%，直至到1%后再将物料导入转型釜（3）内；

步骤三：至转型釜（3）内后，利用液碱高位槽（10）输入碱慢慢搅拌中和，中和后通过树脂中转泵（6）将树脂导入蒸煮釜（4），采用蒸汽法去除树脂中残存的二氯乙烷；

步骤四：3-6 小时后，将树脂导入水洗釜（5）内对树脂进行水冲洗，然后压出水分，对树脂进行成品包装。

5.根据权利要求4所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，其特征在于：步骤一所述磺化釜（1）内先加入二氯乙烷和白球搅拌溶胀10-30分钟后再放入浓硫酸。

6.根据权利要求4所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，其特征在于：步骤一所述磺化釜（1）升温至 110℃。

7.根据权利要求4所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，其特征在于：步骤二整个所述稀释的过程中控制温度不高于 35℃。

8.根据权利要求4所述的一种阳离子交换树脂硫酸回收套用工艺，其特征在于：步骤三所述碱为氢氧化钠。