CN112547138A - 一种糖醇离交系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种糖醇离交系统，包括离交前罐、前罐离心泵、离交组件、离交后罐以及依次连通的管路，离交组件包括多个离交阳柱和离交阴柱、离交中转罐、低pH储罐、高pH储罐和管道混合器，在低pH储罐与管道混合器连接的管路上分别设置计量泵和流量计，在离交后罐的排液管道上设置第一在线pH计，计量泵、流量计和第一在线pH计的控制信号相互连锁；在每个离交阴柱的进液管路上设置第二在线pH计、第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀，第二在线pH计分别控制第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀的开通和关闭。本发明还公开该系统的使用方法。本发明提高了离交阳柱的利用率，稳定了离交糖醇溶液的出料pH，避免了高pH离交糖醇溶液蒸发过程中变黄的现象发生。

Description

一种糖醇离交系统和方法

技术领域

本发明属于糖醇制备技术领域，特别涉及一种糖醇离交系统和方法。

背景技术

在糖醇生产工艺中，离交工艺常用来去除物料中的金属离子及调整物料蒸发前物料的pH。常规的离交工艺基本上是采用阳柱-阴柱来进行生产的，当出料pH和电导低于要求值时就需要对离交柱进行酸碱再生。为了提高离交柱利用率，部分企业会采用两柱串联使用，即阳柱~阴柱~阳柱~阴柱，该工艺一定程度上能提高交换量，但未考虑到阳柱和阴柱失效不同步的问题，失效终点是以阴柱为标准，导致阳柱利用率不高，还未失效就需进行再生，酸耗、水耗及排污量大。另一方面，当阴柱换柱后（特别是采用强碱型离交树脂时），出料的pH常常超过7，不仅造成了质量过剩，而且碱性物料在糖醇蒸发阶段也容易出现变黄的现象。

发明内容

本发明针对常规离交运行过程中，阳柱和阴柱失效不同步，串柱运行阳柱利用率不高，酸耗、水耗及排污量大，以及阴柱换柱后pH过高易出现质量过剩和物料变黄等技术问题，提供一种糖醇离交系统和方法。

本发明是这样实现的，提供一种糖醇离交系统，包括离交前罐、前罐离心泵、离交组件、离交后罐以及依次连通的管路，所述离交组件包括多个成对设置的离交阳柱和离交阴柱、离交中转罐、低pH储罐、高pH储罐和管道混合器，多个离交阳柱相互并联，其进液端与前罐离心泵的输出端连通，其出液端与离交中转罐的进液口连通，多个离交阴柱相互并联，其进液端与离交中转罐的出液口连通，其出液端分别与低pH储罐、高pH储罐的进液口连通，所述低pH储罐、高pH储罐的出液口分别与管道混合器的输入端连通，所述管道混合器的输出端与离交后罐的进液端连通，在低pH储罐与管道混合器连接的管路上分别设置计量泵和流量计，在离交后罐的出液端设置排液管道与下工序连通，在排液管道上设置第一在线pH计，所述计量泵、流量计和第一在线pH计的控制信号相互连锁；在每个离交阴柱的进液管路上设置阴柱进液阀，在其出液管路上设置第二在线pH计、第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀，第二在线pH计分别控制第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀的开通和关闭，第一阴柱出液阀与低pH储罐连通，第二阴柱出液阀与高pH储罐连通。

本发明是这样实现的，还提供一种使用如前所述的糖醇离交系统的糖醇离交方法，包括如下步骤：

步骤一、存储在离交前罐内待离交的糖醇溶液通过前罐离心泵进入离交阳柱进行阳离子交换后再存储在离交中转罐中，然后再通过离交阴柱进行阴离子交换；

步骤二、第二在线pH计检测流经出液管路内的经过离交阴柱交换后的离交糖醇溶液的pH，当pH大于设定值时，控制第一阴柱出液阀关闭、第二阴柱出液阀开通，高pH的离交糖醇溶液通过出液管路进入高pH储罐暂存；当pH低于设定值时，控制第一阴柱出液阀开通、第二阴柱出液阀关闭，低pH的离交糖醇溶液通过另一出液管路进入低pH储罐暂存；

步骤三、暂存在高pH储罐和低pH储罐中的离交后的离交糖醇溶液同时进入管道混合器中混合后再储存在离交后罐中，通过第一在线pH计检测流经排液管道内的混合后的离交糖醇溶液的pH，并通过相互连锁控制计量泵、流量计使得排出的离交糖醇溶液的pH稳定在设定范围内。

与现有技术相比，本发明的糖醇离交系统和方法具有以下特点：

1、通过增加离交中转罐，将离交阳柱和离交阴柱分开运行，离交阳柱和离交阴柱按照不同的失效终点进行再生，提高了离交阳柱的利用率，从而有效的节省了离交阳柱再生的酸耗和水耗，减少了离交再生的排污量；

2、离交阳柱分开运行，延迟了离交阳柱的运行时间，使得再生产生的甜水量减少，生产稳定性提高，员工工作量下降；

3、通过高低pH离交糖醇溶液的混合，稳定了离交糖醇溶液的出料pH，避免了高pH离交糖醇溶液蒸发过程中变黄的现象发生；

4、通过高低pH离交糖醇溶液的混合，降低离交阴柱的失效标准，提高了离交阴柱的交换量；

5、易于控制离交糖醇溶液pH稳定，易于保持生产的稳定。

附图说明

图1为本发明的糖醇离交系统一较佳实施例的原理示意图。

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，本发明糖醇离交系统的较佳实施例，包括离交前罐1、前罐离心泵2、离交组件3、离交后罐4以及依次连通的管路。待离交的糖醇溶液储存在离交前罐1中，离交组件3对待离交的糖醇溶液进行离交操作，离交后的糖醇溶液保存在离交后罐4中。

所述离交组件3包括多个成对设置的离交阳柱5和离交阴柱6、离交中转罐7、低pH储罐8、高pH储罐9和管道混合器10。多个离交阳柱5相互并联，其进液端与前罐离心泵2的输出端连通，其出液端与离交中转罐7的进液口连通。多个离交阴柱6相互并联，其进液端与离交中转罐7的出液口连通，其出液端分别与低pH储罐8、高pH储罐9的进液口连通。在本实施例中，设置三对离交阳柱5和离交阴柱6，三个离交阳柱51、52、53相互并联，三个离交阴柱61、62、63也相互并联，离交中转罐7设置在三对离交阳柱5和离交阴柱6之间的连通管路上。糖醇溶液离交后，pH值低的离交糖醇溶液存储在低pH储罐8中，而高pH值离交糖醇溶液存储在高pH储罐9中。高低pH值的离交糖醇溶液在混合器10以及离交后罐4中完成混合。

所述低pH储罐8、高pH储罐9的出液口分别与管道混合器10的输入端连通。所述管道混合器10的输出端与离交后罐4的进液端连通。在低pH储罐8与管道混合器10连接的管路上分别设置计量泵11和流量计12。在离交后罐4的出液端设置排液管道13与下工序连通。在排液管道13上设置第一在线pH计14。所述计量泵11、流量计12和第一在线pH计14的控制信号相互连锁，例如，可以通过流量计12和第一在线pH计14控制计量泵11的输出量。

在每个离交阴柱6的进液管路上设置阴柱进液阀15，在其出液管路上设置第二在线pH计16、第一阴柱出液阀17和第二阴柱出液阀18。第二在线pH计16分别控制第一阴柱出液阀17和第二阴柱出液阀18的开通和关闭。第一阴柱出液阀17与低pH储罐8连通，第二阴柱出液阀18与高pH储罐9连通。高pH的离交糖醇溶液通过出液管路进入高pH储罐9暂存。低pH的离交糖醇溶液通过另一出液管路进入低pH储罐8暂存。

在每个离交阳柱5的进液管路上设置阳柱进液阀19，在其出液管路上设置阳柱出液阀20。

在相邻的两个离交阳柱5之间还设置串联管路21。串联管路21的一端与前一个离交阳柱的出液管路连通，其另一端与后一个离交阳柱的进液管路连通。在串联管路21上还设置串联阀22。每个离交阳柱既可以各自并联运行也可以与其他离交阳柱串联运行。

在离交中转罐7与离交阴柱6连通的管路上还设置回流管路23与离交前罐1的进液端连通，在所述回流管路23设置回流阀24。在糖醇溶液的离交过程初期，经过离交阳柱5进行阳离子交换后，离子交换后糖醇溶液的阳离子浓度仍然高，并不能符合要求，需要将初期交换的糖醇溶液通过设置的回流管路23返回到离交前罐1中，继续循环地进行阳离子交换，直至其阳离子浓度降低到目标值以内。

在所述离交中转罐7与离交阴柱6连通的管路上设置第一离心泵25。在所述高pH储罐9与管道混合器10连接的管路上设置第二离心泵26。

本发明还公开一种使用如前所述的糖醇离交系统的糖醇离交方法，包括如下步骤：

步骤一、存储在离交前罐1内待离交的糖醇溶液通过前罐离心泵2进入离交阳柱5进行阳离子交换后再存储在离交中转罐7中，然后再通过离交阴柱6进行阴离子交换。

步骤二、第二在线pH计16检测流经出液管路内的经过离交阴柱6交换后的离交糖醇溶液的pH，当pH大于设定值时，控制第一阴柱出液阀17关闭、第二阴柱出液阀18开通，高pH的离交糖醇溶液通过出液管路进入高pH储罐9暂存。当pH低于设定值时，控制第一阴柱出液阀17开通、第二阴柱出液阀18关闭，低pH的离交糖醇溶液通过另一出液管路进入低pH储罐8暂存。

步骤三、暂存在高pH储罐9和低pH储罐8中的离交后的离交糖醇溶液同时进入管道混合器10中混合后再储存在离交后罐4中，通过第一在线pH计14检测流经排液管道内的混合后的离交糖醇溶液的pH，并通过相互连锁控制计量泵11、流量计12使得排出的离交糖醇溶液的pH稳定在设定范围内。

下面通过具体实施例来说明本发明的糖醇离交方法。

实施例1

本发明糖醇离交方法的第一种实施例，以木糖醇液作为待离交的糖醇溶液。假定待离交的木糖醇液的折光50±2%，电导率100~150µs/cm，pH4.5~5.5，离交阳柱5的树脂量为10m³，离交阴柱6的树脂量12m³。糖醇离交方法包括如下步骤：

步骤1、离交前罐1中木糖醇液的液位达到60%时，开启前罐离心泵2，以10~12m³/h的流量向第一个离交阳柱51走料到离交中转罐7中。当检测到经过第一个离交阳柱51交换后的木糖醇液中镍离子浓度不合格（＞1ppm）时，通过回流管路23返回到离交前罐1继续进行阳离子交换循环。当检测到经过交换后的木糖醇液中镍离子浓度合格（≤1ppm)后，停止循环，关闭回流阀24，合格的木糖醇液暂存在离交中转罐7中，准备开始出料至第一个离交阴柱61进入步骤2。

步骤1.1、当第一个离交阳柱51运行一段时间后，检测到交换后的木糖醇液中镍离子浓度不合格（＞1ppm）时，通过开启设置在第一个离交阳柱51与第二个离交阳柱52之间的串联管路21上的串联阀22，使得第一个离交阳柱51和第二个离交阳柱52串联走料，逐渐关闭第一个离交阳柱51进液管路上的阳柱进液阀19，开启第二个离交阳柱52进液管路上的阳柱进液阀19，直至第一个离交阳柱51失效，第二个离交阳柱52单独运行。

步骤1.2、当第二个离交阳柱52运行一段时间后，检测到交换后的木糖醇液中镍离子浓度不合格（＞1ppm）时，通过开启设置在第二个离交阳柱52与第三个离交阳柱53之间的串联管路21上的串联阀22，使得第二个离交阳柱52和第三个离交阳柱53串联走料，逐渐关闭第二个离交阳柱52进液管路上的阳柱进液阀19，开启第三个离交阳柱53进液管路上的阳柱进液阀19，直至第二个离交阳柱52失效，第三个离交阳柱53单独运行。

步骤1.3、其余的离交阳柱参考步骤1.2的动作过程运行，并不断循环。

步骤2、当离交中转罐7中经过阳柱交换合格的木糖醇液的液位到达60%时，开启第一离心泵25和第一个离交阴柱61进液管路上的阴柱进液阀15，以10~12m³往第一个离交阴柱61供料，当设置在第一个离交阴柱61出液管路上的第二在线pH计16检测到离交后的木糖醇离交液的pH＞5.5，电导率≤50µs/cm时，第一阴柱出液阀17关闭，第二阴柱出液阀18开启，木糖醇离交液出料至高pH物料储罐9中暂存；当第二在线pH计16检测到离交后的木糖醇离交液的3.5＜pH＜5.5，电导率≤50µs/cm时，第一阴柱出液阀17开启，第二阴柱出液阀18关闭，木糖醇离交液出料至低pH物料储罐8暂存，当第二在线pH计16检测到离交后的木糖醇离交液的pH＜3.5或电导率＞50µs/cm时，第一个离交阴柱61失效，关闭第一阴柱出液阀17和第一个离交阴柱61进液管路上的阴柱进液阀15，准备依次运行下一个离交阴柱。

步骤3、开启第二个离交阴柱62进液管路上的阴柱进液阀15，按照步骤2的运行过程继续收集高pH值木糖醇离交液和低pH值木糖醇离交液，直至其也失效，准备依次运行下一个离交阴柱直至每个离交阴柱均被使用。

步骤4、暂存在低pH物料储罐8中的低pH值木糖醇离交液通过计量泵11引入管道混合器10中，与此同时，暂存在高pH物料储罐9中的高pH值木糖醇离交液通过第二离心泵26也引入管道混合器10中，高低pH值木糖醇离交液混合后再储存在离交后罐4中，设定第一在线pH计14的目标值为4.5，通过与计量泵11、流量计12互锁，稳定排液管道13中排出的木糖醇离交液的pH范围为4.0~5.0。

通过以上运行步骤，本发明实现对待离交的木糖醇液进行高效稳定的离交处理。与常规的离交相比，本发明的离交阳柱5的交换量可从1000m³提升至2000m³，离交阳柱5的酸耗、水耗、排污均减半。通过不同pH值木糖醇离交液的混合，避免了质量过剩，离交阴柱6的交换量从1000m³提升至1300~1500m³，离交阴柱6的碱耗、水耗及排污可减少20%左右。同时在该系统中增加的pH混合系统，可将木糖醇离交液pH稳定在4.5±0.3以内，木糖醇离交液的pH非常稳定，有效的避免常规离交交换柱前后过酸或过碱的现象，有利于木糖醇成品质量的提升。

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)

1.一种糖醇离交系统，其特征在于，包括离交前罐、前罐离心泵、离交组件、离交后罐以及依次连通的管路，所述离交组件包括多个成对设置的离交阳柱和离交阴柱、离交中转罐、低pH储罐、高pH储罐和管道混合器，多个离交阳柱相互并联，其进液端与前罐离心泵的输出端连通，其出液端与离交中转罐的进液口连通，多个离交阴柱相互并联，其进液端与离交中转罐的出液口连通，其出液端分别与低pH储罐、高pH储罐的进液口连通，所述低pH储罐、高pH储罐的出液口分别与管道混合器的输入端连通，所述管道混合器的输出端与离交后罐的进液端连通，在低pH储罐与管道混合器连接的管路上分别设置计量泵和流量计，在离交后罐的出液端设置排液管道与下工序连通，在排液管道上设置第一在线pH计，所述计量泵、流量计和第一在线pH计的控制信号相互连锁；在每个离交阴柱的进液管路上设置阴柱进液阀，在其出液管路上设置第二在线pH计、第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀，第二在线pH计分别控制第一阴柱出液阀和第二阴柱出液阀的开通和关闭，第一阴柱出液阀与低pH储罐连通，第二阴柱出液阀与高pH储罐连通。

2.如权利要求1所述的糖醇离交系统，其特征在于，在每个离交阳柱的进液管路上设置阳柱进液阀，在其出液管路上设置阳柱出液阀。

3.如权利要求2所述的糖醇离交系统，其特征在于，在相邻的两个离交阳柱之间还设置串联管路，串联管路的一端与前一个离交阳柱的出液管路连通，其另一端与后一个离交阳柱的进液管路连通，在串联管路上还设置串联阀。

4.如权利要求1所述的糖醇离交系统，其特征在于，在离交中转罐与离交阴柱连通的管路上还设置回流管路与离交前罐的进液端连通，在所述回流管路设置回流阀。

5.如权利要求1所述的糖醇离交系统，其特征在于，在所述离交中转罐与离交阴柱连通的管路上设置第一离心泵，在所述高pH储罐与管道混合器连接的管路上设置第二离心泵。

6.一种使用如权利要求1至5中任意一项所述的糖醇离交系统的糖醇离交方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、存储在离交前罐内待离交的糖醇溶液通过前罐离心泵进入离交阳柱进行阳离子交换后再存储在离交中转罐中，然后再通过离交阴柱进行阴离子交换；

步骤二、第二在线pH计检测流经出液管路内的经过离交阴柱交换后的离交糖醇溶液的pH，当pH大于设定值时，控制第一阴柱出液阀关闭、第二阴柱出液阀开通，高pH的离交糖醇溶液通过出液管路进入高pH储罐暂存；当pH低于设定值时，控制第一阴柱出液阀开通、第二阴柱出液阀关闭，低pH的离交糖醇溶液通过另一出液管路进入低pH储罐暂存；

步骤三、暂存在高pH储罐和低pH储罐中的离交后的离交糖醇溶液同时进入管道混合器中混合后再储存在离交后罐中，通过第一在线pH计检测流经排液管道内的混合后的离交糖醇溶液的pH，并通过相互连锁控制计量泵、流量计使得排出的离交糖醇溶液的pH稳定在设定范围内。

7.如权利要求6所述的糖醇离交方法，其特征在于，在所述离交阳柱交换后的糖醇溶液中，镍离子含量≤1ppm。

8.如权利要求6所述的糖醇离交方法，其特征在于，所述第一在线pH计的设定值为5.5。

9.如权利要求6所述的糖醇离交方法，其特征在于，所述第二在线pH计的设定值为4.5。

10.如权利要求6所述的糖醇离交方法，其特征在于，经所述离交阴柱交换后的离交糖醇溶液的pH范围为pH4.0~pH5.0，电导率≤50µs/cm。

Images