CN113262825A - 一种用于胺液净化的树脂床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于胺液净化的树脂床，包括用以投放离子型树脂的床身、设置在床身上的进料口、出料口、取放口，进料口、出料口分别设置在床身的两端，取放口包括分别设置在床身两端的上检修口和下检修口，在上检修口和下检修口上分别密封地设有法兰端盖，在进料口和出料口内分别设有可过滤离子型树脂的水冒。其中的水冒可对离子型树脂起到隔绝作用，避免床身内的离子型树脂渗透到输液管路中；打开上、下检修口上的法兰端盖，即可使混合有失效的离子型树脂液体从下检修口向外流出；并向床身内部喷射除盐水、以清洗床身内部。本发明既方便后续的使用和维护，又可充分地提升离子型树脂对离子型铵盐的处理效果，进而降低处理成本。

Description

一种用于胺液净化的树脂床

技术领域

本发明涉及胺液净化技术领域，具体涉及一种用于胺液净化的树脂床。

背景技术

随着人们对环保的重视，对废气排放标准越来越高。目前，对于包括硫化氢、二氧化硫和二氧化碳等废气、废液通常需要经过脱硫脱碳处理后才能向外排放。在现有技术中，人们通常是采用醇胺溶液（简称胺液）去除废气、废液中的硫和碳成分。但是此类工艺存在如下问题：当胺液反复使用后会与废液中的阴离子结合形成离子型胺盐，此类盐会不断积累并长久存在系统中，从而降低胺液的有效载荷，造成胺液发泡，设备腐蚀加剧，降低脱硫脱碳效果。

目前，人们通常是采用离子交换技术脱除产生的离子型胺盐，该技术包括一个连接在输液管道中的树脂床，树脂床内填充离子交换树脂，当经过脱硫、脱碳处理后含有离子型胺盐的处理液进入树脂床内时，即可产生离子交换，从而去除处理液中的离子型铵盐。

在现有技术中，树脂床的结构通常包括用于输入处理液的进液口、用于输出处理液的出液口、用于取放离子交换树脂的取放口，进液口和出液口连接在输液管路上，取放口用一个法兰盖密封固定。而离子交换树脂先用丝网袋进行包裹，然后通过取放口放进树脂床内，以便处理液能透过丝网袋与离子交换树脂进行反应，并且离子交换树脂不会随着处理液扩散到输液管道内。

但是现有结构的树脂床存在如下技术缺陷：首先，为了避免处理液在经过树脂床时对丝网袋形成冲击、牵拉，进而造成包裹有离子交换树脂的丝网袋在树脂床内因剧烈晃动而破损，人们会将离子型树脂尽量填满树脂床内部空间，从而影响处理液与离子型树脂的充分接触，进而影响离子型树脂对离子型铵盐的处理效果；其次，为了方便包裹有离子交换树脂的丝网袋通过取放口取放，我们需要尽量增大取放口的尺寸，并相应地增大密封取放口的法兰盖的尺寸和重量。这样，当我们需要开启法兰盖、以更换失效的离子型树脂时，需要采用诸如手拉葫芦之类的起吊装置，才能拆卸重达几百斤的法兰盖，因而造成后续使用和维护的不便。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于胺液净化的树脂床，既方便后续的使用和维护，又可充分地提升离子型树脂对离子型铵盐的处理效果，进而降低处理成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于胺液净化的树脂床，包括内部填充有离子型树脂的床身、设置在床身上法兰状的进料口、出料口、取放口，所述床身呈圆筒状，所述进料口、出料口分别设置在床身的两端，所述取放口包括分别设置在床身两端的上检修口和下检修口，在上检修口和下检修口上分别密封地设有法兰端盖，在进料口和出料口内分别设有可过滤离子型树脂的水冒；

当输液管道的胺液通过进料口进入到床身内部时，即可带动床身内的离子型树脂翻滚，从而与床身内的离子型树脂进行反应，以去除胺液中的离子型铵盐，此时的水冒则可对离子型树脂起到隔绝作用，避免床身内的离子型树脂渗透到输液管路中；

需要更换失效的离子型树脂时，先关闭连接在进料口、出料口上的输液管路，然后打开下检修口上的法兰端盖，即可使混合有失效的离子型树脂液体从下检修口向外流出；接着打开上检修口，并向床身内部喷射除盐水、以清洗床身内部，清洗形成的清洗水则从下检修口向外流出。

可以理解的是，本发明的离子型树脂是直接投放在床身内的，因此，当具有一定流速的胺液通过进料口进入到床身内部时，可对离子型树脂形成冲击，从而带动离子型树脂在床身内翻滚，使得离子型树脂可与胺液形成充分的接触和反应，一方面最大限度地提升离子型铵盐的去除效率，另一方面充分发挥离子型树脂的作用，进而有利于降低成本。

特别是，本发明中处理后失效的离子型树脂是直接通过下检修口向外排出的，并可通过上检修口对床身内部进行冲洗，既方便操作，又可提高效率、降低成本。

和现有技术中通过丝网袋实现离子型树脂与输液管内的隔离不同的是，本发明在进料口和出料口内分别设有可过滤离子型树脂的水冒，即可有效地隔离离子型树脂，又便于胺液的顺利通过，并且水冒方便更换维护。

作为优选，所述进料口、出料口在床身的两端偏心设置，其偏心距为a，床身的直径为d，并且1/8≤a/d≤1/5。

可以理解的是，当胺液通过进料口进入床身内时，由于其横截面有一个突变，因此，胺液会形成紊流，从而和离子型树脂形成充分的碰撞、接触，进而发生充分的反应。由于进料口、出料口在床身的两端偏心设置，也就是说，进料口、出料口的轴线与床身的轴线偏心设置。因此，当胺液从进料口进入到床身内时，会在床身内形成更大的紊流，有利于胺液与离子型树脂发生更充分的接触和反应。

当a/d＜1/8时，过小的偏心距对紊流的影响不大；当a/d＞1/5，过大的偏心距会造成床身内部离子型树脂与胺液反应的不均匀。

作为优选，所述床身包括两端的连接段、可转动地密封连接在两个连接段之间圆柱形的转动段、用于支承转动段的支架，所述进料口、出料口、上检修口和下检修口分别设置在床身两端的连接段上，支架包括传动机构、通过传动机构驱动转动段转动的动力元件，所述转动段内侧壁设有螺旋叶片。

在本方案中，床身包括两端的连接段和中间的转动段，当动力元件通过传动机构驱动带动设置在支架上的转动段转动时，可使内部的离子型树脂以及胺液形成搅拌的效果，从而进一步提升离子型树脂与胺液的充分接触和反应。

特别是，当转动段转动时，其内部的离子型树脂部分会粘附在转动段内侧壁上，当粘附在内侧壁上的离子型树脂转动到上面位置时，在其自身重力的作用下会向下掉落，从而形成搅拌作用，而床身中心的部分离子型树脂则会和螺旋叶片形成相对运动，此时，螺旋叶片会驱动离子型树脂轴向移动至另一端。上述两种运动的结合，会使离子型树脂在床身内形成更为充分的搅拌、与胺液的充分接触。

可以理解的是，我们可通过控制螺旋叶片的旋向、转动段的转动方向，达到控制离子型树脂在床身内轴向移动的方向与胺液的流动方向相反，进而进一步提升胺液与离子型树脂的均匀搅拌、接触。

作为优选，所述螺旋叶片上间隔地设有若干缺口，从而使螺旋叶片呈锯齿形。

本发明创造性地将螺旋叶片设置成锯齿形，这样，当螺旋叶片驱动离子型树脂轴向移动时，会有部分离子型树脂从缺口处滑出，进而可起到搅松床身内离子型树脂的的功效，避免离子型树脂的结块。

作为优选，所述床身的进料口一端高于出料口一端，从而使床身倾斜设置。

由于床身的进料口一端高于出料口一端，也就是说，床身转动段的转动轴线倾斜设置。当转动段围绕倾斜的轴线转动时，粘附在内侧壁上处于下部的离子型树脂一旦转动至上部位置而向下掉落时，会在轴向上由较高的进料口一端向较低的出料口一端“前移一步”，随着转动段的持续转动，会将该部分离子型树脂有床身的进料口一端轴向移动至床身的出料口一端。

可以理解的是，我们可使该移动方向与螺旋叶片对离子型树脂的驱动方向相反，从而进一步对离子型树脂起到充分搅拌均匀的效果。

作为优选，床身的轴线与水平面之间的夹角为α，螺旋叶片的螺距为s，并且d×tgα＞s。

本发明创造性地使床身的直径d、床身轴线与水平面之间的夹角α以及螺旋叶片的螺距s之间形成如下关系：d×tgα＞s，这样，当转动段转动时，可确保由较高的进料口一端向较低的出料口一端“前移一步”的离子型树脂能一步跨过螺旋叶片而落入前面的相邻螺旋叶片之间，进而在床身内中心和四周之间形成方向不同的“离子型树脂流”，即可使离子型树脂的充分搅动，又可避免离子型树脂出现“原地止步不前”。

作为优选，所述离子型树脂的填充量占床身容积的5/9至7/9。

本发明使离子型树脂的填充量占床身容积的5/9至7/9，从而有充分的空间容纳胺液，使得胺液与离子型树脂能形成合适的配比，确保胺液与离子型树脂的充分接触，提升离子型树脂的利用率。

因此，本发明具有如下有益效果：既方便后续的使用和维护，又可充分地提升离子型树脂对离子型铵盐的处理效果，进而降低处理成本。

附图说明

图1是本发明的第一种结构示意图。

图2是本发明的第二种结构示意图。

图3是图2中A向的剖视图。

图4是本发明的第三种结构示意图。

图中：1、床身 11、进料口 12、出料口 13、取放口 131、上检修口 132、下检修口14、水冒 15、连接段 16、转动段 161、齿圈 17、螺旋叶片 2、驱动齿轮 3、支承齿轮 4、驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种用于胺液净化的树脂床，其适用于取出经过脱硫脱碳处理后的胺液中的离子型铵盐。具体包括内部填充有离子型树脂的床身1、设置在床身上法兰状的进料口11、出料口12、取放口13，床身呈圆筒状，床身的两端呈半椭球状，进料口、出料口分别设置在床身的两端，取放口包括设置在床身进料口一端的上检修口131、设置在床身出料口一端的下检修口132，在上检修口和下检修口上分别密封地设有法兰端盖，在进料口和出料口内分别设有可过滤离子型树脂的水冒14。当然，法兰状的进料口和出料口使密封连接在用于输送胺液的输送管道上的。

当输液管道的胺液通过进料口进入到床身内部时，即可带动床身内的离子型树脂翻滚，从而与床身内的离子型树脂进行反应，以去除胺液中的离子型铵盐，此时的水冒则可对离子型树脂起到隔绝作用，避免床身内的离子型树脂通过出料口、进料口渗透到输液管路中；

当一段时间后离子型树脂失效并需要更换时，我们可先关闭连接在进料口、出料口上的输液管路的阀门（图中未示出），然后打开下检修口上的法兰端盖，即可使混合有失效的离子型树脂的液体从下检修口向外流出；接着打开上检修口，并向床身内部喷射除盐水、以清洗床身内部，清洗形成的清洗水则从下检修口向外流出。

由于离子型树脂是直接投放在床身内的，因此，当具有一定流速的胺液通过进料口进入到床身内部时，可对离子型树脂形成冲击，从而带动离子型树脂在床身内翻滚，使得离子型树脂可与胺液形成充分的接触和反应，一方面最大限度地提升离子型铵盐的去除效率，另一方面充分发挥离子型树脂的作用，进而有利于降低成本。

特别是，失效的离子型树脂是直接通过下检修口向外排出的，并可通过上检修口对床身内部进行冲洗，因而方便操作，并可提高维护效率、降低成本。

需要说明的是，水冒本身为现有技术，其本身的作用在于过滤，也就是说，液体可通过，本实施例中对水冒的结构不做详细的描述。本发明充分利用了水冒的这一特点，胺液可通过水冒，而离子型树脂则可被水冒阻止、隔断。

优选地，所述进料口、出料口在床身的两端偏心设置，其偏心距为a，床身的直径为d，并且1/8≤a/d≤1/5。

当胺液通过进料口进入床身内、再从出料口流出时，由于其横截面形成由小到大、再由大到小的突变，因此，胺液会形成紊流，从而和离子型树脂形成充分的碰撞、接触，进而发生充分的反应。特别是，进料口、出料口在床身的两端偏心设置，也就是说，进料口、出料口的轴线与床身的轴线偏心设置。因此，当胺液从进料口进入到床身内时，会在床身内形成更大的紊流，有利于胺液与离子型树脂发生更充分的接触和反应。

需要说明的是，我们可使进料口、出料口在床身的两端朝同一方向偏心设置，也就是说，进料口、出料口仍然保持同轴；或者，进料口、出料口在床身的两端朝部同的方向偏心设置，也就是说，进料口、出料口不同轴。

当a/d＜1/8时，过小的偏心距对紊流的影响不大；当a/d＞1/5，过大的偏心距会造成床身内部离子型树脂与胺液反应的不均匀。

作为一种优选方案，如图2、图3所示，床身包括两端的连接段15、可转动地密封连接在两个连接段之间圆柱形的转动段16、用于支承转动段的支架，进料口、出料口、上检修口和下检修口分别设置在床身两端的连接段上，支架包括传动机构、通过传动机构驱动转动段转动的动力元件，转动段内侧壁设有螺旋叶片17。

当动力元件通过传动机构驱动带动设置在支架上的转动段转动时，可使内部的离子型树脂以及胺液形成搅拌的效果，从而进一步提升离子型树脂与胺液的充分接触和反应。

特别是，当转动段转动时，其内部的离子型树脂部分会粘附在转动段内侧壁上，当粘附在内侧壁上的离子型树脂转动到上面位置时，在其自身重力的作用下会向下掉落，从而形成搅拌作用，而床身中心的部分离子型树脂则会和螺旋叶片形成相对运动，此时，螺旋叶片会驱动离子型树脂轴向移动至另一端。上述两种运动的结合，会使离子型树脂在床身内形成更为充分的搅拌、与胺液的充分接触。

可以理解的是，我们可通过控制螺旋叶片的旋向、转动段的转动方向，达到控制离子型树脂在床身内轴向移动的方向与胺液的流动方向相反，进而进一步提升胺液与离子型树脂的均匀搅拌、接触。

需要说明的是，传动机构可包括设置在转动段外侧壁上的二个齿圈161、设置在支架上与对应的齿圈啮合的一个驱动齿轮2、一个支承齿轮3，动力元件为驱动电机4，驱动电机的输出轴与驱动齿轮同轴连接。当驱动电机转动、带动驱动齿轮转动时，即可带动齿圈转动，继而带动转动段转动。也就是说，在支架上设有二个驱动齿轮、二个支承齿轮，一个齿圈对应一个驱动齿轮、一个支承齿轮。二个驱动齿轮、二个支承齿轮一方面起到均匀支承转动段的作用，另一方面起到带动转动段转动的作用。

另外，设有进料口一端的连接段在与转动段连接的端口设有缩小的台阶，该台阶插接配合在转动段的开口内，在台阶的外侧面与转动段内侧壁之间设有密封圈。此外，与设有出料口的连接段连接的转动段端口设有缩小的台阶，该台阶插接配合在设有出料口的连接段内，在台阶的外侧面与连接段内侧壁之间设有密封圈。从而既可使转动段相对连接段转动，又可使转动段相对连接段密封。

需要说明的是，床身的连接是从进料口一端向着出料口一端“顺势”插接在一起的，由伯努利定律可知，流体的流速越高，其对应的压力越小。当胺液从进料口向出料口一侧流动时，具有一定流速的胺液的压力会有所降低，因此，此时的胺液难以从连接段台阶与转动段开口、以及转动段台阶与连接段开口之间向外流出。

进一步地，我们可在螺旋叶片上间隔地设置若干缺口171，从而使螺旋叶片呈锯齿形。当螺旋叶片驱动离子型树脂轴向移动时，会有部分离子型树脂从缺口处滑出，前移和滑出的离子型树脂之间形成相对位移，进而可起到搅松床身内离子型树脂的的功效，避免离子型树脂的结块。

更进一步地，如图4所示，我们还可使床身的进料口一端高于出料口一端，从而使床身倾斜设置。也就是说，床身转动段的转动轴线倾斜设置。当转动段围绕倾斜的轴线转动时，粘附在内侧壁上处于下部的离子型树脂一旦转动至上部位置而向下掉落时，会在轴向上由较高的进料口一端向较低的出料口一端“前移一步”，随着转动段的持续转动，会将该部分离子型树脂有床身的进料口一端轴向移动至床身的出料口一端。

可以理解的是，我们可使该移动方向与螺旋叶片对离子型树脂的驱动方向相反，从而进一步对离子型树脂起到充分搅拌均匀的效果。

优选地，床身的轴线与水平面之间的夹角为α，螺旋叶片的螺距为s，并且d×tgα＞s。这样，当转动段转动时，可确保由较高的进料口一端向较低的出料口一端“前移一步”的离子型树脂能一步跨过螺旋叶片而落入前面的相邻螺旋叶片之间，进而在床身内中心和四周之间形成方向不同的“离子型树脂流”，即可使离子型树脂的充分搅动，又可避免离子型树脂出现“原地止步不前”。

最后，我们可使离子型树脂的填充量占床身容积的5/9至7/9，以便有充分的空间容纳胺液，使得胺液与离子型树脂能形成合适的配比，确保胺液与离子型树脂的充分接触，提升离子型树脂的利用率。

Claims (7)

1.一种用于胺液净化的树脂床，包括内部填充有离子型树脂的床身、设置在床身上法兰状的进料口、出料口、取放口，其特征是，所述床身呈圆筒状，所述进料口、出料口分别设置在床身的两端，所述取放口包括分别设置在床身两端的上检修口和下检修口，在上检修口和下检修口上分别密封地设有法兰端盖，在进料口和出料口内分别设有可过滤离子型树脂的水冒；

当输液管道的胺液通过进料口进入到床身内部时，即可带动床身内的离子型树脂翻滚，从而与床身内的离子型树脂进行反应，以去除胺液中的离子型铵盐，此时的水冒则可对离子型树脂起到隔绝作用，避免床身内的离子型树脂渗透到输液管路中；

需要更换失效的离子型树脂时，先关闭连接在进料口、出料口上的输液管路，然后打开下检修口上的法兰端盖，即可使混合有失效的离子型树脂液体从下检修口向外流出；接着打开上检修口，并向床身内部喷射除盐水、以清洗床身内部，清洗形成的清洗水则从下检修口向外流出。

2.根据权利要求1所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，所述进料口、出料口在床身的两端偏心设置，其偏心距为a，床身的直径为d，并且1/8≤a/d≤1/5。

3.根据权利要求2所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，所述床身包括两端的连接段、可转动地密封连接在两个连接段之间圆柱形的转动段、用于支承转动段的支架，所述进料口、出料口、上检修口和下检修口分别设置在床身两端的连接段上，支架包括传动机构、通过传动机构驱动转动段转动的动力元件，所述转动段内侧壁设有螺旋叶片。

4.根据权利要求3所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，所述螺旋叶片上间隔地设有若干缺口，从而使螺旋叶片呈锯齿形。

5.根据权利要求3所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，所述床身的进料口一端高于出料口一端，从而使床身倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，床身的轴线与水平面之间的夹角为α，螺旋叶片的螺距为s，并且d×tgα＞s。

7.根据权利要求1所述的一种用于胺液净化的树脂床，其特征是，所述离子型树脂的填充量占床身容积的5/9至7/9。

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