CN113272059A - 流体处理容器 - Google Patents

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CN113272059A CN201980085783.9A CN201980085783A CN113272059A CN 113272059 A CN113272059 A CN 113272059A CN 201980085783 A CN201980085783 A CN 201980085783A CN 113272059 A CN113272059 A CN 113272059A
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M·D·L·A·佩雷斯马尼亚
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DDP Specialty Electronic Materials US LLC
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Abstract

一种流体处理装置，其包括：包含至少一种流体处理介质的床的罐，将所述床与所述罐的端部隔开的分配板，以及惰性介质，所述惰性介质包括具有2.5mm到250mm的调和平均直径和0.57cm3/g到0.998cm3/g的密度的无定形颗粒。包含惰性介质的端部的体积是所述端部的总体积的25％到95％。

Description

流体处理容器
背景技术
本发明总体上涉及一种用于减少流体处理容器中的稀释效应的方法。
离子交换树脂在用完后用化学溶液再生。再生液体的体积部分地取决于液体的浓度。容器中存在的游离水将对再生的有效性产生负面影响，从而导致操作容量降低、化学品消耗增加和废物增多。例如，US 2014/0263069公开了在容器的端部、即那些不包含流体处理介质的部分中使用填充材料。然而，该参考文献没有公开高效的方法。
发明内容
本发明涉及一种流体处理装置，其包括：
(a)包括至少一种流体处理介质的床的罐，
(b)将所述床与所述罐的端部隔开的分配板，以及
(c)至少一种惰性介质，所述惰性介质包括具有2.5mm到250mm的调和平均直径和0.57cm3/g到0.998cm3/g的密度的无定形颗粒；
其中，包含惰性介质的端部的体积是所述端部的总体积的25％到95％。
具体实施方式
除非另有说明，否则所有百分比是重量百分比(wt％)，并且所有温度以℃为单位。除非另有说明，否则平均值为算术平均值。除非另有说明，否则所有操作均在室温(18℃和25℃)进行。如本领域已知的，使用聚丙烯酸标准通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量重均分子量Mw。GPC技术在“Modern Size Exclusion Chromatography[现代体积排除色谱法]”,W.W.Yau,J.J.Kirkland,D.D.Bly；Wiley-Interscience[威利交叉科学出版社],1979年以及Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis[材料表征和化学分析指南]，J.P.Sbilia；VCH,1988，第81-84页中有详细讨论。本文报告的分子量以道尔顿为单位。聚合物中的单体单元的百分比基于聚合物总重量(干重)。“调和平均直径”(HMD)由以下等式定义：
Figure BDA0003123788150000021
其中，i是单独珠粒的指数；di是每个单独颗粒的直径；并且N是珠粒总数。非球形的颗粒的直径被认为等于与所述颗粒具有相同体积的球体的直径。“球形度”(Ψ)是颗粒呈球形的程度，通过使用物体的三条主要正交轴线，a(最长)、b(中间)和c(最短)中的两条正交轴线来表征，如下所示：Ψ＝c/a。“圆度”(R)定义为物体轮廓的拐角和边缘的平均曲率半径与可以内接在轮廓内的最大圆的半径之比。H.Waddell，地质学杂志[The Journal ofGeology]，第41卷，第310-331页(1933)中更详细地描述了球形度和圆度。
包含惰性介质的端部的体积由处于静止下的所述惰性介质的上边界限定。例如，如果定义了一个接触所有最上面的惰性介质颗粒的平面，即定义了所述惰性介质的上表面的平面，则此平面下方端部的体积就是包含惰性介质的端部的体积。为清楚起见，此体积不是颗粒本身的总体积。优选地，包含惰性介质的下端部的体积是下端部体积的至少30％、优选至少35％、优选至少40％、优选至少45％、优选至少50％；优选不超过90％、优选不超过85％。
优选地，无定形颗粒具有0.7到1.0的平均球形度和0.4到1.0的平均圆度。优选地，平均球形度是至少0.75、优选至少0.80；优选不超过0.95、优选不超过0.92、优选不超过0.90。优选地，平均圆度是至少0.45，优选至少0.50，优选至少0.55；优选不超过0.95、优选不超过0.90、优选不超过0.85、优选不超过0.80、优选不超过0.75、优选不超过0.70。优选地，平均球形度和平均圆度均不大于0.95，优选不大于0.90。
优选地，无定形颗粒具有不大于150mm、优选不大于100mm、优选不大于50mm、优选不大于25mm、优选不大于10mm、优选不大于6mm的调和平均直径。
优选地，无定形颗粒具有至少0.60cm3/g、优选至少0.65cm3/g、优选至少0.70cm3/g、优选至少0.75cm3/g、优选至少0.80cm3/g、优选至少0.85cm3/g的密度。优选地，无定形颗粒具有不大于0.997cm3/g，优选不大于0.996cm3/g的密度。
用于流体处理的罐的典型端部(也称为碟形头)包括例如
Figure BDA0003123788150000031
头、椭圆形头和球体形头。通常，碟形头水体积是安装在罐的主要部分中的树脂体积的15-35％，并且碟形头水体积是主隔室中的树脂空隙水的40-100％。优选地，罐的主要部分是圆柱形的。
对于球体形端部，由于端部中存在惰性材料而导致的空隙水减少计算如下。
Vs＝球体形隔室体积
Vsx’＝球体在(部分)填充X ml IF62(ml)后剩余的游离水
Sx＝由于用IF62(ml)填充X ml的球体体积的实体填充
X＝惰性填充物(ml)
Fw＝游离水(％)
Vsx’＝Vs-(X*Fw)
Sx＝Vs-Vsx’
优选地，所述罐的主(中心)隔室中的流体处理介质是离子交换树脂、活性炭、吸附剂、非官能化共聚合物或沸石。优选地，流体处理介质是离子交换树脂，优选呈球形珠的形式。优选地，这些珠是交联的聚合物珠。
取决于所应用的技术：
协流系统具有10％-60％的填充物
逆流系统：
填充床：85％-97,5％的填充物
阻塞床25％-60％的填充物
混合床25％-60％的填充物
主隔室(筒)中的惰性填充物取决于系统技术，并且是Amberpack/Schwebebett中10-12cm范围内的固定值或取决于容器直径的高度范围。通常<1000mm:150mm；<2500:200mm和所有其他超过2500:300mm
或为15-25cm作为具有空气抑制的阻塞床系统中的块层。
示例
本实施例中使用的设备如下：
·2个平行的PVC柱以用于比较；外直径6cm并且柱高1000mm
·配备有喷嘴板的160mm壁高的顶部和底部隔室。隔室代表容器球体碟形头净体积Vs＝350ml；隔室通过喷嘴板与树脂柱物理地隔开以保留填充物。
·仪器：8个转子流量计，
2个压力计
·其他设备：2个水罐(1m3)，
2个化学物质罐(NaOH 30％HCl 37％)，
4个泵(2个进料泵、2个计量泵)
2个电导仪
[我们应该描述PE颗粒是如何制造的，因为这不是商业产品]
Figure BDA0003123788150000041
示例1：填充上部和/或下部隔室的测试
Figure BDA0003123788150000042
Figure BDA0003123788150000051
再生剂置换(缓慢冲洗)
Figure BDA0003123788150000061
结果
Figure BDA0003123788150000062
·[阳离子](eq/升)＝从所述给水分析中获得的总阳离子浓度。
·VT＝通量(升)：在树脂贯穿点处理的水总量。
·VR＝装载的树脂体积(升)
Figure BDA0003123788150000071
与Fwr＝0％(无填充)相比，在Fwr＝66,5％处100％填充Vs时，树脂操作容量提高
Fwr＝隔室游离水减少
Vs＝球体形隔室体积
达到10μS/cm的快速冲洗体积从2.06提高到1.41床体积。
示例2：逐渐填充下隔室的测试
主隔室中的操作条件和填充物与示例1中的相同。
结果
操作容量
Figure BDA0003123788150000072
置换(BV)
Figure BDA0003123788150000073
置换性能基本上与包含填充物的所述隔室的百分比无关。

Claims (7)

1.一种流体处理装置，其包括：
(a)包括至少一种流体处理介质的床的罐，
(b)将所述床与所述罐的端部隔开的分配板，以及
(c)至少一种惰性介质，所述惰性介质包括具有2.5mm到250mm的调和平均直径和0.57cm3/g到0.998cm3/g的密度的无定形颗粒；
其中，包含惰性介质的端部的体积是所述端部的总体积的25％到95％。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述无定形颗粒具有0.7到1的平均球形度和0.4到1的平均圆度。
3.如权利要求2所述的方法，其中，包含惰性介质的所述端部的体积是所述端部的体积的30％到90％。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述调和平均直径是2.5mm到100mm。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述无定形颗粒具有0.7到0.95的平均球形度和0.45到0.95的平均圆度。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述流体处理介质是离子交换树脂。
7.如权利要求6所述的方法，其中，包含惰性介质的下端部的体积是所述下端部的体积的40％到90％。
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