CN202860551U - 一种离子交换设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离子交换设备，该设备包括反应器、洗涤装置和排放装置，所述洗涤装置设置在所述反应器的顶部，所述排放装置设置在所述反应器的底部，其中，所述洗涤装置包括喷淋部件，所述喷淋部件位于所述反应器内；所述排放装置包括风搅管道、卸料管道和过滤器，所述卸料管道通过所述过滤器与所述反应器连通，所述风搅管道通过所述卸料管道与所述过滤器连通。本实用新型提高了非粉末状催化剂的离子交换的效率和质量。

Description

一种离子交换设备

技术领域

本实用新型涉及一种离子交换设备。

背景技术

离子交换是许多炼油化工催化剂和特种材料制备过程中的关键工序，在该工序中包括了离子交换反应、洗涤、排液、出料等步骤。传统的催化剂离子交换工艺中，催化剂是先交换后成型，交换时催化剂是粉末状，粉末状催化剂可以打成浆液便于离子交换与物料的输送。

但是在某些特殊的催化剂制备工艺中，催化剂是先成型后交换。当进行离子交换时，催化剂是非粉末状催化剂，非粉末状催化剂不能形成浆液，从而增大离子交换、物料输送、洗涤、出料等操作环节的困难，并且容易造成已成型催化剂的破损。

非粉末状催化剂离子交换工序一般包括离子交换反应、洗涤、排液、出料等操作步骤，需要在离子交换装置中一体化完成，同时还需满足低能耗、低排放、低投资、高效率生产的要求。由于离子交换工序中的操作步骤较多，因此给设计低能效、低排放、低投资、高效率生产的离子交换装置带来了困难。

现有非粉末状催化剂离子交换的装置主要存在以下问题：

放液效率低。非粉末状催化剂进行交换和洗涤后，需要排放交换液和洗液，在离子交换装置的液体排放口一般都加有过滤网防止物料跑损。但现有的过滤器设计不适合非粉末状催化剂，导致液体排放速度慢耗时长，液体排放效率低，从而降低了催化剂离子交换的生产效率；

物料跑损。在排放液体过程中，为了加快液体的排放速度，一般会加大过滤网上过滤口的直径，但随之带来物料随液体一起排放，造成物料破损浪费的问题；

物料破损严重。非粉末状催化剂都是成型催化剂，保持好催化剂的完好颗粒形状是离子交换工序的工艺要求。但一般为加强离子交换效果，需要加强物料与交换液或洗涤液的接触，通常采用搅拌的方式。但机械搅拌会造成催化剂破损，降低了催化剂的收率。另外，交换洗涤过程中加注液体如采用一般直接注入方式也会对催化剂形成冲击，造成物料破损。

由此可见，需要解决非粉末状催化剂的离子交换过程中放液效率低、物料跑损和破损的问题，以满足非粉末状催化剂进行离子交换的工艺要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决非粉末状催化剂的离子交换过程中放液效率低、物料跑损和破损的问题，提供一种新的离子交换设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种离子交换设备，该设备包括反应器、洗涤装置和排放装置，所述洗涤装置设置在所述反应器的顶部，所述排放装置设置在所述反应器的底部，其中，所述洗涤装置包括喷淋部件，所述喷淋部件位于所述反应器内；所述排放装置包括风搅管道、卸料管道和过滤器，所述卸料管道通过所述过滤器与所述反应器连通，所述风搅管道通过所述卸料管道与所述过滤器连通。

优选地，所述排放装置还包括放液管道，所述放液管道与所述卸料管道连通。

优选地，所述卸料管道的下端具有开口，所述开口上设置有盖板。

优选地，所述过滤器包括彼此连接的过滤网管和支撑管，所述过滤网管位于所述反应器内，所述支撑管位于所述卸料管道内。

优选地，所述反应器的底部具有开口，所述排放装置通过所述开口与所述反应器连通，所述过滤网管的直径小于等于所述开口的直径。

优选地，所述支撑管的侧壁上有开口。

优选地，所述过滤器还包括垫圈，所述垫圈为环形，所述垫圈套在所述过滤网管上，并放置在所述反应器和所述支撑管之间。

优选地，所述设备还包括离子交换液进料装置，所述离子交换液进料装置包括离子交换溶液配制罐和加液管，所述离子交换溶液配制罐通过所述加液管与所述反应器连通。

优选地，所述设备还包括真空装置，所述真空装置包括真空泵和真空管；所述真空泵通过所述真空管与所述反应器连通。

优选地，所述设备还包括夹套、蒸汽进入管道和蒸汽冷凝排放管道，所述夹套包裹在所述反应器的外面，所述蒸汽进入管道和所述蒸汽冷凝排放管道与所述夹套连通。

在本实用新型的离子交换设备中，通过在伸入反应器的进液管的出口设置喷淋部件，使在进行非粉末状催化剂洗涤时，加注洗涤液呈喷淋状，不会直接冲击非粉末状催化剂，减少对非粉末状催化剂的损伤。设置风搅管道，在非粉末状催化剂进行离子交换时通入风，利用通入的风对反应器中浸在离子交换溶液或洗涤液中的非粉末状催化剂起到搅拌的作用，使离子交换设备不使用机械搅拌，减少搅拌桨叶对非粉末状催化剂的损伤。设置喷淋部件和风搅管道提供风搅拌的措施，提高了非粉末状催化剂的离子交换质量。另外，设置的过滤器，其中的过滤网管位于反应器内，伸入到离子交换溶液或洗涤液与非粉末状催化剂形成的混合物中，增加了过滤网管与混合物接触的面积，排放液体时，液体可通过的过滤网孔量增加，从而加快了液体排放的速度，提高了非粉末状催化剂进行离子交换的效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的非粉末状催化剂离子交换装置的结构示意图；

图2是本实用新型的过滤网管的结构示意图。

附图标记说明

1反应器            2洗涤装置           3投料口

4放空阀            5真空泵             6排放装置

10蒸汽进入管道     11蒸汽冷凝排放管道  21离子交换溶液配制罐

22进液管           23喷淋部件          24换热器

25加液管           61过滤器            61a过滤网管

61b支撑管          62风搅管道          63放液管道

64卸料管道         65盖板

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供了一种离子交换设备，如图1所示，该设备包括反应器1、洗涤装置2和排放装置6，所述洗涤装置2设置在所述反应器1的顶部，所述排放装置6设置在所述反应器1的底部，其中，所述洗涤装置2包括喷淋部件23，所述喷淋部件23位于所述反应器1内；所述排放装置6包括风搅管道62、卸料管道64和过滤器61，所述卸料管道64通过所述过滤器61与所述反应器1连通，所述风搅管道62通过所述卸料管道64与所述过滤器61连通。

根据本实用新型，所述喷淋部件23使洗涤液加入所述反应器1时，可以分散的、喷淋方式加入，可以避免未有喷淋部件时，洗涤液直接冲击非粉末状催化剂，导致催化剂出现损伤的问题。所述喷淋部件23可以优选为喷淋管。

根据本实用新型，所述喷淋部件23位于所述反应器1内，可以是从所述反应器1的顶部伸入所述反应器1，优选从所述反应器1的顶部中心伸入所述反应器1内，可以有更好的喷淋效果。

根据本实用新型，所述反应器1的底部具有开口，离子交换进行时，所述反应器1中的液体和固体均经此开口排放。

根据本实用新型，所述排放装置6用于排放离子交换设备中的液体，如离子交换溶液或洗涤液，以及固体，如非粉末状催化剂。所述排放装置6优选设置在所述反应器1的底部。更优选所述排放装置6通过所述反应器1的底部具有的开口与所述反应器1连通。所述排放装置6中的卸料管道64竖直连通在所述反应器1底部具有的开口上，用于非粉末状催化剂卸料。所述排放装置6还包括放液管道63，所述放液管道63与所述卸料管道64连通，优选所述放液管道63垂直连通在所述卸料管道64的侧壁上。

根据本实用新型，优选所述风搅管道62垂直连通在所述卸料管道64的侧壁上，用于进行离子交换时向所述反应器1中通入对液体和固体的混合物起搅拌作用的风。

根据本实用新型，所述过滤器61用于离子交换过程中，液体排放时防止催化剂的跑损。液体排放速度的快慢受过滤器与液体接触面积多少的影响，而且过滤器上过滤孔的尺寸要小于液体中的固体的尺寸，以免固体从过滤孔中流失。优选情况下，如图2所示，所述过滤器61包括彼此连接的过滤网管61a和支撑管61b，所述过滤网管61a位于所述反应器1内，所述支撑管61b位于所述卸料管道64内。将所述过滤网管61a设置在所述反应器1内，进行离子交换时，所述过滤网管61a伸入液体和固体的混合物中，所述过滤网管61a与混合物接触的面积加大，在过滤网管上的过滤孔尺寸满足固体不跑损的情况下，液体可以从更多的过滤孔排放出，从而增大排放速度，提高了非粉末状催化剂离子交换的效率。在本实用新型中，所述过滤器61可以拆卸，用于反应器中固体的卸除。

根据本实用新型，所述过滤网管61a通过所述反应器1的底部的开口伸入所述反应器1内，优选情况下，所述过滤网管61a的直径小于等于所述开口的直径，优选所述过滤网管61a的直径等于所述开口的直径。

在本实用新型中，所述卸料管道64、风搅管道62和放液管道63都通过所述过滤器61与所述反应器1连通，优选情况下，所述支撑管61b的侧壁上有开口。

根据本实用新型，优选情况下，所述卸料管道64的下端具有开口，所述开口上设置有盖板65。所述盖板65与可以拆卸，安装时可以防止所述排放装置6泄漏，还可以通过与位于所述卸料管道64内的所述支撑管61b接触，对所述过滤器61起到压盖的作用。打开时可以拆卸所述过滤器61并卸放非粉末状催化剂。

根据本实用新型，为了所述过滤器61与所述反应器1之间的密封，优选情况下，所述过滤器61还可以包括垫圈，所述垫圈为环形，所述垫圈套在所述过滤网管61a上，并放置在所述反应器1和所述支撑管61b之间。所述垫圈可以为圆环形，所述垫圈的内径可以与所述过滤网管61a的外径相等，所述垫圈的外径可以与所述支撑管61b的外径相等。所述垫圈可以使用本领域常用的垫圈，例如硅橡胶垫圈。

根据本实用新型，优选情况下，所述离子交换设备还可以包括离子交换液进料装置，所述离子交换液进料装置包括离子交换溶液配制罐21和加液管25，所述离子交换溶液配制罐21通过所述加液管25与所述反应器1连通。

根据本实用新型，所述离子交换设备还可以包括真空装置，所述真空装置包括真空泵5和真空管；所述真空泵5通过所述真空管与所述反应器1连通。所述真空装置用于真空下加注离子交换溶液进反应器前，对反应器进行抽真空。可以采用本领域常规使用的真空泵，真空条件可以为-0.03～-0.1MPa。

根据本实用新型，所述离子交换设备还可以包括夹套、蒸汽进入管道10和蒸汽冷凝排放管道11，所述夹套包裹在所述反应器1的外面，所述蒸汽进入管道10和所述蒸汽冷凝排放管道11与所述夹套连通。所述夹套、蒸汽进入管道10和蒸汽冷凝排放管道11用于给所述反应器1加热并保温，保证所述反应器1内进行的离子交换过程在设定的温度下完成。所述蒸汽进入管道10可以在所述反应器1的上半部分连通所述夹套，所述蒸汽冷凝排放管道11可以在所述反应器1的底部连通所述夹套。

根据本实用新型，所述洗涤装置2还可以包括换热器24，所述换热器24可以在所述进液管22的上游并放置在所述反应器1外，用于加热所述进液管22中的洗涤液，可以是本领域常规使用的换热器。所述离子交换设备还可以包括投料口3和放空阀4，可以优选开设在所述反应器1的顶部。所述投料口3用于固体非粉末状催化剂加入所述反应器1内，可以采用本领域常规的方式在所述反应器1上开设所述投料口3；所述放空阀4用于装置内气体放空，可以采用本领域常规的设置方式设置。

下面参照图1和2，对本实用新型的非粉末状催化剂离子交换的装置的工作过程进行描述。

将带有密封垫圈的过滤器61从卸料管道64伸入反应器1，封盖住盖板65并压盖住过滤器61。从投料口3将一定量的非粉末状催化剂加入反应器1，关闭投料口3。打开真空泵5对反应器1抽真空达预定真空度，打开放液管25上的阀门（未示出），将预先配制好的离子交换溶液从离子交换溶液配制罐21经放液管25加入反应器1。通过蒸汽进入管道10向夹套中通入水蒸汽，为反应器1进行加热并控制离子交换过程的温度。打开风搅管道62，经卸料管线64、支撑管61b和过滤网管61a向反应器1内送入搅拌风，为非粉末状催化剂的离子交换提供风搅拌。通入的风从放空阀4排放出。经过预定的离子交换时间后，关闭风搅管道62的送风，打开放液管道63，将反应器1中的液体排放出。

关闭放液管道63，通过进液管22经喷淋部件23向反应器1中加入一定量的、被换热器24加热到一定温度的洗涤液。夹套中仍然通入水蒸汽并控制洗涤过程的温度。打开风搅管道62，向反应器1通入搅拌风。洗涤一定时间后，关闭风搅管道62的送风，打开放液管道63，将反应器1中的液体排放出。

按预定的洗涤次数，再次放入洗涤液，进行洗涤。

进行完最后一次洗涤，放掉液体后，关闭放液管道63，打开盖板65，拆卸掉过滤器61，将进行完离子交换的非粉末状催化剂从卸料管道64卸放出。

本实用新型中，所述过滤网管61a伸入所述反应器1，扩大了与由非粉末状催化剂和离子交换溶液或洗涤液组成的液固混合物的接触。这样，进行液体排放时，液体可以不局限于要集中在所述反应器1的底部开口处再排放，而是从伸入所述反应器1的内部的所述过滤网管61a的四壁即可排放，液体可以从更多数量的过滤孔排放流出，液体排放的速度大大加快，提高了非粉末状催化剂离子交换过程的效率。设置所述风搅管道62用于向所述反应器1中通入风，提供风搅拌。设置所述喷淋部件23，使洗涤液的加入以喷淋的方式完成。设置所述风搅管道62和所述喷淋部件23的作用均使离子交换过程中，非粉末状催化剂的物理损伤减小，提高非粉末状催化剂离子交换的收率。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种离子交换设备，该设备包括反应器（1）、洗涤装置（2）和排放装置（6），所述洗涤装置（2）设置在所述反应器（1）的顶部，所述排放装置（6）设置在所述反应器（1）的底部，其特征在于，所述洗涤装置（2）包括喷淋部件（23），所述喷淋部件（23）位于所述反应器（1）内；所述排放装置（6）包括风搅管道（62）、卸料管道（64）和过滤器（61），所述卸料管道（64）通过所述过滤器（61）与所述反应器（1）连通，所述风搅管道（62）通过所述卸料管道（64）与所述过滤器（61）连通。

2.根据权利要求1所述的离子交换设备，其特征在于，所述排放装置（6）还包括放液管道（63），所述放液管道（63）与所述卸料管道（64）连通。

3.根据权利要求1所述的离子交换设备，其特征在于，所述卸料管道（64）的下端具有开口，所述开口上设置有盖板（65）。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的离子交换设备，其特征在于，所述过滤器（61）包括彼此连接的过滤网管（61a）和支撑管（61b），所述过滤网管（61a）位于所述反应器（1）内，所述支撑管（61b）位于所述卸料管道（64）内。

5.根据权利要求4所述的离子交换设备，其特征在于，所述反应器（1）的底部具有开口，所述排放装置（6）通过所述开口与所述反应器（1）连通，所述过滤网管（61a）的直径小于等于所述开口的直径。

6.根据权利要求4所述的离子交换设备，其特征在于，所述支撑管（61b）的侧壁上有开口。

7.根据权利要求4所述的离子交换设备，其特征在于，所述过滤器（61）还包括垫圈，所述垫圈为环形，所述垫圈套在所述过滤网管（61a）上，并放置在所述反应器（1）和所述支撑管（61b）之间。

8.根据权利要求1所述的离子交换设备，其特征在于，所述设备还包括离子交换液进料装置，所述离子交换液进料装置包括离子交换溶液配制罐（21）和加液管（25），所述离子交换溶液配制罐（21）通过所述加液管（25）与所述反应器（1）连通。

9.根据权利要求1所述的离子交换设备，其特征在于，所述设备还包括真空装置，所述真空装置包括真空泵（5）和真空管；所述真空泵（5）通过所述真空管与所述反应器（1）连通。

10.根据权利要求1所述的离子交换设备，其特征在于，所述设备还包括夹套、蒸汽进入管道（10）和蒸汽冷凝排放管道（11），所述夹套包裹在所述反应器（1）的外面，所述蒸汽进入管道（10）和所述蒸汽冷凝排放管道（11）与所述夹套连通。

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