CN206109850U - 一种强碱离子交换纤维的胺化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种强碱离子交换纤维的胺化系统，包括卧式高压反应釜和柱形反应釜，湿态PP‑ST‑DVB纤维放入卧式反应釜，在柱形反应釜中，三甲胺的盐酸盐和NaOH固体溶解后的水溶液发生中和反应释放出三甲胺气；三甲胺气体通过气体进入卧式高压反应釜，在加热、高压的条件下快速胺化反应；反应结束后，在卧式反应釜内部圆筒高速旋转及加热、减压条件下，纤维表面的三甲胺尽可能的挥发，大部分的三甲胺气体经冷凝回收继续使用，少量的三甲胺气体由稀硫酸吸收；反应结束后，将纤维从反应釜中取出，放入烘箱中烘干或自然晾干，即得季铵型强碱离子交换纤维。
Description
技术领域
本实用新型属于离子交换材料的制备技术领域，涉及一种强碱离子交换纤维的胺化系统，是一种绿色环保、高效节能制备强碱型离子交换纤维的胺化系统。
背景技术
离子交换纤维具有吸附速度快，净化程度高，通水阻力小，再生方便等优点，可吸附有害气体、重金属可以去异味、净化水源、海水淡化等多种用途，受到人们越来越多的关注，一般来说离子交换纤维分为：强酸型离子交换纤维、强碱型离子交换纤维、弱酸离子交换纤维、弱碱离子交换纤维，而常见的季铵型强碱离子交换纤维的制备工艺中在胺化时，通常采用三甲胺的水溶液作用胺化试剂；三甲胺的水溶液浓度低通常较低，不利有胺化反应的发生，而且在胺化反应的过程中挥发出来的三甲胺气体具有强烈难闻的鱼腥味，附着在衣服上刺鼻的气味很难去除。因此，改进现有制备季胺型强碱离子交换纤维中的胺化工艺，对改进当前离子交换纤维制备技术领域至关重要，也符合目前国家对环境友好型技术迫在眉睫的需求，缓解环境日益恶化的现状具有一定的意义。
实用新型内容
为解决现有技术中制备强碱离子交换纤维时三甲胺水溶液浓度低、不利于胺化反应等问题，本实用新型提出强碱离子交换纤维的胺化系统，胺化试剂采用三甲胺的盐酸盐与NaOH固体溶解后的水溶液发生中和反应释放出的三甲胺气体，三甲胺气体进入反应釜，在含有苄基氯或氯乙酰基官能团的湿态纤维的表面，形成高浓度的三甲胺水溶液，在较高的压力和温度下，快速完成胺化反应；反应结束，在卧式反应釜内部圆筒高速旋转以及加热、减压条件下，使纤维表面的三甲胺尽可能的挥发，大部分经冷凝回收继续使用，少量由稀硫酸吸收；最后将纤维从反应釜中取出，放入烘箱中烘干或自然晾干得到季铵型强碱离子交换纤维，整个胺化反应在密闭体系中反应，大大减少了三甲胺气体的泄漏。
本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案为：
一种强碱离子交换纤维的胺化系统，包括卧式高压反应釜和柱形反应釜，其特征在于，
--所述卧式高压反应釜内部设有可旋转并且筒壁带有微孔的反应圆筒，顶部设置进气口，所述进气口与柱形反应釜的出气口连通；
--所述柱形反应釜包括顶盖、内壳和外壳，所述内壳和外壳之间形成一夹层，在所述夹层中靠近反应釜顶部的位置布置一倾斜的环形管路，在所述倾斜的环形管路的最高位置处的侧壁上形成一进液口，在所述环形管路的朝向反应釜底面的周向壁面上布置多个通孔；
所述内壳的侧壁上设有进液口Ⅰ、进液口Ⅱ和进气口，所述顶盖上设有出气口，所述外壳底部设有出液口，外壳底部的出液口与设置在所述柱形反应釜底部的储液罐连通，储液罐与所述内壳的进液口Ⅱ连通；
所述柱形反应釜外部设置三甲胺水溶液储罐，所述三甲胺水溶液储罐的底部设置一出液管路，所述出液管路一路与布置在所述夹层中的环形管路的进液口连通，另一路与所述内壳的进液口Ⅰ连通。
优选地，所述卧式高压反应釜顶部设有第一纤维加料口，所述反应圆筒的侧壁上设有与所述第一纤维加料口对应的第二纤维加料口。
优选地，所述反应圆筒的两端通过轴承支承在所述卧式高压反应釜的左右两端，其中一端伸出于所述卧式高压反应釜外部，并与一可变速电机相连。
优选地，将湿态的PP-ST-DVB纤维放入卧式高压反应釜时，首先打开反应釜顶部的第一纤维加料口，之后旋转所述反应圆筒使所述第二纤维加料口与所述第一纤维加料口重合，打开所述第二纤维加料口，将PP-ST-DVB纤维经所述第一纤维加料口和第二纤维加料口放入所述反应圆筒内。
优选地，所述柱形反应釜的内壳中设有搅拌装置。
优选地，所述柱形反应釜外壳底部出液口与储液罐之间的连通管路上设置控制阀门，所述出液口与所述内壳的进液口Ⅱ之间的连通管路上设置控制阀门和化工泵。
优选地，所述柱形反应釜外部靠上的位置设置三甲胺水溶液储罐。
优选地，所述出液管路与所述环形管路的进液口之间的连通管路、所述出液管路与所述内壳的进液口Ⅰ之间的连通管路上均设置控制阀门。
同现有技术相比，本实用新型的强碱离子交换纤维的胺化系统具有显著的技术效果：本实用新型提出强碱离子交换纤维的胺化系统，胺化试剂采用三甲胺的盐酸盐与NaOH固体溶解后的水溶液发生中和反应释放出的三甲胺气体，三甲胺气体进入反应釜，在含有苄基氯或氯乙酰基官能团的湿态纤维的表面，形成高浓度的三甲胺水溶液，在较高的压力和温度下，快速完成胺化反应；反应结束，在卧式反应釜内部圆筒高速旋转以及加热、减压条件下，使纤维表面的三甲胺尽可能的挥发，大部分经冷凝回收继续使用，少量由稀硫酸吸收；最后将纤维从反应釜中取出，放入烘箱中烘干或自然晾干得到季铵型强碱离子交换纤维，整个胺化反应在密闭体系中反应，大大减少了三甲胺气体的泄漏。
附图说明
图1为本实用新型的强碱离子交换纤维的胺化系统示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
下面结合图1，说明本实用新型的强碱离子交换纤维的胺化系统，包括卧式高压反应釜10和柱形反应釜。
卧式高压反应釜10顶部设有第一纤维加料口13，内部设有可旋转并且筒壁带有微孔的反应圆筒11，反应圆筒11的两端通过轴承支承在卧式高压反应釜10的左右两端，其中一端伸出于卧式高压反应釜10外部，并与一可变速电机12相连，反应圆筒11的侧壁上设有与第一纤维加料口13对应的第二纤维加料口14；耐高压卧式反应釜10的顶部设置进气口15，进气口15通过管路与设置在耐高压卧式反应釜外部的用以产生三甲胺气体的柱形反应釜连通。
三甲胺气体在柱形反应釜中产生，柱形反应釜包括顶盖20、内壳21和外壳22，内壳21和外壳22之间形成一中空的夹层23，在夹层23中靠近反应釜顶部的位置布置一倾斜的椭圆形环形管路24，环形管路24与柱形容器外壁连接时有最高、最低两个位置，在倾斜的环形管路24的最高位置处的侧壁上形成一进液口，在环形管路24的朝向反应釜底面的周向壁面上布置多个滴液孔；柱形反应釜的内壳21中设有搅拌装置，内壳21的侧壁上靠近反应釜顶部的位置设有进液口Ⅰ、进液口Ⅱ和进气口28，柱形反应釜的顶盖上设有出气口27，柱形反应釜的外壳22底部设有出液口，外壳22底部的出液口与设置在柱形反应釜底部的储液罐30连通，储液罐30的出液口与内壳21的进液口Ⅱ连通，并且，外壳22底部的出液口与储液罐30之间的连通管路上设置控制阀门31，储液罐30的出液口与内壳21的进液口Ⅱ之间的连通管路上设置控制阀门32和化工泵33。
柱形反应釜外部靠上的位置设置三甲胺水溶液储罐40，三甲胺水溶液储罐40的底部设置一出液管路，出液管路一路与布置在夹层23中的环形管路24的进液口连通，另一路与内壳21的进液口Ⅰ连通，并且，出液管路与环形管路24的进液口之间的连通管路、出液管路与内壳的进液口Ⅰ之间的连通管路上均设置控制阀门43、42。
将湿态的PP-ST-DVB纤维放入卧式高压反应釜10时，首先打开反应釜10顶部的第一纤维加料口13，之后旋转反应圆11筒使第二纤维加料口14与第一纤维加料口13重合，打开第二纤维加料口14，将PP-ST-DVB纤维经第一纤维加料口13和第二纤维加料口14放入反应圆筒11内。
湿态的PP-ST-DVB纤维在卧式高压反应釜10中进行胺化反应时，打开耐高压卧式反应釜10顶部的进气口15，三甲胺气体经进气口15进入卧式高压反应釜10内，反应圆筒11在电机12的带动下进行旋转，带动其中的纤维翻动，使得湿态的纤维与三甲胺气体充分均匀接触，在高压、加热条件下使纤维表面的水分形成高浓度的三甲胺水溶液，快速完成胺化反应，生成季铵型强碱离子交换纤维。
湿态的PP-ST-DVB纤维在卧式高压反应釜10中胺化反应结束后，放出柱形反应釜夹层23里部分液体，使夹层23里含NaOH的液体不能与反应釜内部含三甲胺盐酸盐的液体接触，避免通过环形管道24最低处的管道二者互相扩散接触，继续发生反应释放三甲胺气体。
关闭卧式高压反应釜10与与盛有三甲胺盐酸盐的柱形反应釜上的管道阀门，缓慢打开卧式高压反应釜10与冷凝循环装置连接管道上的阀门，反应釜中三甲胺气体经冷却收集下次继续使用；在卧式反应釜加热和内部圆筒高速选下，大部分的三甲胺气体经冷凝回收继续使用，少量的三甲胺气体由硫酸稀溶液吸收。
以上所述仅为本实用新型的较佳实例而已，并不用以限制本实用新型，凡依本实用新型专利构思所述构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种强碱离子交换纤维的胺化系统，包括卧式高压反应釜和柱形反应釜，其特征在于，
所述卧式高压反应釜内部设有可旋转并且筒壁带有微孔的反应圆筒，顶部设置进气口，所述进气口与柱形反应釜的出气口连通；
所述柱形反应釜包括顶盖、内壳和外壳，所述内壳和外壳之间形成一夹层，在所述夹层中靠近反应釜顶部的位置布置一倾斜的环形管路，在所述倾斜的环形管路的最高位置处的侧壁上形成一进液口，在所述环形管路的朝向反应釜底面的周向壁面上布置多个通孔；
所述内壳的侧壁上设有进液口Ⅰ、进液口Ⅱ和进气口，所述顶盖上设有出气口，所述外壳底部设有出液口，外壳底部的出液口与设置在所述柱形反应釜底部的储液罐连通，储液罐与所述内壳的进液口Ⅱ连通；
所述柱形反应釜外部设置三甲胺水溶液储罐，所述三甲胺水溶液储罐的底部设置一出液管路，所述出液管路一路与布置在所述夹层中的环形管路的进液口连通，另一路与所述内壳的进液口Ⅰ连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卧式高压反应釜顶部设有第一纤维加料口，所述反应圆筒的侧壁上设有与所述第一纤维加料口对应的第二纤维加料口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述反应圆筒的两端通过轴承支承在所述卧式高压反应釜的左右两端，其中一端伸出于所述卧式高压反应釜外部，并与一可变速电机相连。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柱形反应釜的内壳中设有搅拌装置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柱形反应釜外壳底部出液口与储液罐之间的连通管路上设置控制阀门，所述出液口与所述内壳的进液口Ⅱ之间的连通管路上设置控制阀门和化工泵。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柱形反应釜外部靠上的位置设置三甲胺水溶液储罐。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述出液管路与所述环形管路的进液口之间的连通管路、所述出液管路与所述内壳的进液口Ⅰ之间的连通管路上均设置控制阀门。
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