CN207371541U - 一种用于溶液除杂的连续离交装置 - Google Patents

Abstract

一种用于溶液除杂的连续离交装置，其包括原料进料总管、树脂柱单元、解析剂总管、产品总管、解析液总管和阀阵单元；本实用新型通过所述阀阵单元中不同阀门的开合组合，可以实现所述装置的连续化操作、效率高、除杂效果好并且成本低、产生废水少。

Description

一种用于溶液除杂的连续离交装置

技术领域

本发明涉及溶液除杂装置，具体涉及一种用于溶液除杂的连续离交装置。

背景技术

随着目前分离技术的发展，能够实现分离的技术越来越多，也越来越方便。包括膜分离、离心分离、沉降分离、过滤分离等方法，但是每种技术都有它的局限性。膜分离技术投资成本太高，而且只能用于特定分子大小有区别的或者是分离液体的成分构成的；离心分离由于高速运转产生很强的剪切力而使其使用范围进一步缩小；沉降分离和过滤分离虽然投资成本较少，但是这两种分离也有自己使用的局限性：沉降分离效果的精度不是很好，且需要时间较长，过滤分离只能使用于固-液之间的分离。截止目前氯化铝溶液中的除钙分离技术在市面上使用较多的是沉降分离和过滤分离。

目前可以用树脂柱对氯化铝溶液进行脱钙，其使用的树脂柱在单柱使用时仅能得到0.5倍体积的合格氯化铝溶液，也就是说1m³的脱钙树脂总共能处理4m³的氯化铝料液才能达到饱和状态，而合格的氯化铝溶液的体积仅有0.5m³，其它的3.5方料液会因不合格需要大量的返料处理。采用多柱模式，可以得到1.6倍单柱体积的合格氯化铝溶液；同时树脂再生需要用水量为0.01～0.2倍单柱树脂体积(考虑套用或串柱过程)，由此可看出，如果仅采用一般的装置，没有经济性，因为处理体积较少，产生的废水也需要进行处理，废水处理费用将使氯化铝的成本急剧增加，在工业上没有可行性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于溶液除杂的连续离交装置，也称为离子交换装置，以解决诸如工业上氯化铝溶液除钙效果差、经济性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于溶液除杂的连续离交装置，所述连续离交装置包括原料进料总管、树脂柱单元、解析剂总管、产品总管、解析液总管和阀阵单元；

所述原料进料总管用于将待除杂溶液送入所述树脂柱单元；

所述树脂柱单元包括多个树脂柱，用于对待除杂溶液进行吸附除杂，得到产品除杂溶液，所述树脂柱的顶部设有顶部进出口、底部设有底部进出口；

所述解析剂总管用于将解析剂送入所述树脂柱单元中吸附饱和的树脂柱，以使树脂所吸附杂质解析并且树脂再生，得到溶解有吸附杂质的解析液；

所述产品总管用于将所述除杂溶液送出；

所述解析液总管用于将所述解析液送出；

所述阀阵单元包括第一环形总管、第二环形总管、设置在所述第一环形总管上的多个第一阀门、设置在所述第二环形总管上的多个第二阀门、多根连接管线和设置在所述连接管线上的第三阀门；

所述的多个树脂柱按顺序依次连接至第一环形总管和第二环形总管，其连接方式为任一树脂柱的顶部进出口和底部进出口分别连接至所述第一环形总管和第二环形总管中不同的管，并且与所述第一环形总管或第二环形总管连接的多个树脂柱中，相邻树脂柱的顶部进出口分别连接至所述第一环形总管和第二环形总管中不同的管；

所述第一阀门设置在任意相邻的两个树脂柱与第一环形总管的连接位置之间；位于任意相邻的两个第一阀门之间的第一环形总管当连接有顶部进出口时称为第一顶分管、当连接有底部进出口时称为第一底分管，从而所述第一环形总管由多个间隔设置的第一顶分管和第一底分管围成；所述第一顶分管通过连接管线分别连接至所述原料进料总管以及分别连接至所述解析剂总管；所述第一底分管通过连接管线分别连接至所述产品总管以及分别连接至所述解析液总管；

所述第二阀门设置在任意相邻的两个树脂柱与第二环形总管的连接位置之间；位于任意相邻的两个第二阀门之间的第二环形总管当连接有顶部进出口时称为第二顶分管、当连接有底部进出口时称为第二底分管，从而所述第二环形总管由多个间隔设置的第二顶分管和第二底分管围成；所述第二顶分管通过连接管线分别连接至所述原料进料总管以及分别连接至所述解析剂总管；所述第二底分管通过连接管线分别连接至产品总管以及分别连接至所述解析液总管；

所述连接管线上分别设有第三阀门。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述连续离交装置还包括原料返料总管和解析剂返料总管，所述第一底分管和第二底分管分别通过连接管线连接至所述原料返料总管，所述第一顶分管和第二顶分管分别通过连接管线连接至所述解析剂返料总管。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述连续离交装置还包括至少一个增压设备，所述第一底分管和第二底分管分别通过连接管线连接至所述增压设备的进料口，所述第一顶分管和第二顶分管分别通过连接管线连接至所述增压设备的出料口。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述连续离交装置还包括原料进料单元和解析剂进料单元；

所述原料进料单元包括原料缓冲罐和原料泵，所述原料缓冲罐用于储存待除杂溶液；所述原料泵用于将来自所述原料缓冲罐的待除杂溶液送入所述原料进料总管；

所述解析剂进料单元包括解析剂缓冲罐和解析剂泵，所述解析剂缓冲罐用于储存解析剂；所述解析剂泵用于将来自所述解析剂缓冲罐的解析剂送入所述解析剂总管。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述连续离交装置还包括循环管，所述循环管的一端连接至所述产品总管，用于在所述产品总管内输送的除杂溶液中杂质超标时将所述除杂溶液循环至所述原料缓冲罐。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述连续离交装置还包括产品储罐和解析液储罐，所述产品储罐用于接收来自所述产品总管的输送的产品除杂溶液；所述解析液储罐用于接收来自所述解析液总管输送的解析液。

根据权利要求本实用新型的连续离交装置，优选地，所述的多个树脂柱为不少于5个树脂柱，比如不少于7个树脂柱、不少于10个树脂柱或不少于14个树脂柱，例如8个、12个或16个等等。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.能够连续化操作，通过阀阵装置中阀门的自动切换，树脂柱连续地处于不同的工段，效率高。

2.由于可以连续操作，除杂效果好，产生废水较少。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的示意图；

图2为本实用新型的另一种实施方式的部分示意图；

图3为本实用新型的装置运行时阀门切换示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式详细描述本实用新型的装置结构和工作原理，但需要注意的是，以下描述的目的是为了更清楚地理解本实用新型而不能用于限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的用于氯化铝溶液除钙的连续离交装置包括：原料进料总管2、树脂柱单元、解析剂总管3、产品总管4、解析液总管5和阀阵单元；

其中，所述原料进料总管2用于将待除杂溶液送入所述树脂柱单元；

所述树脂柱单元包括多个树脂柱11-17，用于对待除杂溶液进行吸附除杂，得到产品除杂溶液，所述树脂柱的顶部设有顶部进出口10、底部设有底部进出口20；本领域技术人员理解，所述的多个树脂柱还可以是其他数量，可以为不少于5个树脂柱，比如不少于7个树脂柱、不少于 10个树脂柱或不少于14个树脂柱，例如8个、12个或16个等等。

所述解析剂总管3用于将解析剂送入所述树脂柱单元中吸附饱和的树脂柱，以使树脂所吸附杂质解析并且树脂再生，得到溶解有吸附杂质的解析液；

所述产品总管4用于将所述除杂溶液送出；

所述解析液总管5用于将所述解析液送出；

所述阀阵单元包括第一环形总管6、第二环形总管7、设置在所述第一环形总管6上的多个第一阀门61、设置在所述第二环形总管7上的多个第二阀门71、多根连接管线30和设置在所述连接管线30上的第三阀门(图中未标出)；

所述的多个树脂柱按顺序依次连接至第一环形总管6和第二环形总管7，其连接方式为任一树脂柱的顶部进出口10和底部进出口20分别连接至所述第一环形总管6和第二环形总管7中不同的管，即，当某一树脂柱的顶部进出口10连接至第一环形总管6时，其底部进出口则应该连接至第二环形总管7；并且与所述第一环形总管6或第二环形总管7连接的多个树脂柱中，相邻树脂柱的顶部进出口10分别连接至所述第一环形总管6和第二环形总管7中不同的管，例如对于相邻的树脂柱11与12 (树脂柱11与17同样为相邻树脂柱)，当树脂柱11的顶部进出口10连接至第一环形总管6时，树脂柱12的顶部进出口10则应该连接至第二环形总管7；

所述第一阀门61设置在任意相邻的两个树脂柱与第一环形总管6的连接位置之间(此处的连接位置是指第一环形总管6上连接至树脂柱的位置)；位于任意相邻的两个第一阀门61之间的第一环形总管6当连接有顶部进出口10时称为第一顶分管62、当连接有底部进出口20时称为第一底分管63，从而所述第一环形总管6由多个间隔设置的第一顶分管 62和第一底分管63围成；所述第一顶分管62通过连接管线30分别连接至所述原料进料总管2以及分别连接至所述解析剂总管3；所述第一底分管63通过连接管线30分别连接至所述产品总管4以及分别连接至所述解析液总管5；

所述第二阀门71设置在任意相邻的两个树脂柱与第二环形总管7的连接位置之间；位于任意相邻的两个第二阀门71之间的第二环形总管7 当连接有顶部进出口10时称为第二顶分管72、当连接有底部进出口20 时称为第二底分管73，从而所述第二环形总管7由多个间隔设置的第二顶分管72和第二底分管73围成；所述第二顶分管72通过连接管线30分别连接至所述原料进料总管2以及分别连接至所述解析剂总管3；所述第二底分管73通过连接管线30分别连接至产品总管4以及分别连接至所述解析液总管5；

所述连接管线30上分别设有第三阀门，其通过开启或闭合操作，可以改变装置内物料的流动路径。

在一种实施方式中，所述连续离交装置还包括原料返料总管8和解析剂返料总管9，所述第一底分管63和第二底分管73分别通过连接管线 30连接至所述原料返料总管8，所述第一顶分管62和第二顶分管72分别通过连接管线30连接至所述解析剂返料总管9。

进一步如图2所示，在一种实施方式中，所述连续离交装置还包括至少一个增压设备，所述第一底分管63和第二底分管73分别通过连接管线30连接至所述增压设备的进料口，所述第一顶分管62和第二顶分管72分别通过连接管线30连接至所述增压设备的出料口，例如所述至少一个增压设备为第一吸附增压泵22和第二吸附增压泵23，以便在进入后续树脂柱时能保持一定程度的压力。

在一种实施方式中，所述连续离交装置还包括原料进料单元和解析剂进料单元；

其中，所述原料进料单元包括原料缓冲罐27和原料泵21，所述原料缓冲罐27用于储存待除杂溶液(原料)；所述原料泵21用于将来自所述原料缓冲罐27的待除杂溶液送入所述原料进料总管2；

所述解析剂进料单元包括解析剂缓冲罐25和解析剂泵24，所述解析剂缓冲罐25用于储存解析剂；所述解析剂泵24用于将来自所述解析剂缓冲罐25的解析剂送入所述解析剂总管3。

在一种实施方式中，所述连续离交装置还包括循环管41，所述循环管41的一端连接至所述产品总管4，用于在所述产品总管4内输送的除杂溶液中杂质超标时将所述除杂溶液循环至所述原料缓冲罐27。

在一种实施方式中，所述连续离交装置还包括产品储罐28和解析液储罐26，所述产品储罐28用于接收来自所述产品总管4的输送的产品除杂溶液；所述解析液储罐26用于接收来自所述解析液总管5输送的解析液。

需要说明的是，图1中只有管线交叉处有黑点“·”标记的，才表示此处交叉的两条管线之间是相互连通的，否则表示两条管线之间不相干。

运行时，通过选择性的开启阀阵单元中的若干阀门，可以使树脂柱单元中的树脂柱11-17分别处于不同的操作状态，比如吸附状态、解析状态、顶水操作状态和置换操作状态。以从氯化铝溶液中除钙为例，具体示例如下：

如图3所示，开启第三阀门中阀门a1，原料从原料缓冲罐27经原料泵21和原料进料总管2从树脂柱11的顶部进出口送入；开启阀门a2，使得经由树脂柱11吸附后的溶液进入第一增压泵22增压；开启阀门a3，经第一增压泵22增压的溶液进入树脂柱12的顶部进出口，进行继续吸附；开启第二阀门中的阀门b1，来自树脂柱12的底部进出口的溶液进入树脂柱13的顶部进出口，进行继续吸附；开启阀门a4，使得经由树脂柱 13吸附后的溶液进入第二增压泵23增压；开启阀门a5，经第二增压泵 23增压的溶液进入树脂柱14的顶部进出口，进行继续吸附。经树脂柱 14吸附处理后溶液已成为合格产品，开启阀门a6，来自树脂柱14的底部进出口的合格产品经产品总管4送往产品储罐28。在这一过程中，树脂柱11-14即处于串联的吸附状态，此时也可称为吸附工段。

开启阀门a7，解析剂(例如水)从解析剂缓冲罐25经解析剂泵24 和解析剂总管3从树脂柱15的顶部进出口送入，进行解析；开启第一阀门中的阀门c1，来自树脂柱15的底部进出口的溶液进入树脂柱16的顶部进出口，进行解析；开启阀门b2，来自树脂柱16的底部进出口的溶液进入树脂柱17的顶部进出口，进行解析；开启阀门a8，来自树脂柱17 的底部进出口的溶液经解析液总管5送入解析液缓冲罐26。在这一过程中，树脂柱15-17即处于串联的解析状态，此时也可称为再生工段。当然，本领域技术人员可以理解，通过开启不同阀门，实现逆流解析，即解析剂在树脂柱中的流向与吸附状态树脂柱中的液流方向相反。另外，本领域技术人员还可以理解，当然树脂柱16的顶部进出口的溶液中杂质含量已然饱和时，即难以再对后续树脂柱17形成有效解析时，也可以同时开启阀门a9，使部分来自树脂柱16的顶部进出口的溶液直接经解析液总管 5送入解析液缓冲罐26。

当吸附工段中的第一树脂柱11吸附饱和时，需要将其并入再生工段，作为再生工段的最末树脂柱进行再生。切换过程如下：关闭阀门a1、a2 和a8，开启阀门c2和a10，此时，来自树脂柱17的底部进出口的溶液从树脂柱11的顶部进出口进入，树脂柱11中残留的原料溶液被顶出，经原料返料总管8送入原料缓冲罐27，以免浪费；此时，树脂柱11处于顶出操作状态。当树脂柱11中残留的原料溶液被顶出完毕后，关闭阀门a10，开启阀门a11，使得树脂柱11的底部进出口的溶液经解析液总管5送入解析液缓冲罐26；此时，树脂柱11进入解析状态，以便再生。

在从吸附工段切出树脂柱11的同时，开启阀门a12，关闭阀门a3，使树脂柱12成为吸附工段新的第一树脂柱，接收来自原料进料总管2的原料；当然，也可以通过开关相应的阀门使树脂柱12的出料先经由第一增压泵22增压后再送往树脂柱13。

当再生工段中的第一树脂柱15再生好后，需要将其并入吸附工段，作为吸附工段的最末树脂柱进行吸附。切换过程如下：关闭阀门a6和a7，开启阀门b3和a13，此时，来自树脂柱14的底部进出口的溶液从树脂柱 15的顶部进出口进入，树脂柱15中残留的解析剂被置换，经解析剂返料总管9送入解析剂缓冲罐25或直接排污；此时，树脂柱15处于置换操作状态。当树脂柱15中残留的原料溶液被顶出完毕后，关闭阀门a13和 c1，开启阀门a14，使得树脂柱15的底部进出口的溶液经产品总管4送入产品缓冲罐28；此时，树脂柱15进入吸附状态。

在从再生工段切出树脂柱15的同时，本领域技术人员理解，还需要对相关阀门进行操作，以使树脂柱16成为再生工段新的第一树脂柱。

上述阀门优选为自动控制阀门。

通过以上描述可知，树脂柱11-17通过阀阵单元中阀门的开合组合可以分别在吸附状态、顶水操作状态、解析状态和置换操作状态之间循环。通过阀阵单元中自控阀门根据预先设定的程序自动进行切换，保证了装置的连续性，从而实现了树脂柱高效连续地对氯化铝溶液进行除钙。

Claims (10)

1.一种用于溶液除杂的连续离交装置，所述连续离交装置包括原料进料总管、树脂柱单元、解析剂总管、产品总管、解析液总管和阀阵单元；

所述原料进料总管用于将待除杂溶液送入所述树脂柱单元；

所述树脂柱单元包括多个树脂柱，用于对待除杂溶液进行吸附除杂，得到产品除杂溶液，所述树脂柱的顶部设有顶部进出口、底部设有底部进出口；

所述解析剂总管用于将解析剂送入所述树脂柱单元中吸附饱和的树脂柱，以使树脂所吸附杂质解析并且树脂再生，得到溶解有吸附杂质的解析液；

所述产品总管用于将所述除杂溶液送出；

所述解析液总管用于将所述解析液送出；

所述阀阵单元包括第一环形总管、第二环形总管、设置在所述第一环形总管上的多个第一阀门、设置在所述第二环形总管上的多个第二阀门、多根连接管线和设置在所述连接管线上的第三阀门；

所述的多个树脂柱按顺序依次连接至第一环形总管和第二环形总管，其连接方式为任一树脂柱的顶部进出口和底部进出口分别连接至所述第一环形总管和第二环形总管中不同的管，并且与所述第一环形总管或第二环形总管连接的多个树脂柱中，相邻树脂柱的顶部进出口分别连接至所述第一环形总管和第二环形总管中不同的管；

所述第一阀门设置在任意相邻的两个树脂柱与第一环形总管的连接位置之间；位于任意相邻的两个第一阀门之间的第一环形总管当连接有顶部进出口时称为第一顶分管、当连接有底部进出口时称为第一底分管，从而所述第一环形总管由多个间隔设置的第一顶分管和第一底分管围成；所述第一顶分管通过连接管线分别连接至所述原料进料总管以及分别连接至所述解析剂总管；所述第一底分管通过连接管线分别连接至所述产品总管以及分别连接至所述解析液总管；

所述第二阀门设置在任意相邻的两个树脂柱与第二环形总管的连接位置之间；位于任意相邻的两个第二阀门之间的第二环形总管当连接有顶部进出口时称为第二顶分管、当连接有底部进出口时称为第二底分管，从而所述第二环形总管由多个间隔设置的第二顶分管和第二底分管围成；所述第二顶分管通过连接管线分别连接至所述原料进料总管以及分别连接至所述解析剂总管；所述第二底分管通过连接管线分别连接至产品总管以及分别连接至所述解析液总管；

所述连接管线上分别设有第三阀门。

2.根据权利要求1所述的连续离交装置，其特征在于，所述连续离交装置还包括原料返料总管和解析剂返料总管，所述第一底分管和第二底分管分别通过连接管线连接至所述原料返料总管，所述第一顶分管和第二顶分管分别通过连接管线连接至所述解析剂返料总管。

3.根据权利要求2所述的连续离交装置，其特征在于，所述连续离交装置还包括至少一个增压设备，所述第一底分管和第二底分管分别通过连接管线连接至所述增压设备的进料口，所述第一顶分管和第二顶分管分别通过连接管线连接至所述增压设备的出料口。

4.根据权利要求3所述的连续离交装置，其特征在于，所述连续离交装置还包括原料进料单元和解析剂进料单元；

所述原料进料单元包括原料缓冲罐和原料泵，所述原料缓冲罐用于储存待除杂溶液；所述原料泵用于将来自所述原料缓冲罐的待除杂溶液送入所述原料进料总管；

所述解析剂进料单元包括解析剂缓冲罐和解析剂泵，所述解析剂缓冲罐用于储存解析剂；所述解析剂泵用于将来自所述解析剂缓冲罐的解析剂送入所述解析剂总管。

5.根据权利要求4所述的连续离交装置，其特征在于，所述连续离交装置还包括循环管，所述循环管的一端连接至所述产品总管，用于在所述产品总管内输送的除杂溶液中杂质超标时将所述除杂溶液循环至所述原料缓冲罐。

6.根据权利要求5所述的连续离交装置，其特征在于，所述连续离交装置还包括产品储罐和解析液储罐，所述产品储罐用于接收来自所述产品总管的输送的产品除杂溶液；所述解析液储罐用于接收来自所述解析液总管输送的解析液。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的连续离交装置，其特征在于，所述的多个树脂柱为不少于5个树脂柱。

8.根据权利要求7所述的连续离交装置，其特征在于，所述的多个树脂柱为不少于7个树脂柱。

9.根据权利要求8所述的连续离交装置，其特征在于，所述的多个树脂柱为不少于10个树脂柱。

10.根据权利要求8所述的连续离交装置，其特征在于，所述的多个树脂柱为不少于14个树脂柱。