CN209423642U - 一种脱除无机盐的连续离子交换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脱除无机盐的连续离子交换系统，包括若干树脂柱、原料罐、缓冲罐、产品罐、第一输送泵、第二输送泵和第三输送泵。若干树脂柱按序号依次排列，其中偶数号树脂柱均为阳树脂柱，所有的阳树脂柱组成阳离子脱除系统，奇数号树脂柱均为阴树脂柱，所有的阴树脂柱组成阴离子脱除系统。阳离子脱除系统分为阳离子吸附区和阳树脂再生区，阴离子脱除系统包括阴离子吸附区和阴树脂再生区。原料罐、第一输送泵、阳离子吸附区、缓冲罐、第二输送泵、阴离子吸附区和产品罐顺次连接。本实用新型可替代传统的固定床系统，达到树脂高效运用的目的，减少树脂、水和再生剂的用量，减少废水排放，将两种不同类型的树脂进行集成，精简工艺。

Description

一种脱除无机盐的连续离子交换系统

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，特别涉及一种脱除无机盐的连续离子交换系统。

背景技术

在多种食品添加剂（如：氨基酸、糖、有机物等）及药品的生产工艺中，经常需要涉及到对产品进行无机盐脱除，传统的固定床系统经常采用阴、阳树脂固定床对其中的无机盐离子进行吸附脱除。但传统固定床存在占地面积大、设备投入资金多、离子交换树脂利用率低、废水量多等缺点。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种占地小、设备紧凑、树脂利用率高及废水排量少的无机盐的连续离子交换系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种脱除无机盐的连续离子交换系统，包括若干树脂柱、原料罐、缓冲罐、产品罐、第一输送泵、第二输送泵和第三输送泵。若干树脂柱按序号依次排列，其中偶数号树脂柱均为阳树脂柱，所有的阳树脂柱组成阳离子脱除系统。奇数号树脂柱均为阴树脂柱，所有的阴树脂柱组成阴离子脱除系统，所述的阳离子脱除系统分为阳离子吸附区和阳树脂再生区，所述的阴离子脱除系统包括阴离子吸附区和阴树脂再生区。所述的原料罐、第一输送泵、阳离子吸附区、缓冲罐、第二输送泵、阴离子吸附区和产品罐顺次连接。

进一步地，所述的阴离子再生区由3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#共8根树脂柱依次串联而成，其中3号柱的进液端连接第一淋洗管，9号柱的进液端连接碱性再生介质管，11号柱的出液端连接第一废液管，第一废液管上设有第一支管，所述第一支管与13号柱的进液端相连，15号柱的进液端连接第二淋洗管，17号柱的出液端连接缓冲罐。

进一步地，所述的阴离子吸附区包括依次串联连接的三级吸附：19/21号柱并联为一级吸附，23/25并联为二级吸附，27/29并联为三级吸附，27/29号柱的出液端连接至产品罐，所述产品罐连接第三输送泵，第三输送泵连接至1号柱。

优选地，所述的碱性再生介质为氢氧化钠溶液。

进一步地，所述的阳离子吸附区包括依次串联连接的三级吸附：2/4号柱并联为一级吸附，6/8号柱并联为二级吸附，10/12号柱并联为三级吸附，10/12号柱的出液端连接至缓冲罐。

其中，所述的阳离子吸附区还包括14号柱，14号柱的进液端连接第四输送泵，第四输送泵连接缓冲罐，14号柱的出液端与16号柱的出液端并联连接。

进一步地，所述的阳离子再生区由16#、18#、20#、22#、24#、26#、28#、30#共8根树脂柱依次串联组成，其中16号柱的进液端连接第三淋洗管，22号柱的进液端连接酸性再生介质管，24号柱的出液端连接第二废液管，第二废液管上设有第二支管，所述第二支管与26号柱的进液端相连，28号柱的进液端连接第四淋洗管。

优选地，所述的酸性再生介质为浓盐酸。

进一步地，所述树脂柱单柱填充体积为4m³，阴离子脱除系统和阳离子脱除系统的总树脂填充体积均为60m³。

上述脱除无机盐的连续离子交换系统的工艺流程如下：

1）阳离子吸附：原料液由原料罐经第一输送泵从2/4号两个柱子并联进入系统，从2/4出来后，再并联进入6/8进行串联吸附，6/8吸附完成后，再并联进入10-12进行三级吸附，将阳离子去除干净，进入缓冲罐。在三级吸附之前，通过第四输送泵404利用缓冲罐内的料液置换14号树脂柱内的淋洗水，将淋洗水返回第三淋洗管。

2）阳树脂吸附饱和后，进行淋洗，将树脂柱内的原料清洗干净。28/30为正向串联淋洗，将树脂柱内的物料清洗干净，并返回原料罐，与原料混合后再进入脱盐系统。

3）淋洗干净后，阳树脂柱进入再生区域，再生介质为盐酸。在进行盐酸再生前，在26号柱位置，利用废酸将淋洗水置换至前一道工序使用。

4）阳树脂再生：在该区域中，采用反向串联再生工艺。浓盐酸与淋洗水混合后反向进入22号柱。再串联进入24号柱完成再生。24号柱出来的废酸会分出一个支路，利用废酸将26号内的淋洗水置换出来，置换出来的淋洗水返回第四淋洗管使用。

5）阳树脂经过盐酸再生后，进入淋洗。淋洗步骤由16/18/20这3个树脂柱反向串联组成。将树脂内的残酸清洗干净。树脂柱再生、淋洗结束后，再次进入吸附区域，如此往复。

6）原料经由偶数的阳树脂脱除阳离子后，进入缓冲罐。再进入奇数阴树脂柱进行阴离子脱除。

7）阴离子吸附：脱除阳离子的物料进入缓冲罐,由第二输送泵输送并联进入19/21两个柱子进入系统，从19/21出来后，再并联进入23/25进行串联吸附，23/25吸附完成后，再并联进入27/29进行三级吸附，将阴离子去除，进入产品罐。在三级吸附之前，通过第三输送泵利用产品罐内的产品置换1号树脂柱内的淋洗水，将淋洗水返回第一淋洗管区域。

8）阴树脂吸附饱和后，进行淋洗，将树脂柱内的产品清洗干净。15/17为正向串联淋洗，将树脂柱内的产品清洗干净，并返回缓冲罐，再与缓冲罐内的物料混合后进入脱盐系统。

9）淋洗干净后，阴树脂柱进入再生区域，再生介质为氢氧化钠（工业上氢氧化钠也称“碱”或“片碱”）。在进行氢氧化钠再生前，在13号柱位置，利用废酸将淋洗水置换至前一道工序使用。

10）阴树脂再生。在该区域中，采用反向串联再生工艺。浓碱与淋洗水混合后反向进入9号柱。再串联进入11号柱完成再生。11号柱出来的废碱分出一个支路，利用废碱将13号内的淋洗水置换出来，置换出来的淋洗水返回第二淋洗管使用。

11）阴树脂经过碱再生后，进入淋洗。淋洗步骤由3/5/7这3个树脂柱反向串联组成。将树脂内的残碱清洗干净。树脂柱再生、淋洗结束后，再次进入吸附区域。

12）原料液经过连续离子交换系统的阴、阳树脂处理后，将料液中的无机盐脱除干净，得到纯化的产品液。

本实用新型具有如下有益效果：1、可以替代离子交换中传统的固定床系统，达到树脂高效运用的目的，减少树脂的使用量；2、可以有效节省再生剂和水的使用量，减少废水排放量；3、将传统的手工操作变为自动化生产；4、将两种不同类型的树脂集成于一套系统当中，精简工艺，减少设备投资，减小占地面积。

附图说明

图1为本实用新型的系统工艺图。

主要组件符号说明：1#-30#：树脂柱序号；100、原料罐；200、缓冲罐；300、产品罐；401、第一输送泵；402、第二输送泵；403、第三输送泵；404、第四输送泵；501、第一淋洗管；502、第二淋洗管；503、第三淋洗管；504、第四淋洗管；61、第一废液管；611、第一支管；62、第二废液管；621、第二支管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种脱除无机盐的连续离子交换系统，包括30根树脂柱、原料罐100、缓冲罐200、产品罐300、第一输送泵401、第二输送泵402、第三输送泵403和第四输送泵404。30根树脂柱按序号1-30号依次排列，其中偶数号树脂柱均为阳树脂柱，所有的阳树脂柱组成阳离子脱除系统，奇数号树脂柱均为阴树脂柱，所有的阴树脂柱组成阴离子脱除系统。原料罐100、第一输送泵401、阳离子吸附区、缓冲罐200、第二输送泵402、阴离子吸附区、产品罐300、第三输送泵403和1号柱顺次连接。整个系统的运行周期为30h，传动速率4m³/h，树脂柱由序号递减的方向转动，每次步进为两个柱位。

阳离子脱除系统分为阳离子吸附区和阳树脂再生区，阳离子吸附区包括依次串联连接的三级吸附：2/4号柱并联为一级吸附，6/8号柱并联为二级吸附，10/12号柱并联为三级吸附，10/12号柱的出液端连接至缓冲罐200。阳离子再生区由14#、16#、18#、20#、22#、24#、26#、28#、30#共8根树脂柱依次串联组成，其中14号柱的进液端连接第四输送泵404，第四输送泵404连接缓冲罐200，14号柱的出液端与16号柱的出液端并联连接，16号柱的进液端连接第三淋洗管503，22号柱的进液端连接浓盐酸管，24号柱的出液端连接第二废液管62，第二废液管62上设有第二支管621，第二支管621与26号柱的进液端相连，28号柱的进液端连接第四淋洗管504。

阴离子脱除系统包括阴离子吸附区和阴树脂再生区。阴离子再生区由3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#共8根树脂柱依次串联而成，其中3号柱的进液端连接第一淋洗管501，9号柱的进液端连接浓碱管，11号柱的出液端连接第一废液管61，第一废液管61上设有第一支管611，第一支管611与13号柱的进液端相连，15号柱的进液端连接第二淋洗管502。17号柱的出液端连接缓冲罐200。阴离子吸附区包括依次串联连接的三级吸附：19/21号柱并联为一级吸附，23/25并联为二级吸附，27/29并联为三级吸附，27/29号柱的出液端连接至产品罐300。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：包括若干树脂柱、原料罐、缓冲罐、产品罐、第一输送泵、第二输送泵和第三输送泵，若干树脂柱按序号依次排列，其中偶数号树脂柱均为阳树脂柱，所有的阳树脂柱组成阳离子脱除系统，奇数号树脂柱均为阴树脂柱，所有的阴树脂柱组成阴离子脱除系统，所述的阳离子脱除系统分为阳离子吸附区和阳树脂再生区，所述的阴离子脱除系统包括阴离子吸附区和阴树脂再生区，所述的原料罐、第一输送泵、阳离子吸附区、缓冲罐、第二输送泵、阴离子吸附区和产品罐顺次连接。

2.如权利要求1所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的阴离子再生区由 3号柱、5号柱、7号柱、9号柱、11号柱、13号柱、15号柱、17号柱共8根树脂柱依次串联而成，其中3号柱的进液端连接第一淋洗管，9号柱的进液端连接碱性再生介质管，11号柱的出液端连接第一废液管，第一废液管上设有第一支管，所述第一支管与13号柱的进液端相连，15号柱的进液端连接第二淋洗管，17号柱的出液端连接缓冲罐。

3.如权利要求2所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的阴离子吸附区由19号柱、21号柱、23号柱、25号柱、27号柱、29号柱共6根树脂柱组成，包括依次串联连接的三级吸附：19号柱和21号柱并联为一级吸附，23号柱和25号柱并联为二级吸附，27号柱和29号柱并联为三级吸附，27号柱和29号柱的出液端连接至产品罐，所述产品罐连接第三输送泵，第三输送泵连接至1号柱。

4.如权利要求2所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的碱性再生介质为氢氧化钠溶液。

5.如权利要求1所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的阳离子吸附区包括依次串联连接的三级吸附：2号柱和4号柱并联为一级吸附，6号柱和8号柱并联为二级吸附，10号柱和12号柱并联为三级吸附，10号柱和12号柱的出液端连接至缓冲罐。

6.如权利要求5所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的阳离子吸附区还包括14号柱，14号柱的进液端连接第四输送泵，第四输送泵连接缓冲罐，14号柱的出液端与16号柱的出液端并联连接。

7.如权利要求5所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的阳离子再生区由16号柱、18号柱、20号柱、22号柱、24号柱、26号柱、28号柱、30号柱共8根树脂柱依次串联组成，其中16号柱的进液端连接第三淋洗管，22号柱的进液端连接酸性再生介质管，24号柱的出液端连接第二废液管，第二废液管上设有第二支管，所述第二支管与26号柱的进液端相连，28号柱的进液端连接第四淋洗管。

8.如权利要求7所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述的酸性再生介质为浓盐酸。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种脱除无机盐的连续离子交换系统，其特征在于：所述树脂柱单柱填充体积为4m³，阴离子脱除系统和阳离子脱除系统的总树脂填充体积均为60m³。