CN210206838U - 离子交换树脂磺化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种离子交换树脂磺化反应装置，包括釜体、驱动电机、交换水床、搅拌桨、塔板、真空冷凝装置以及喷淋装置。塔板，位于搅拌桨的下方位置，该塔板将釜体的腔体分割成上部空腔和下部空腔；塔板上设置有多个水帽和至少一个物料出料阀，使得产物和废液通过不同的处理分别流出；下部空腔的两侧分别设置第一进液阀门和第一出液阀门，洗涤后的产物由第一出液阀门流出；下部空腔内设置有交换水床与废液的反应，废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门和第三出液阀门流出溶液。本实用新型通过在釜体底部增加小型交换水床的设计，将磺化结束后的酸液分离出来，同时有效收集离子交换树脂。

Description

离子交换树脂磺化反应装置

技术领域

本实用新型涉及离子交换树脂制备技术领域，具体而言涉及离子交换树脂磺化反应装置。

背景技术

离子交换树脂具有结构稳定，且不溶于酸、碱和有机溶剂等特点，在工业中特别是水处理领域应用十分广泛。国内外研究并生产树脂的企业良多，强酸型离子交换树脂由于其良好的性能被广泛运用。

强酸型离子树脂生产过程中不可避免的是将其磺酸化处理，磺化工艺已经相对成熟，但是如何处理反应过程中产生的废液一直没有很好的解决方案，这使得，离子交换树脂虽然是这个很好的水处理产品，但生产过程中却对环境换成很大破坏，这也是限制离子交换树脂朝着更好方向发展的一大障碍。

实用新型内容

本实用新型针对当前离子交换树脂磺化过程中存在的低浓度废液无法处理、资源浪费、污染环境等缺点，提供一种可以适用于离子交换树脂的新型磺化装置。

为达成上述目的，本实用新型提供的离子交换树脂磺化反应装置，包括釜体、驱动电机、交换水床、搅拌桨、塔板、真空冷凝装置以及喷淋装置；其中：

釜体，竖直地支撑在地面上，并在其内部形成腔体；

驱动电机，位于釜体上方位置；

搅拌桨，沿釜体的腔体中轴线设置，并延伸至釜体外与驱动电机相连，由驱动电机驱动而转动；

喷淋装置包括淋水喷头以及洗涤水调节阀，淋水喷头设置在腔体的一侧，并用以朝向釜体底部喷淋，该淋水喷头通过管道与釜体外部的洗涤水调节阀连接，并连通至洗涤水源；

真空冷凝装置，通过真空管路连接到釜体的抽气口，真空管路上设置有真空阀，所述抽气口位于腔体内相对的另一侧；

塔板，被设置位于搅拌桨的下方位置，该塔板将釜体的腔体分割成上部空腔和下部空腔；

其中，所述塔板上设置有多个水帽，水帽内设置有滤网，滤网尺寸小于离子交换树脂的尺寸，使得废液从上部空腔流入下部空腔；

所述塔板上还设置有至少一个物料出料阀，连通至下部腔体，使得作为产物的离子交换树脂流入下部空腔；

下部空腔的两侧分别设置第一进液阀门和第一出液阀门，用于洗涤离子交换树脂，洗涤后的产物由第一出液阀门流出；

下部空腔内设置有由石灰石和阴阳树脂组成的交换水床，用于与废液的反应；

所述下部空腔还设置有第二出液阀门和第三出液阀门，废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门流出金属盐溶液，通过第三出液阀门流出洗涤的酸液溶液。

优选地，釜体的顶部还设置有至少一个排气阀，与腔体连通，位于与抽气口相对的另一侧。

优选地，所述釜体的侧面中上部还设置有至少一个物料观察口。

优选地，所述物料观察口为聚四氟乙烯塑料制成的透明窗户。

优选地，所述釜体中上方位置还设置有温度计。

优选地，所述交换水床的两侧还设置有超声装置。

优选地，所述真空冷凝装置包括依次连接的真空泵、冷凝器和积液装置，真空泵通过真空阀连通真空管路，通过抽气口进行抽气，抽出的气体经过冷凝器凝结并收集到积液装置内。

优选地，所述塔板呈凹面型，并且在塔板的中央凹陷位置设置有至少一个物料出料阀。

与现有技术相比，本实用新型的离子交换树脂磺化反应装置采用在釜体底部增加交换水床的设计，利用金属盐可以通过水床而酸性溶液会被吸附的特点，将磺化结束后的酸液通过较为简单的方法分离出来。

在实际操作过程中，由于废液和产物同时存在在釜体内，离子交换树脂产物流入到下部空腔后经过洗涤后，利于其颗粒质量轻、易浮于液面上的特性，洗涤后通过侧面的出液阀流出，而废液从上部空腔流入底部的封闭空腔。封闭孔腔设有小型的交换水床，由石灰石和阴阳离子交换树脂组成，废液通过水床反应，废液中的金属盐溶液经出液阀门和管道流出釜外，以待收集。封闭腔两侧设有进液阀门，洗涤水通过管道经进液阀门流入封闭型腔，流动水充斥整个水床，将树脂吸附的酸液洗脱出来，经过底部的出液阀门流出釜外，以待收集，再利用。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型的离子交换树脂磺化反应装置的示意图。

图2是本实用新型另一个实施例的离子交换树脂磺化反应装置的示意图。

图中：釜体1；排气阀2；淋水喷头3；洗涤水调节阀4；观察口5；交换水床6；温度计7；驱动电机8；搅拌桨9；物料出料阀10；水帽11；第一进液阀门12-1；第一液体出料阀13-1；第二液体出料阀13-2；第三液体出料阀13-3；滤罩14；真空阀15；真空泵16；冷凝器17；积液装置18；塔板20；第一塔板20-1；第二塔板20-2。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1所示，本实用新型公开一种离子交换树脂磺化反应装置，通过在釜体底部增加小型交换水床的设计，利用金属盐可以通过水床而酸性溶液会被吸附的特点，将磺化结束后的酸液通过较为简单的方法分离出来，同时能够有效的洗涤和收集反应物的离子交换树脂。

结合图1，本实用新型示例性的离子交换树脂磺化反应装置，包括釜体1、交换水床6、驱动电机8、搅拌桨9、塔板20、真空冷凝装置以及喷淋装置。

如图1，釜体1，竖直地支撑在地面上，并在其内部形成腔体。

驱动电机8，优选采用交流旋转电机，位于釜体上方位置。

搅拌桨9，沿釜体的腔体中轴线设置，并延伸至釜体外与驱动电机8相连，由驱动电机8驱动而转动，实现对腔体内的物料的搅动。

优选地，驱动电机8的输出通过减速机输出到搅拌桨9，带动搅拌桨的转动。

喷淋装置包括淋水喷头3以及洗涤水调节阀4，淋水喷头3设置在腔体的一侧，并用以朝向釜体底部喷淋，优选地，淋水喷头3的角度和/或方向可调节。

该淋水喷头3通过管道与釜体外部的洗涤水调节阀4连接，并连通至洗涤水源。如此，通过调节喷头处出水量而控制内釜体内的水位。

真空冷凝装置，通过真空管路连接到釜体的抽气口，真空管路上设置有真空阀15，抽气口位于腔体内相对的另一侧。

结合图1所示，真空冷凝装置包括依次连接的真空泵16、冷凝器17和积液装置18，真空泵通过真空阀15连通真空管路，通过抽气口进行抽气，抽出的气体经过冷凝器凝结并收集到积液装置内。

结合图1，优选地，真空管路上设置有一带滤网的滤罩14，滤网的滤孔尺寸小于离子交换树脂的粒径。如此，抽气口通过真空管道经真空阀15与真空泵17连接，通过真空泵从离子交换树脂的水洗液中抽取低聚物和单体等低沸点杂质。

塔板20，设置位于搅拌桨9的下方位置，并固定在腔体内。如图1，塔板20将釜体的腔体分割成上部空腔和下部空腔。

塔板20设置有多个水帽11，水帽内设置有滤网，滤网尺寸小于离子交换树脂的尺寸，使得废液从上部空腔流入下部空腔，而产物这不会通过水帽。

塔板20上还设置有至少一个物料出料阀10，连通至下部腔体，使得作为产物的离子交换树脂流入下部的空腔。

优选地，优选地，塔板20呈凹面型，并且在塔板的中央凹陷位置设置有至少一个物料出料阀10。

下部空腔的两侧分别设置第一进液阀门12-1和第一出液阀门13-1，用于洗涤离子交换树脂，洗涤后的产物由第一出液阀门13-1流出。

下部空腔内设置有由石灰石和阴阳树脂组成的交换水床6，用于与废液的反应；下部空腔还设置有第二出液阀门13-2和第三出液阀门13-3，废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门流出金属盐溶液，通过第三出液阀门流出洗涤的酸液溶液。

本实用新型的磺化反应装置在实际操作中，产物和废液共存于反应釜中，反应釜内设置有物料出料阀门和多个水帽阀门用于分离废液和产物。水帽前面都设置有滤网，滤网的尺寸小于离子交换树脂的尺寸。在实际操作中，废液经水帽流入交换水床，打开反应釜底部的物料出料口，打开封闭腔两侧的进液阀门和出液阀门，用于洗涤离子交换树脂，使得产物和废液通过不同的处理分别流出和收集。

离子交换树脂产物流入到下部空腔后经过洗涤后，利于其颗粒质量轻、易浮于液面上的特性，洗涤后通过侧面的出液阀流出，而废液从上部空腔流入底部的封闭空腔。封闭孔腔设有小型的交换水床，由石灰石和阴阳离子交换树脂组成，废液通过水床反应，废液中的金属盐溶液经出液阀门和管道流出釜外，以待收集。封闭腔两侧设有进液阀门，洗涤水通过管道经进液阀门流入封闭型腔，流动水充斥整个水床，将树脂吸附的酸液洗脱出来，经过底部的出液阀门流出釜外，以待收集，再利用。

结合图1，釜体的顶部还设置有至少一个排气阀2，与釜体的内部的腔体连通，位于与抽气口相对的另一侧，用于平衡釜体内外的压力。

釜体的侧面中上部还设置有至少一个物料观察口，以便于监测离子交换树脂的净化过程，优选采用透明树脂玻璃密封，例如聚四氟乙烯塑料制成的透明窗户。

釜体中上方位置还设置有温度计，用以检测和利于观察离子交换反应的温度。

优选地，交换水床6的两侧还设置有超声装置，用以提高净化反应的效率。

结合图2所示是本实用新型另一实施例的磺化反应装置的示例，与图1所示的实施例相比，图2所示的实施例中，设置了2个塔板，使得废液处理和产物洗涤流出分开进行。

结合图2所述，第一塔板20-1和第二塔板20-2，均被设置位于搅拌桨9的下方位置，并从上到下依次固定在腔体内。

如图1，第一塔板20-1和第二塔板20-2将釜体的腔体分割成上部空腔、中部空腔和下部空腔。

第一塔板20-1上设置有多个水帽11，水帽内设置有滤网，滤网尺寸小于离子交换树脂的尺寸，使得废液从上部空腔流入中间空腔。

第一塔板20-1上还设置有至少一个物料出料阀10，连通至下部腔体，使得作为产物的离子交换树脂流入中间空腔。

优选地，优选地，第一塔板20-1呈凹面型，并且在第一塔板的中央凹陷位置设置有至少一个物料出料阀10。

中间空腔的两侧分别设置第一进液阀门12-1和第一出液阀门12-2，用于洗涤离子交换树脂，洗涤后的产物由第一出液阀门流出。

第二塔板20-2上设置有多个水帽11，使得废水得以从中间空腔继续流入下部空腔。下部空腔内设置有由石灰石和阴阳树脂组成的交换水床6，用于与废液的反应。

下部空腔还设置有第二进液阀门12-2以及第二出液阀门13-2和第三出液阀门13-3。废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门流出金属盐溶液，通过第三出液阀门流出洗涤水中分类的酸液溶液。第四出液阀门13-4用于排污，排出反应后的水床。

优选地，在制备工程中，在洗涤结束后，优选地还可以以鼓风的形式干燥并收集产物。

由此可见，本实用新型的磺化反应装置在实际操作中，产物和废液共存于反应釜中，反应釜内设置有物料出料阀门和多个水帽阀门用于分离废液和产物。水帽前面都设置有滤网，滤网的尺寸小于离子交换树脂的尺寸。在实际操作中，废液经水帽流入交换水床，打开反应釜底部的物料出料口，打开封闭腔两侧的进液阀门和出液阀门，用于洗涤离子交换树脂，使得产物和废液通过不同的处理分别流出和收集。

综上所述，本实用新型的磺化反应装置在传统磺化釜的基础上加以改性，通过增加空腔、交换水床的设计，将磺化过程中生成的废液中成分(废液中含有少量废酸、金属盐)合理分离，在保护环境、避免资源浪费的同时，将其分离出来，便于二次生产，变废为宝。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，包括釜体、驱动电机、交换水床、搅拌桨、塔板、真空冷凝装置以及喷淋装置；

釜体，竖直地支撑在地面上，并在其内部形成腔体；

驱动电机，位于釜体上方位置；

搅拌桨，沿釜体的腔体中轴线设置，并延伸至釜体外与驱动电机相连，由驱动电机驱动而转动；

喷淋装置包括淋水喷头以及洗涤水调节阀，淋水喷头设置在腔体的一侧，并用以朝向釜体底部喷淋，该淋水喷头通过管道与釜体外部的洗涤水调节阀连接，并连通至洗涤水源；

真空冷凝装置，通过真空管路连接到釜体的抽气口，真空管路上设置有真空阀，所述抽气口位于腔体内相对的另一侧；

塔板，被设置位于搅拌桨的下方位置，该塔板将釜体的腔体分割成上部空腔和下部空腔；

其中，所述塔板上设置有多个水帽，水帽内设置有滤网，滤网尺寸小于离子交换树脂的尺寸，使得废液从上部空腔流入下部空腔；

所述塔板上还设置有至少一个物料出料阀，连通至下部腔体，使得作为产物的离子交换树脂流入下部空腔；

下部空腔的两侧分别设置第一进液阀门和第一出液阀门，用于洗涤离子交换树脂，洗涤后的产物由第一出液阀门流出；

下部空腔内设置有由石灰石和阴阳树脂组成的交换水床，用于与废液的反应；

所述下部空腔还设置有第二出液阀门和第三出液阀门，废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门流出金属盐溶液，通过第三出液阀门流出洗涤的酸液溶液。

2.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述釜体的顶部还设置有至少一个排气阀，与腔体连通，位于与抽气口相对的另一侧。

3.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述釜体的侧面中上部还设置有至少一个物料观察口。

4.根据权利要求3所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述物料观察口为聚四氟乙烯塑料制成的透明窗户。

5.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述真空管路上设置有一带滤网的滤罩。

6.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述釜体中上方位置还设置有温度计。

7.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述交换水床的两侧还设置有超声装置。

8.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述真空冷凝装置包括依次连接的真空泵、冷凝器和积液装置，真空泵通过真空阀连通真空管路，通过抽气口进行抽气，抽出的气体经过冷凝器凝结并收集到积液装置内。

9.根据权利要求1所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述塔板呈凹面型，并且在塔板的中央凹陷位置设置有至少一个物料出料阀。

10.一种离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，包括釜体、驱动电机、交换水床、搅拌桨、第一塔板、第二塔板、真空冷凝装置以及喷淋装置；

釜体，竖直地支撑在地面上，并在其内部形成腔体；

驱动电机，位于釜体上方位置；

搅拌桨，沿釜体的腔体中轴线设置，并延伸至釜体外与驱动电机相连，由驱动电机驱动而转动；

喷淋装置包括淋水喷头以及洗涤水调节阀，淋水喷头设置在腔体的一侧，并用以朝向釜体底部喷淋，该淋水喷头通过管道与釜体外部的洗涤水调节阀连接，并连通至洗涤水源；

真空冷凝装置，通过真空管路连接到釜体的抽气口，真空管路上设置有真空阀，所述抽气口位于腔体内相对的另一侧；

第一塔板和第二塔板，被设置位于搅拌桨的下方位置，并从上到下依次固定在腔体内，该第一塔板和第二塔板将釜体的腔体分割成上部空腔、中部空腔和下部空腔；

其中，所述第一塔板上设置有多个水帽，水帽内设置有滤网，滤网尺寸小于离子交换树脂的尺寸，使得废液从上部空腔流入中间空腔；

所述第一塔板上还设置有至少一个物料出料阀，连通至下部腔体，使得作为产物的离子交换树脂流入中间空腔；中间空腔的两侧分别设置第一进液阀门和第一出液阀门，用于洗涤离子交换树脂，洗涤后的产物由第一出液阀门流出；

所述第二塔板上设置有多个水帽，使得废水得以从中间空腔流入下部空腔；其中下部空腔内设置有由石灰石和阴阳树脂组成的交换水床，用于与废液的反应；

所述下部空腔还设置有第二进液阀门以及第二出液阀门和第三出液阀门，废液经过交换水床反应后，通过第二出液阀门流出金属盐溶液，通过第三出液阀门流出洗涤水溶液。

11.根据权利要求10所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述釜体的顶部还设置有至少一个排气阀，与腔体连通，位于与抽气口相对的另一侧。

12.根据权利要求10所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述真空管路上设置有一带滤网的滤罩。

13.根据权利要求10所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述第一塔板和第二塔板上的水帽结构相同。

14.根据权利要求10所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述第一塔板呈凹面型，并且在第一塔板的中央凹陷位置设置有至少一个物料出料阀。

15.根据权利要求10所述的离子交换树脂磺化反应装置，其特征在于，所述淋水喷头的角度可调节。

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