CN220047369U - 便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，属于氯碱工业领域。包括真空槽、高位槽、树脂塔、精盐水储槽、动力装置和阀门，所述树脂塔包括树脂过滤器、净化树脂、填充树脂阀门和排放树脂阀门，所述真空槽通过管道与树脂塔一侧上部连接，所述高位槽通过管道与树脂塔底端连接，所述精盐水储槽通过管道与树脂塔顶端连接，所述动力装置泵接精盐水储槽与树脂塔。本实用新型解决了树脂盘和过滤盘需要人力进行拆卸和单独清洗的问题，可以通过真空泵使树脂塔中形成负压，利用负压原理把新树脂吸进树脂塔，完成树脂的更换，同样运用负压原理使用纯水清洗上部树脂过滤器。
Description
技术领域
本实用新型涉及便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，属于氯碱工业领域。
背景技术
氯碱离子膜，即全氟离子膜，是一种特殊的阳离子选择性透过膜，是氯碱工业中最核心的技术材料。
氯碱离子交换膜具有阳离子选择透过性。该膜只允许Na+等阳离子和水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的NaCl溶液，往阴极室注入水。通电后，在阳极室中Cl-放电，生成氯气，从电解槽顶部管路导出；同时Na+带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中H+放电，生成H2，从电解槽顶部另一管路导出。剩余的OH-由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，在阴极室里逐渐富集，与从阳极室透过来的Na+形成了NaOH溶液。
随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl-通过，所以阴极室生成的NaOH溶液中含NaCl杂质很少。
用这种方法制得的产品比用苛化法、隔膜法电解等方式制得的产品浓度大、纯度高且能耗低，是最先进的生产氯碱的工艺。
全国经济发展情况影响烧碱行业需求增长速度。烧碱下游应用行业广泛，消费领域繁多，主要包括氧化铝、轻工、印染、化工、粘胶短纤、造纸、石油等领域。在化工、轻工行业中，烧碱的应用并不局限于个别特定产品，而是在全行业有广泛应用，包括洗涤剂、肥皂、玻璃、有机化工、无机化工、化学药品等各类产品均应用到烧碱。因此，烧碱下游需求非常广阔。应用烧碱的各具体行业增加值近几年均保持正向增长，行业供需稳步增长。
我国为烧碱主要生产国，总产能超过4000万吨/年，占全球总产能比例超40％。可见氯碱离子膜技术的重要性。但在很长一段时间内，仅有极少数国家的公司掌握此项技术，并对其他国家进行技术封锁，在世界范围内形成垄断，造成氯碱离子膜价格十分昂贵的局面。为了使国产离子膜的电化学性能、力学性能的各项指标得到进一步提升，使之赶上甚至超过国外最新一代离子膜F-9010、N2060性能，国产离子膜新一代的研发就变得至关重要。
在离子膜的研发过程中，一些具有自主知识产权的电解设备和辅助电解设备均起到了至关重要的作用，便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔便是其中的一个重要辅助设备。在氯碱离子膜研发实验过程中，便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔可以对盐水进一步净化，为离子膜实验数据的准确性提供了可靠保障。
CN 214863604 U公开了一种氯碱盐水离子交换树脂塔，包括塔体和塔盖。该种氯碱盐水离子交换树脂塔，通过设置有连接杆、树脂盘、过滤盘、齿板以及电机，电机通电带动齿轮和齿条移动，使得树脂盘和过滤盘提升高度，从而将树脂盘和过滤盘整体移动至塔外，同时塔体内被过滤盘所过滤的杂质将会一并带出塔外，工作人员可将连接杆上的螺母拆卸，将树脂盘和过滤盘拆卸进行单独清洗。该专利提供的装置在清洗和更换树脂时需要人力进行拆卸并且树脂盘和过滤盘需要进行单独清洗。
综上所述，现在需要一种树脂塔，可以无需拆卸方便清洗树脂塔内部，并且可以在无额外人力拆卸的情况下更换树脂塔内的树脂。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决树脂塔需要人力拆卸清洗和更换内部树脂的问题，本实用新型提出的装置可以通过真空泵使树脂塔中形成负压，利用负压原理把新树脂吸进树脂塔或用纯水清洗上部树脂过滤器。
本实用新型提出便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔：
包括真空槽、高位槽、树脂塔、精盐水储槽、动力装置以及其间连接的阀门；所述真空槽通过管道与树脂塔一侧上部连接，所述高位槽通过管道与树脂塔底端连接，所述精盐水储槽通过管道与树脂塔顶端连接，所述动力装置泵接精盐水储槽与树脂塔。
更进一步，所述树脂塔顶端管道连接纯水管路；纯水管路负责提供冲洗树脂塔的纯水。
更进一步，所述树脂塔包括树脂过滤器、净化树脂、填充树脂阀门和排放树脂阀门；所述树脂过滤器位于树脂塔内部的顶端和底端，所述净化树脂位于树脂塔内，所述填充树脂阀门位于树脂塔一侧上部，所述排放树脂阀门位于树脂塔一侧下部；塔顶端和底端的树脂过滤器防止树脂塔中的树脂流进精盐水管路，净化树脂可以选择CH-93盐水除钙镁螯合树脂。
更进一步，所述树脂塔与精盐水储槽之间的管道上设有流量计，通过液体流量计进行流量控制，流量计的量程为300L/h-3000L/h。
更进一步，所述真空槽与真空泵连接；所述真空泵位于真空槽远离树脂塔一侧的管道末端，在加压泵关闭的情况下，真空槽和真空泵使树脂塔处于负压状态，更换树脂时直接吸入，需要清洗时也可以利用树脂塔的负压状态用纯水清洗顶端的树脂过滤器。
更进一步，所述阀门包括真空槽阀门、纯水管道阀门、排放纯水阀门、高位槽阀门和精盐水储槽阀门；所述真空槽阀门位于真空槽和树脂塔的连接管道上，所述纯水管道阀门位于与树脂塔顶端连接的纯水管路上，所述排放纯水阀门位于与树脂塔底端连接的管道上，所述高位槽阀门位于树脂塔与高位槽的连接管道上，所述精盐水储槽阀门位于树脂塔与精盐水储槽之间的连接管道上。
更进一步，所述动力装置为加压泵，将精盐水输送至树脂塔，为树脂塔提供正压状态，便于盐水渗透净化树脂后顺利进入高位槽。
更进一步，所述树脂过滤器为聚丙烯材质。
更进一步，所述树脂塔为玻璃材质。
本实用新型的有益效果是：
1、本专利提供的树脂塔内部的顶端、底端均安装有聚丙烯材质的树脂过滤器。当精盐水流经树脂塔时，树脂塔为正压状态，塔内所用树脂强度较低，有较脆易碎的缺点，在使用过一段时间后会逐渐失效，并变得更脆，而塔内的正压状态容易使树脂破碎成小块，跟随盐水进入管道从而堵塞管路并且污染精盐水，树脂过滤器的设置有效拦截破碎的树脂块，防止树脂塔中的树脂流进精盐水管路。
2、塔内所用树脂为可再生的螯合树脂，当净化效果不满足实验要求时，需要对螯合离子交换树脂进行再生工艺处理，更换树脂过程中，关闭加压泵，开启真空泵，使树脂塔中形成负压，利用负压原理把新树脂吸进树脂塔，省去了拆装树脂塔的工序，节省了人力成本，提高了工作效率。
3、树脂塔使用一段时间后，精盐水中的杂质很容易堵塞上部树脂过滤器。此时，可以关闭加压泵，开启真空泵和纯水管路阀门，利用树脂塔中的负压原理，用纯水清洗上部树脂过滤器。省去了拆卸树脂过滤器并做单独清洗的步骤，提高了生产效率节省了人力成本。
附图说明
图1为便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔装置示意图。
图中：
1：真空槽
101真空槽阀门
102真空泵
2：高位槽
201高位槽阀门
3：树脂塔
301树脂过滤器
302净化树脂
303填充树脂阀门
304排放树脂阀门
305排放纯水阀门
306纯水管道阀门
307流量计
4：精盐水储槽
401精盐水储槽阀门
5：动力装置
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本实用新型提供便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，如图1所示：
包括真空槽1、高位槽2、树脂塔3、精盐水储槽4、动力装置5和阀门，真空槽1通过管道与树脂塔3一侧上部连接，高位槽2通过管道与树脂塔3底端连接，精盐水储槽4通过管道与树脂塔3顶端连接，动力装置5泵接精盐水储槽4与树脂塔3。
树脂塔3顶端管道连接纯水管路，树脂塔3包括树脂过滤器301、净化树脂302、填充树脂阀门303和排放树脂阀门304，树脂过滤器301位于树脂塔3内部的顶端和底端，净化树脂302位于树脂塔3内，填充树脂阀门303位于树脂塔3一侧上部，排放树脂阀门304位于树脂塔3一侧下部；纯水管路负责提供冲洗树脂塔3的纯水，塔顶端和底端的树脂过滤器301防止树脂塔3中的净化树脂302流进精盐水管路，净化树脂302可以选择CH-93盐水除钙镁螯合树脂。
树脂塔3与精盐水储槽4之间的管道上设有流量计307；通过流量计307进行流量控制，流量计307的量程为300L-3000L/h。
真空槽1与真空泵102连接，真空泵102位于真空槽1远离树脂塔3一侧的管道末端；在动力装置5加压泵关闭的情况下，真空槽1和真空泵102使树脂塔3处于负压状态，更换净化树脂302时直接吸入，需要清洗时也可以利用树脂塔3的负压状态用纯水清洗顶端的树脂过滤器301。
阀门包括真空槽阀门101、纯水管道阀门306、排放纯水阀门306、高位槽阀门201和精盐水储槽阀门401。
真空槽阀门101位于真空槽1和树脂塔3的连接管道上，纯水管道阀门306位于与树脂塔3顶端连接的纯水管路上，排放纯水阀门306位于与树脂塔3底端连接的管道上，高位槽阀门201位于树脂塔3与高位槽2的连接管道上；精盐水储槽阀门401位于树脂塔3与精盐水储槽4之间的连接管道上。
动力装置5为加压泵，将精盐水输送至树脂塔3，为树脂塔3提供正压状态，便于盐水渗透净化树脂302后顺利进入高位槽2。
树脂过滤器301为聚丙烯材质，树脂塔3为玻璃材质。
基于上述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其工作原理为：
打开精盐水储槽阀门401，精盐水从精盐水储槽4中，通过动力装置5加压泵输送到树脂塔3，在精盐水输送过程中，可以通过流量计307进行流量控制。精盐水通过树脂塔3顶部的树脂过滤器301，在0.2Mpa-0.5Mpa的正压下，进入树脂塔3中，通过净化树脂302后，精盐水得到进一步净化，然后通过树脂塔3内部底端的树脂过滤器301，最后流入高位槽2中，供氯碱离子膜电解实验用。
树脂塔3中的净化树脂302在使用一段时间后净化效果会降低，当净化效果不符合实验要求时，需要对树脂塔3内的净化树脂302进行更换。首先，打开排放树脂阀门304，将树脂塔3中的净化树脂302排空，排出的净化树脂302经过活化可以再次填充树脂塔3用来净化精盐水，然后关闭精盐水储槽阀门401、动力装置5加压泵和高位槽阀门201，开启真空槽阀门101和真空泵102，使树脂塔3形成0.5Mpa-0.8Mpa的负压，打开填充树脂阀门303，利用负压原理，使外部的新树脂自动吸入树脂塔3中，更换树脂就完成了。
未经净化的精盐水中含有杂质，很容易堵塞树脂塔3内部顶端的树脂过滤器301，当顶端的树脂过滤器301堵塞需要清洗时，关闭精盐水储槽阀门401和高位槽阀门201，打开纯水管道阀门306、真空槽1和真空泵102，使树脂塔3中形成0.5Mpa-0.8Mpa的负压，利用负压原理，用纯水清洗顶端的树脂过滤器301，顶端的树脂过滤器301清洗干净后，关闭纯水管道阀门306、真空泵102和真空槽阀门101，打开排放纯水阀门305，将清洗后的纯水放出，进行收集处理。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
包括真空槽(1)、高位槽(2)、树脂塔(3)、精盐水储槽(4)、动力装置(5)以及其间连接的阀门；
所述真空槽(1)通过管道与树脂塔(3)一侧上部连接；
所述高位槽(2)通过管道与树脂塔(3)底端连接；
所述精盐水储槽(4)通过管道与树脂塔(3)顶端连接；
所述动力装置(5)泵接精盐水储槽(4)与树脂塔(3)。
2.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述树脂塔(3)包括树脂过滤器(301)、净化树脂(302)、填充树脂阀门(303)和排放树脂阀门(304)；
所述树脂过滤器(301)位于树脂塔(3)内部的顶端和底端；
所述净化树脂(302)位于树脂塔(3)内，树脂过滤器(301)之间；
所述填充树脂阀门(303)位于树脂塔(3)一侧上部；
所述排放树脂阀门(304)位于树脂塔(3)一侧下部。
3.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述树脂塔(3)顶端管道连接纯水管路。
4.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述树脂塔(3)与精盐水储槽(4)之间的管道上设有流量计(307)。
5.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述真空槽(1)与真空泵(102)连接；
所述真空泵(102)位于真空槽(1)远离树脂塔(3)一侧的管道末端。
6.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述阀门包括真空槽阀门(101)、纯水管道阀门(306)、排放纯水阀门(305)、高位槽阀门(201)和精盐水储槽阀门(401)；
所述真空槽阀门(101)位于真空槽(1)和树脂塔(3)的连接管道上；
所述纯水管道阀门(306)位于与树脂塔(3)顶端连接的纯水管路上；
所述排放纯水阀门(305)位于与树脂塔(3)底端连接的管道上；
所述高位槽阀门(201)位于树脂塔(3)与高位槽(2)的连接管道上；
所述精盐水储槽阀门(401)位于树脂塔(3)与精盐水储槽(4)之间的连接管道上。
7.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述动力装置(5)为加压泵。
8.根据权利要求2所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述树脂过滤器(301)为聚丙烯材质。
9.根据权利要求1所述便于树脂装填的氯碱离子膜电解实验用树脂塔，其特征在于：
所述树脂塔(3)为玻璃材质。
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Country Status (1)
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2023
- 2023-05-15 CN CN202321173436.1U patent/CN220047369U/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |