[发明专利]一种新型吸附分离过程专用换向阀

说明书

本发明属吸附分离过程专用换向阀。

利用多孔固态物质(吸附剂、离子交换树脂、分子筛)，使溶液中某些溶质定向转移到固态物质上，使溶质与溶媒分离、得到较纯的溶质或使溶媒提纯；或使混合气体中某些特种组分被提纯或分离出去。这一过程叫做吸附过程。它包括液体吸附和气体吸附。过程进行的关键是物质的相间传递。属于传质过程或扩散过程。

吸附过程广泛地使用在核工业、石油化工、食品、制药、精细化工、工业用水的软化等很多领域。是一种非常重要的物质分离和提纯的重要单元操作。虽然各国化学化工科技工作者对提高吸附剂的性能做出了很多杰出的贡献，但是吸附过程的设施则基本上没有什么突破。特别是迄今为止基本上还沿用老式的两通阀门组来进行换向。效率低、易发生误操作。

吸附剂吸附某种物质的量有一最大值，当它被饱和后需要进行再生(也叫脱吸，以下统称再生)，根据吸附剂的性质不同，再生方法有两种即：化学再生和物理再生。它们都是和吸附交替进行的，即吸附-再生-吸附-再生……，循环不已。为实现这种循环操作，现有工业都是采用由两通阀组成的阀门组来操作的。图1是用一种从含甙提取液A中用吸附法提取甙的工艺为代表，来描述多柱吸附一柱再生的换向操作过程。图1中共有六个吸附柱1，每个吸附柱的进出口有四只阀门，总共需廿四个阀门，数量大，作用是进行吸附/再生换向操作。开启阀用2关闭阀用3来代表。由图可见，1#柱处于再生而2#～6#柱处于吸附。含甙溶液A(用细实线表示)经总管、支管和开启阀2分别进入到2#～6#吸附柱的顶部。沿柱而下，其中的甙被柱内的吸附剂所吸附，脱去甙的溶媒水则由柱的底部开启阀2、支管和总管最后由a排出。如所用的溶媒价值贵应返回再用。1#柱处于再生。再生过程的工艺应按要求进行。至于如何进行反洗、再生和正洗，应由具体的吸附工艺来决定，是现有技术，无需赘述。这里我们把进行反洗、再生和正洗所用的试剂统称为再生剂。再生剂由B送来(用细虚线表示)，经总管、支管和开启阀2由1#柱的底部由下向上经过柱内的吸附剂使其再生。原来被吸附的甙从吸附剂中转移到再生剂中由1#柱的顶部开启阀2支管和总管最后由b送往提甙工序。脱甙的再生剂经处理返回再用。完成了再生剂的循环。由上所述，每进行一次换向操作需开启和关闭8只阀门。十分烦琐，靠人手动又易出现误操作，难于保证质量。本发明的目的在于提出一种吸附操作换向阀，它具有很高的集成度，一个换向阀可以替代数十个通用两通阀，而且便换向操作大为便捷、精确。只要动作一次，就可完成整个换向操作。还可使吸附再生循环实现自动化。如再与计算机对接可提高吸附过程的控制水平，保证生产的质量，提高回收率和劳动生产率。图1为现有提甙工艺流程示意图，图2则是采用本发明后的工艺流程示意图。和图1一样，1#柱再生，2#～6#柱吸附。不同的是在图中增加了吸附换向阀4。对照两图可见，在图2中只用一个换向阀4，就取代了图1中的廿四个通用两通阀。取代数是柱数的四倍。换向阀的详细结构参见下文和图4。含甙溶液A由换向阀4上半部的总管送入，经换向阀4上半部2#～6#出口分别经支管送往2#～6#吸附柱的顶部接口11、12、13、14、15送入，沿柱而下，从五个吸附柱的底部接口16、17、18、19、20分别用支管送到换向阀4的下半部2#～6#进口，送入后再经下半部总菅由a处排出。再生剂则由B处送入换向阀4的下半部并由1#出口和支管送往1#柱的底部接口21由下而上，经1#柱的顶部接口22到换向阀的上半部1#进口最后由b处排出。图3和图4为我们推荐的换向阀和六个吸附柱之间以及它们间联接支管的平面布置示意图。它是以换向阀为中心，吸附柱沿四周呈圆形排布。当然也可以有另外的布置方式，只是这种布置的优点是比较紧凑，各支管等长又最短。图3为换向阀上半部和六个吸附柱顶部间接管平面图，图4则为换向阀下半部和六个吸附柱底部间接管平面图。图中A、a、B、b、实线与虚线的含义同前。图5为换向阀的结构示意图。它是由两个上下镜面对称的多位(其位数和配套的吸附柱的数目相当，这里为6位)四通阀5组合而成。在阀体6的园筒部沿四周均布和配套的吸附柱的数目相当的进出口(这里为6个)，它们分别标记为1#～6#进出口，在阀体的园锥部设有一个进出口总管接口，与A、a相连。阀芯7内为一垂直角型弯管，一端有密封材料与阀体6的六个进出口内表面构成一个密封付，另一端与阀体6的小锥面密封，阀芯7靠执行机构10和阀杆8在阀内回转，阀杆8与阀盖9间采用普通的上密封结构，阀芯7的密封付每对准一个出入口即为一个工位，由于两个多位四通阀的阀杆8同步回转，使得两个阀芯也同步回转到同一个工位(例如同在1#工位)而其它2#～6#进出口则和设在锥面上的总进出口相通，图中A、a、B、b和细实线及细虚线的含义与上述一样。执行机构10可以有多种选择，手动电动均可，采用电动就可以和计算机互接，用近代信息技术来提升吸附过程的控制水平。这里用手动伞齿轮只是一种代表，它们都是现有技术，故无需赘述