[发明专利]一种阴离子交换树脂工艺节水方法及节水装置

说明书

技术领域

本发明涉及离子交换工艺领域，具体为一种阴离子交换树脂工艺节水方法及节水装置，主要是降低阴离子交换过程中再生环节的冲洗水用量。

背景技术

在柠檬酸生产的提取精制过程中，采用离子交换法去除柠檬酸料液中的各种阴离子(SO₄^-、C1^-等)、阳离子(Fe₃⁺、Ca₂⁺等)，以达到提纯的目的。离子交换树脂交换至饱和后失效，需要进行再生处理才能继续使用。

再生工序中，首先用软化水将离子交换柱中残存的料液冲出，然后再用软化水进行反向冲洗，将残存的料液完全洗出，同时除去离子交换树脂床中夹杂的污垢，除去碎的树脂颗粒，放松树脂床中压实的区域和结块，分离树脂(好的颗粒在上层，消耗完的树脂在下层)，把树脂床恢复到均匀分布的状态。

之后再用酸、碱进行再生处理。再生后的离子交换柱中残留有酸、碱液，还需要将离子交换柱冲洗至中性，否则杂质离子会跟随物料进入后工序。对柠檬酸而言，阴离子交换柱若残留碱液，还会使柠檬酸与碱发生中和反应，生成柠檬酸钠，导致柠檬酸损失。因此，离子交换柱再生后的冲洗出水一定要达到近中性的pH值。而且，柠檬酸生产广泛采用的D315型大孔弱碱性阴离子交换树脂，虽然在交换容量、柠檬酸的回收率、再生性能、机械强度等方面具有显著优势，但由于D315弱碱性阴离子交换树脂自身的吸附性质，导致再生后需要消耗大量的冲洗水才能达到备用状态。

发明内容

本发明提出一种阴离子交换树脂工艺节水方法及其装置，降低了阴离子交换过程中的再生环节的冲洗水用量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种阴离子交换树脂工艺节水方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

准备工序：

S1)将柠檬酸浓缩工序产生的水蒸气进行冷却降温，回收得到凝结水；

阴离子交换柱再生前：

S2)使用步骤S1)回收的凝结水进行正向冲洗，回收正向冲洗产生的低酸性水；

S3)使用步骤S1)回收的凝结水和/或步骤S4)中回收的碱性再生洗水对阴离子交换柱进行反冲；

阴离子交换柱进行再生后：

S4)对再生后的阴离子交换柱用步骤S2)中回收的低酸性水和/或步骤S1)中回收的凝结水进行冲洗，回收产生的碱性再生洗水。

上述方法中，步骤S2)回收的低酸性水，其pH值在1.5-5.0范围内。

上述方法中，步骤S4)回收的碱性再生洗水，其pH值在9.5-14.0范围内。

本发明还提供有一种阴离子交换树脂工艺节水装置，其特殊之处在于，包括：

凝结水储液罐，其用于回收柠檬酸浓缩工序产生的水蒸气进行冷却降温后产生的凝结水；

低酸性水储液罐，其用于回收阴离子交换柱再生前正向冲洗产生的低酸性水；

碱性水储液罐，其用于回收阴离子交换柱进行再生后进行冲洗产生的碱性再生洗水；

离心泵，用于将低酸性水储液罐或碱性水储液罐中的溶液泵入阴离子交换柱进行冲洗。

本发明的原理和有益效果如下：

现有的柠檬酸生产工艺中，存在多个需要大量耗水的环节，例如用于对柠檬酸料液进行提纯的离子交换工艺中包括以下工序：

B、当离子交换柱失效后，需要先用软化水进行正向冲洗，将离子交换柱中残余的柠檬酸冲出，这个正向冲洗压酸的过程，会产生大量低酸性水；

C、之后对离子交换柱用软化水进行反向冲洗，以便将残存的料液完全洗出，同时除去离子交换树脂床中夹杂的污垢等；

D、此后对阴离子交换柱用NaOH再生；

E、对再生后的离子交换柱进行冲洗，直至冲洗出水pH值接近中性。

与现有工艺比较可知，本发明对该现有工艺进行的改进包括：

首先，在柠檬酸生产过程中，浓缩工序会产生大量水蒸气，本方法中将此部分水进行冷却降温，收集得到凝结水，其pH值在3.5-5.5之间，并将此凝结水用于离子交换柱失效及再生后的冲洗；在本发明的节水装置中凝结水收集于凝结水储液罐中。

在上述再生工序B中，正向冲洗产生大量低酸性水，回收pH值在1.5-5.0范围内的低酸性水，并用于离子交换柱再生后的冲洗；在本发明的节水装置中低酸性水收集于低酸性水储液罐中。