[发明专利]一种多柱串联自控离子交换装置及方法

说明书

本发明公开了一种多柱串联自控离子交换装置及方法，是由多阀多柱多泵串联组成的系统，每个交换柱都有两个进料和三个出料开关自控阀，外加进料和出料设备组合的一套离子交换装置。本技术方案采用多柱串联交换，大大提高了盐的利用率，降低了溶液用量和排放量，节约成本；采用自控系统自动切换，连续工作，控制更精确，产品稳定性高；交换过程中可控制系统压力，串联泵可减少系统压降，与常压交换相比效率更高，交换效果更好；交换柱进口的锥段填入小瓷球，并采用下进料保证径向分配均匀，避免床层产生沟流和返混。本技术方案不仅实现了从实验室到工业放大的过程，并保证放大过程交换效果持续稳定高效。

技术领域

本发明属于离子交换领域，尤其涉及一种多柱串联自控离子交换装置及方法。

背景技术

对二甲苯是石油化工中的基本原料，当前生产高纯度对二甲苯的主流工艺是吸附分离法，工艺中使用的吸附剂一般是交换为Ba型或者K－Ba型的X分子筛。在制备分离对二甲苯的吸附剂过程中需要进行离子交换将分子筛由Na型交换为Ba型。在实验室的研究工作中已经明确了交换需要达到的程度，确定了交换溶液的浓度、交换温度、交换空速、交换溶液用量等条件。但存在着交换液用量大的问题，一方面硝酸钡的价格较高，另一方面钡离子不能直接排放需要回收或后处理，因此要求在工业生产中降低溶液用量和排放量。并且在工业规模装置上如何保证交换的效果也是需要解决的问题。目前国内使用的离子交换设备，大多为人工操作和半自动操作，自动化程度较低，控制不精确，产品稳定性不高，盐不能充分利用，导致溶液用量和排放量很大，成本浪费很多。

本发明提供了一种多柱串联自控离子交换装置。本技术方案采用多柱串联交换，大大提高了盐的利用率，降低了溶液用量和排放量，节约成本；采用自控系统自动切换，连续工作，控制更精确，产品稳定性高；交换过程中可控制系统压力，串联泵可减少系统压降，与常压交换相比效率更高，交换效果更好；交换柱进口的锥段填入小瓷球，并采用下进料保证径向分配均匀，避免床层产生沟流和返混。本技术方案不仅实现了从实验室到工业放大的过程，并保证放大过程交换效果持续稳定高效。

发明内容

本发明提供一种多柱串联自控离子交换装置及方法，所述技术方案如下：

一种多柱串联自控离子交换装置，包括三个以上的串联的首尾管路连通的交换柱，在相邻的两个交换柱之间设有串联自控开关阀和串联泵，每个交换柱入口管线分别连通交换液进料的管路和水洗进料的管路，所述交换液进料的管路上靠近交换柱入口处分别设有交换入口自控开关阀，所述水洗进料的管路上靠近交换柱入口处分别设有水洗入口自控开关阀，每个交换柱出口管线分别连通交换液出料的管路和水洗出料的管路，所述交换液出料的管路上靠近交换柱出口处分别设有交换出口自控开关阀，所述交换液出料的管路上靠近交换柱出口处分别设有水洗出口自控开关阀。

进一步地，在上述技术方案中，所述交换液进料的管路依次连接交换流量变送器、交换换热器、交换变频泵、交换溶液储罐；所述水洗进料的管路依次连接水洗流量变送器、水洗换热器、水洗变频泵、净水储罐。

进一步地，在上述技术方案中，所述交换液出料的管路依次连接交换出口压力变送器、交换出口背压阀和交换后液收集罐；所述水洗出料的管路依次连接水洗出口压力变送器、水洗出口背压阀和水洗后液收集罐。

进一步地，在上述技术方案中，串联泵为变频泵。

进一步地，在上述技术方案中，每个交换柱上设有上中下三个固体取样口，所述交换柱外周设有夹套保温。

进一步地，在上述技术方案中，交换柱入口管线位于交换柱下部，交换柱出口管线位于交换柱上部。

本发明提供一种多柱串联自控离子交换方法，采用上述的装置，包括以下步骤：

①将交换柱装满待交换样品，交换柱进口的锥段填入小瓷球；