專利名稱：柱形自身清洗多元離子交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體的樹脂交換設(shè)備，特別是能進(jìn)行自身清洗并使樹脂按粒徑大小排列分層的多元離子交換器。
已有的離子交換器，由流體的輸送裝置及控制器，直筒形的筒體，連接輸送裝置和筒體的上下管、排放管及其閥門，筒體中裝填樹脂和填料的筒室，筒室中裝有筒室過濾器的隔板等構(gòu)成。筒室中的樹脂上浮壓實(shí)成浮動(dòng)床、或樹脂下沉壓實(shí)成固定床，由于筒室設(shè)計(jì)容積的限制，一臺(tái)設(shè)備只能作一種交換床，且樹脂的清洗需輸送到筒體外的清洗塔中進(jìn)行，工藝較復(fù)雜，設(shè)備龐大，管網(wǎng)繁雜，占地面積大，成本高，功能較少、制品質(zhì)量不高，運(yùn)行阻力降大、再生劑比耗高。
鑒于此，本發(fā)明的目的就在于提供一種能進(jìn)行樹脂自身清洗、能使樹脂按粒徑大小排列分層的作沸動(dòng)床或固定床運(yùn)行、具有水質(zhì)軟化、脫鹽、高純水制取、廢水處理等多功能的多元離子交換器。能提高處理能力和質(zhì)量，降低能耗、和再生劑比耗。
本發(fā)明的柱形自身清洗多元離子交換器(參見附圖2～6)，包含流體的輸送裝置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒體(10)，該筒體有至少一個(gè)裝填樹脂、填料的筒室(11、36、37、41)，上述筒室有裝設(shè)筒室過濾器(12)的隔板(13、34、35、40)，上述筒室的上部有通向筒體外的自身清洗過濾器(14、38、42)及其清洗排放閥(15、39、43)。上述下管(8)可以是多通管，分別與筒體的底部(16)、通過下閥(17)與下輸送管(18)、通過排放閥(19)與排放管(20)連通。上述上管(9)也可以是多通管，分別與筒體的頂部(21)、通過再生閥(22)與再生液管(23)、通過上閥(24)與上輸送管(25)連通。上述筒室過濾器(12)和自身清洗過濾器(14、38、42)的濾孔(26)包含長形的槽孔，該槽孔寬度小于0.3毫米。上述樹脂的粒徑可以選取0.3～1.2毫米。上述介質(zhì)流的流速可以選取7～55米／小時(shí)。
在上述多元離子交換器1(如


圖1所示)中，裝填所需的樹脂和填料，開啟輸送裝置，并操縱控制器及閥門，當(dāng)根據(jù)樹脂粒徑，整定被處理介質(zhì)流或再生液流2的流速，并自下管經(jīng)筒室過濾器輸入筒體的筒室時(shí)，在筒室中自下而上形成樹脂沸動(dòng)層3、流體墊層4、樹脂壓實(shí)層5、清洗層6、壓脂層7，進(jìn)行離子交換或樹脂再生，成品介質(zhì)流或再生廢液流由上管輸出。須清洗時(shí)，開啟清洗排放閥，進(jìn)行樹脂清洗，破碎樹脂和介質(zhì)流中的雜物，經(jīng)由自身清洗過濾器被排出筒室。上述運(yùn)行構(gòu)成運(yùn)行沸動(dòng)床或再生沸動(dòng)床。
根據(jù)在同一容器中，品種相同而粒徑不等的樹脂，其浸在介質(zhì)流中的堆積比重值不等的原理，粒徑較大的樹脂的堆積比重值較大，粒徑較小的樹脂的堆積比重值較小，當(dāng)介質(zhì)流自下而上流動(dòng)穿過樹脂層時(shí)，介質(zhì)流對(duì)堆積比重值不等的樹脂的浮力不相同，即對(duì)粒徑不等的樹脂的浮力不相等，使樹脂按其粒徑沿介質(zhì)流的流向排列分層，堆積比重值較大的較大粒徑樹脂位于下層，堆積比重值較小的較小粒徑樹脂位于中層，破碎樹脂及介質(zhì)流雜物的粒徑最小其堆積比重值也最小而浮于上層?？刂平橘|(zhì)流流速，使下層的樹脂形成翻滾沸騰狀態(tài)的樹脂沸動(dòng)層，中層的樹脂形成上浮固定的緊密狀態(tài)的樹脂壓實(shí)層，并在樹脂沸動(dòng)層與樹脂壓實(shí)層之間形成分隔該兩層的流體墊層。被處理介質(zhì)流在上述樹脂的沸動(dòng)層、壓實(shí)層進(jìn)行多次離子交換，從而成為多元離子交換。
上述運(yùn)行沸動(dòng)床或再生沸動(dòng)床中，被處理介質(zhì)流或再生液流首先進(jìn)入樹脂沸動(dòng)層，與沸騰狀態(tài)的樹脂進(jìn)行離子交換或再生，因其二者相互接觸充分、接觸面積增大，充分發(fā)揮樹脂的交換功能或再生功能、介質(zhì)流中的離子的絕大部分被交換除去或使沸動(dòng)層的樹脂獲得再生復(fù)蘇；隨后介質(zhì)流或再生液流穿過流體墊層，進(jìn)入壓實(shí)層，該層較小粒徑樹脂呈浮起緊密排列狀態(tài)，介質(zhì)流中的剩余離子被樹脂交換除去而獲得精制，或使該層樹脂獲得再生復(fù)蘇；被處理介質(zhì)流或再生液流穿過清洗層，壓脂層，破碎樹脂及其微粒和介質(zhì)流雜物被壓脂層截留進(jìn)入上述清洗層，防止清洗層與上方筒室的筒室過濾器接觸，減小運(yùn)行的阻力降。
本發(fā)明具有如下的顯著優(yōu)點(diǎn)和明顯效果。
一、本發(fā)明的離子交換器，打破了國際慣常使用的浮動(dòng)床和固定床，創(chuàng)立了沸動(dòng)床，特別是結(jié)束了再生固定床歷史，創(chuàng)立了再生沸動(dòng)床。在沸動(dòng)床中，樹脂排列為多層，每一層為一個(gè)單元，多層構(gòu)成多元，每單元均與介質(zhì)流離子進(jìn)行一次交換，多元?jiǎng)t進(jìn)行多次交換，本發(fā)明開創(chuàng)了在同一筒室中進(jìn)行多元離子交換的歷史。該沸動(dòng)床可作運(yùn)行沸動(dòng)床、再生沸動(dòng)床。
二、本發(fā)明運(yùn)行沸動(dòng)床形成的沸動(dòng)層，減小了運(yùn)行阻力降，可減小動(dòng)力消耗，節(jié)約能源；可提高運(yùn)行流速，成品產(chǎn)量高，可達(dá)同規(guī)格固定床產(chǎn)量的兩倍。
三、本發(fā)明運(yùn)行沸動(dòng)床形成的壓實(shí)層，起到精制交換的作用，提高了成品的質(zhì)量。
四、本發(fā)明的自身清洗過濾器，能清除運(yùn)行沸動(dòng)床、再生沸動(dòng)床形成的清洗層，創(chuàng)立了自身清洗方法。這是一種只需排除筒室內(nèi)清洗層的簡便的清洗工藝。這種方法解決了陽陰樹脂在共用的筒室外清洗設(shè)備中清洗的混脂問題，消除了降低成品質(zhì)量的隱患；提高了清洗質(zhì)量和效率；節(jié)省了筒室外整套樹脂清洗設(shè)備和配管，節(jié)約了占地面積和投資；避免了樹脂在筒室與清洗設(shè)備之間輸送時(shí)的破損；簡化了清洗工藝。
五、使用本發(fā)明的方法的交換器，可作成運(yùn)行沸動(dòng)床，這種室床的容積結(jié)構(gòu)也可作運(yùn)行固定床，結(jié)束了長期以來一臺(tái)設(shè)備只能作一種室床的歷史，擴(kuò)大了交換器的使用范圍。
六、本發(fā)明的交換器，可制成單室床，雙室床、多室床的離子交換器，在同一交換器中具有同時(shí)使用強(qiáng)弱樹脂和陽陰樹脂的功能，是一種多功能離子交換器，可廣泛用于水質(zhì)軟化、脫鹽、高純水制備、廢水等處理。由于交換器中使用兩種型號(hào)以上的樹脂，適應(yīng)被處理流體中含鹽的范圍增大很多。
七、本發(fā)明的運(yùn)行沸動(dòng)床，采用逆向再生固定床工藝，再生復(fù)蘇樹脂，在落床后的再生過程中，填料形成的壓脂層處于樹脂壓實(shí)層上方，自上而下流動(dòng)的再生劑在壓脂層進(jìn)行二次分配，使再生劑在多室床中增大了接觸面積，延長了接觸時(shí)間，獲得充分利用，而且，填料具有對(duì)破碎樹脂及微粒的隔斷和吸附功能，防止破碎樹脂及其微粒進(jìn)入下道工序避免了破碎樹脂對(duì)相鄰樹脂的污染，從而提高了再生度，降低了再生劑比耗，再生劑的利用率可達(dá)95％以上，降低了成本，避免排放對(duì)環(huán)境的污染。
八、本發(fā)明交換器，既能適用鹽酸再生劑，也能適用硫酸再生劑進(jìn)行樹脂逆流再生，可使生成的硫酸鈣迅速地排除，防止發(fā)生樹脂結(jié)塊現(xiàn)象。
九、本發(fā)明交換器的筒室過濾器和自身清洗過濾器的濾孔采用長形的槽孔，可將完整樹脂截留于床室中，濾除形狀不規(guī)則的破碎樹脂及介質(zhì)流雜物、和再生工藝中所產(chǎn)生的絮狀硫酸鈣。
下面，再結(jié)合實(shí)施例及其附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地闡述。
附圖的簡要說明。
圖1是本發(fā)明的樹脂重力分層的示意圖。顯示自下而上的介質(zhì)流2和樹脂沸動(dòng)層3、流體墊層4、樹脂壓實(shí)層5、清洗層6、壓脂層7。
圖2是本發(fā)明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示有一個(gè)筒室11、筒室過濾器12、自身清洗過濾器14、下管8、上管9。
圖3是本發(fā)明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示有兩個(gè)筒室。
圖4是本發(fā)明的一種柱形自身清洗多元離子交換器的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示有三個(gè)筒室。
圖5是本發(fā)明的柱形自身清洗多元離子交換器的一種筒室過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示呈截錐形結(jié)構(gòu)和長形的濾孔26。
圖6是本發(fā)明的柱形自身清洗多元離子交換器的一種自身清洗過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示呈管形結(jié)構(gòu)和長形的濾孔26。
實(shí)施例1本發(fā)明的一種柱形自身清洗多元離子交換器，如附圖2、5、6所示。
上述交換器，有一個(gè)直筒形的筒體10，在筒體中段按需要裝有窺視鏡27、加工維護(hù)用工藝孔28、有裝取樹脂的進(jìn)口29和出口30，運(yùn)行時(shí)上述工藝孔、進(jìn)出口均用法蘭盲板和螺栓結(jié)構(gòu)封閉。筒體下端有三個(gè)支腳31，可用地腳螺釘固裝在地基上。筒體的底部16連通有通常結(jié)構(gòu)的三通管形的下管8，下管的另外兩端分別通過下閥17與下輸送管18連通、通過排放閥19與排放管20連通。筒體的頂部21連通有通常結(jié)構(gòu)的三通管形的上管9，上管的另外兩端分別通過再生閥22與再生液管23連通、通過上閥24與上輸送管25連通。在筒體下部分段，用法蘭螺栓結(jié)構(gòu)夾裝有隔板13，該隔板為多孔板結(jié)構(gòu)，隔板的每一個(gè)孔配裝一個(gè)呈截錐筒形的筒室過濾器12，該隔板以上的筒體上段內(nèi)腔構(gòu)成筒室11，在筒室的上部的適當(dāng)位置，有用法蘭螺栓結(jié)構(gòu)與上管9連通而通向筒體外，且呈水平狀的管形結(jié)構(gòu)的在中部有連接法蘭的自身清洗過濾器14。在靠近上述上閥24的一側(cè)，有連通上管9和排放管20的清洗排放閥15。上述筒室過濾器12和自身清洗過濾器14均采用本發(fā)明人的中國專利CN88220554.4的過濾器結(jié)構(gòu)，如圖5、6所示，其濾孔均制成長形的槽孔26，該槽孔長為10～20毫米，寬度小于0.3毫米，可為0.1～0.2毫米。在上述下輸送管18、上輸送管25、再生液管23端，采用通常的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接后，與通常作為介質(zhì)流輸送裝置的電機(jī)泵機(jī)組(圖中未表示)接通，并用作為通?？刂破鞯拈y門和電控器(圖中均示表示)來控制上述管網(wǎng)和電機(jī)泵機(jī)組。
經(jīng)進(jìn)口29，將一種粒徑為0.3～1.2的適量樹脂和兩種適量填料裝入筒室11，操縱控制器、開啟輸送裝置進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
本實(shí)施例用作沸動(dòng)床離子交換器時(shí)，輸送裝置將被處理流體如水的流速整定為7～55米／小時(shí)，經(jīng)下輸送管18、下閥17、下管8、筒體的底部16、筒室過濾器12，輸入筒室11，在該自下而上的流體作用下，在筒室內(nèi)自下而上形成如
圖1所示的樹脂沸動(dòng)層3、流體墊層4、樹脂壓實(shí)層5、清洗層6、壓脂層7。上述樹脂沸動(dòng)層的樹脂粒徑為0.8～1.2毫米，樹脂壓實(shí)層的樹脂粒徑為0.3～0.8毫米，清洗層破碎樹脂的粒徑小于0.3毫米，并使其正好處于自身清洗過濾器的位置。被處理流體中的離子依次在樹脂沸動(dòng)層、樹脂壓實(shí)層進(jìn)行樹脂交換后制得的成品流體，經(jīng)自身清洗過濾器14、上管9、上閥25輸出作使用或儲(chǔ)備。作清洗時(shí)，只需開啟清洗排放閥15，截留于清洗層的破碎樹脂和流體雜物經(jīng)自身清洗過濾器14和清洗排放閥15排出去除。再生采用逆向再生固定床工藝，再生液經(jīng)再生液管23、再生閥22、上管9、作為分布器的自身清洗過濾器14、落床后的填料層32、樹脂層33使樹脂再生復(fù)蘇，再生廢液經(jīng)下管8、排放閥19、排放管20排出。
將本設(shè)備作固定床離子交換器時(shí)，被處理流體經(jīng)上輸送管25、上閥24、上管9、作為分布器的自身清洗過濾器14、填料層32、樹脂層33、與固定狀態(tài)的樹脂進(jìn)行離子交換，成品流體經(jīng)筒室過濾器12、下管8、下閥17、下輸送管18輸出。再生采用逆向再生沸動(dòng)床工藝，再生液經(jīng)下輸送管18、下閥17、下管8進(jìn)入筒室11，筒室內(nèi)呈與上述運(yùn)動(dòng)沸動(dòng)床相同的重力分層狀態(tài)，進(jìn)行樹脂再生復(fù)蘇，再生廢液經(jīng)上管9、清洗排放閥15、排放管20排出。清洗時(shí)，沿上述再生液流道輸入清洗流體，破碎樹脂及被處理流體雜物經(jīng)清洗排放閥15、排放管20排出。
實(shí)施例2本發(fā)明的一種柱形自身清洗多元離子交換器，如圖3、5、6所示。其運(yùn)行方法和交換器結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同。此外，筒體分為三段，有上隔板34和下隔板35，從而構(gòu)成上筒室36和下筒室37。上筒室中有與實(shí)施例1相同的自身清洗過濾器14及其清洗排放閥15。下筒室中有如圖6所示的連接法蘭在管端的下筒室自身清洗過濾器38，該過濾器經(jīng)筒體壁通向筒體外，經(jīng)下筒室清洗排放閥39與排放管20連通。下筒室37的清洗，經(jīng)下筒室自身清洗過濾器38和下筒室清洗排放閥39排出去除破碎樹脂和流體雜物。
本實(shí)施例作運(yùn)行沸動(dòng)床時(shí)，下筒室37中裝填弱型樹脂，上筒室36中裝填強(qiáng)型樹脂。
本實(shí)施例作運(yùn)行固定床時(shí)，上筒室中裝填弱型樹脂，下筒室中裝填強(qiáng)型樹脂。
本實(shí)施例的功能較實(shí)施例1多，產(chǎn)品質(zhì)量也更好。
實(shí)施例3本發(fā)明的一種柱型自身清洗多元離子交換器，如圖4、5、6所示。其運(yùn)行方法和交換器結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2基本相同。此外，筒體分為四段，在上隔板34和下隔板35之間增加中隔板40，從而增加一個(gè)中筒室41，中筒室的結(jié)構(gòu)與下筒室37完全相同，有中筒室自身清洗過濾器42及其中筒室清洗排放閥43。
中筒室中裝填的樹脂型按被處理流體條件和成品流體要求來確定。
本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量較實(shí)施例2更優(yōu)。
本發(fā)明的交換器的中筒室可以有多個(gè)，從而構(gòu)成有三個(gè)以上筒室的多元離子交換器。從而具有更多的功能，且產(chǎn)品質(zhì)量也更加優(yōu)異。
權(quán)利要求1.柱形自身清洗多元離子交換器，包含介質(zhì)流的輸送裝置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒體(10)，該筒體有至少一個(gè)裝填樹脂、填料的筒室(11、36、37、41)。上述筒室中有裝設(shè)筒室過濾器(12)的隔板(13、34、35、40)，其特征在于上述筒室的上部有通向筒體外的自身清洗過濾器(14、38、42)及其清洗排放閥(15、39、43)。
2.如權(quán)利要求1所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特征在于所說的下管(8)，分別與筒體的底部(16)，通過下閥(17)與下輸送管(18)、通過排放閥(19)與排放管(20)連通，所說的上管(9)，分別與筒體的頂部(21)，通過再生閥(22)與再生液管(23)，通過上閥(24)與上輸送管(25)連通。
3.如權(quán)利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特征在于所說的筒室過濾器(12)和自身清洗過濾器(14、38、42)的濾孔(26)包含長形的槽孔，該槽孔寬度小于0.3毫米。
4.如權(quán)利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特征在于所說的樹脂的粒徑為0.3～1.2毫米，所說的介質(zhì)流的流速為7～55米／小時(shí)。
5.如權(quán)利要求3所述的柱形自身清洗多元離子交換器，其特征在于所說的樹脂的粒徑為0.3～1.2毫米，所說的介質(zhì)流的流速為7～55米／小時(shí)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及流體的樹脂交換設(shè)備。特別是能進(jìn)行自身清洗并根據(jù)樹脂的粒徑大小使其排列分層的多元離子交換器。有介質(zhì)輸送裝置及控制器，有下管8和上管9的筒體10，筒體內(nèi)有至少一個(gè)裝填樹脂和填料的筒室11，筒室中有裝設(shè)筒室過濾器12的隔板13，有通向筒體外的自身清洗過濾器14及清洗排放閥15?？勺鬟\(yùn)行沸動(dòng)床、再生沸動(dòng)床、固定床。成品產(chǎn)量高、質(zhì)量優(yōu)，再生劑化耗低。
文檔編號(hào)B01J47/00GK2190524SQ9423651
公開日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1994年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月19日
發(fā)明者楊天壽 申請(qǐng)人:楊天壽