用于操作逆流式離子交換系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在逆流模式下操作的包括多個(gè)填充床柱的離子交換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 包括多個(gè)填充床柱的離子交換系統(tǒng)用于多種去礦物質(zhì)和軟化應(yīng)用中。例如，在世 界范圍內(nèi)正在使用數(shù)以百計(jì)的AMBERPACK?和DOWEX tmUPCOREtm填充床系統(tǒng)。AMBERPACK ?填 充床系統(tǒng)以上升流生產(chǎn)和下降流再生模式進(jìn)行操作。DowextmUpcoretm填充床系統(tǒng)以下降流 生產(chǎn)和上升流再生模式進(jìn)行操作。AMBERPACK?和UPCORE ?兩種系統(tǒng)均被設(shè)計(jì)為單或多隔 室布局。例如兩個(gè)或三個(gè)隔室柱（稱作"分層床"）可以容納弱和強(qiáng)電解質(zhì)樹(shù)脂組合，得到 尚效系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明包括改進(jìn)的逆流式離子交換系統(tǒng)和用于操作此系統(tǒng)的方法。在一個(gè)實(shí)施方 式中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)豎直排列的填充床離子交換樹(shù)脂柱，所述填充床離子交換樹(shù)脂柱 包含：上游柱，包括陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充床；以及下游柱，包括陰離子交換樹(shù)脂填充床，其 與所述上游柱流體聯(lián)通，其中，兩種柱均包括上部和下部端口，用于引入和引出流體。在另 一種實(shí)施方式中，操作所述系統(tǒng)的方法包含如下步驟：
[0004] i)將進(jìn)料液體引入所述上游柱的上部端口，使得進(jìn)料液體向下降流動(dòng)通過(guò)所述柱 并通過(guò)所述下部端口排出，并且之后流入所述下游柱的下部端口并向上升流動(dòng)以從所述上 部端口排出；
[0005] ii)中斷進(jìn)料液體的引入；
[0006] iii)將第一再生物引入所述下游柱的所述上部端口，使得再生物向下流動(dòng)經(jīng)過(guò)所 述柱并且通過(guò)所述下部端口排出，并將第二再生物引入所述上游柱的下部端口，使得再生 物向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述柱并通過(guò)所述上部端口排出；并且
[0007] iv)重復(fù)步驟 i)~iii)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖IA為以生產(chǎn)模式操作的本發(fā)明的雙隔室實(shí)施方式的示意圖。
[0009] 圖IB為再生模式操作的圖IA的所述實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種逆流式離子交換系統(tǒng)，在圖IA和B中總地示 為10。所描述的系統(tǒng)包括兩個(gè)豎直排列柱，包括上游柱（12)，含有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充床； 以及下游柱（14)，包括陰離子交換樹(shù)脂填充床。所述下游柱（14)與所述上游柱（12)流體 聯(lián)通，使得液體能夠從所述上游柱（12)流至所述下游柱（14)。兩種柱（12、14)均包括至少 一個(gè)上部（16、16'）和下部（18、18'）端口，用于引入和引出流體。示出的兩種柱（12、14) 均包含利用配備有噴嘴（24、24'）的板隔開(kāi)的上部（20、20'）和下部（22、22'）室。所述上 游柱（12)的所述上部室（20)填充有弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，而所述下部室（22)填充有強(qiáng)酸 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。所述下游柱（14)的所述上部室（20'）填充有強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂，而所 述下部室（22'）填充有弱堿陰離子樹(shù)脂。所述柱用管道連接，在生產(chǎn)模式中的流體流向在 圖IA中用帶箭頭的粗實(shí)線標(biāo)示，并且在再生模式中標(biāo)示于圖1B。所述上游柱（12)包括任 選的凈空間（freeboard) (26)和浮動(dòng)惰性樹(shù)脂（28)。任選的脫氣塔（30)可以沿著所述上 游和下游柱（12、14)之間的流體路徑安放。
[0011] 雖然示出為包含2個(gè)柱，但是也可使用額外的柱。同樣地，雖然示出的每個(gè)柱包含 2個(gè)室，但是也可使用單室或多室設(shè)置。每個(gè)柱可以包含本領(lǐng)域已知的通風(fēng)口、進(jìn)口、噴射斷 路器（jet breaker)、補(bǔ)強(qiáng)板等選項(xiàng)。
[0012] 在操作過(guò)程中，所述系統(tǒng)在生產(chǎn)和再生模式之間循環(huán)。在所述生產(chǎn)模式過(guò)程中，進(jìn) 料液體被引入所述上游柱（12)的所述上部端口（16)內(nèi)，使得進(jìn)料液體向下流動(dòng)通過(guò)所述 柱（12)并且通過(guò)所述下部端口（18)排出，并且之后流入所述下游柱（14)的所述下部端口 (18'），并向上流動(dòng)以從所述上部端口（16)排出。參考示意性箭頭，所述生產(chǎn)模式和對(duì)應(yīng)的 流體流向在圖IA示出。在再生成模式過(guò)程中，中斷將進(jìn)料液體引入所述系統(tǒng)（10)，并且第 一再生物被引入所述下游柱（14)的所述上部端口（16'）內(nèi)，使得所述再生物向下流動(dòng)通過(guò) 所述柱（14)并從所述下部端口（18'）排出，于此將其回收。同時(shí)，第二再生物可以被引入 所述上游柱（12)的所述下部端口（18)，使得再生物向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述柱（12)并通過(guò)所述 上部端口（16)排出，于此可將其回收。參考示意性箭頭，所述再生模式和對(duì)應(yīng)的流體流向 在圖IB示出。所述操作可以額外包含任選的回洗步驟。
[0013] 所述主體系統(tǒng)和操作方法表示了 AMBERPACK?和UPC0RE?填充床系統(tǒng)的混合，其中 所述上游柱（12)作為UPC0RE?系統(tǒng)操作并且所述下游柱（14)作為AMBERPACK?系統(tǒng)操作。 此混合系統(tǒng)提供了相對(duì)于AMBERPACK?和UPCORE ?填充床系統(tǒng)二者意料不到的優(yōu)勢(shì)。
[0014] 實(shí)施例
[0015] AMBERPACK?和DOWEXtmUPCOREtm填充床系統(tǒng)的性能被模型化并與使用可從The Dow Chemical Company獲得的CADIX(電腦輔助設(shè)計(jì)離子交換6. 2版）設(shè)計(jì)軟件的相應(yīng)的"混 合"系統(tǒng)進(jìn)行比較。在各個(gè)情況下，流速、柱設(shè)置、樹(shù)脂和再生物相同。所述模型化的結(jié)果 總結(jié)于表1。附圖所示的雙室混合系統(tǒng)也包括在內(nèi)。如數(shù)據(jù)所示，相較于比較性的UPCORE tm 和AMBERPACK?填充床系統(tǒng)，當(dāng)在增大的TSS負(fù)載下操作時(shí)，所述混合系統(tǒng)具有更好的操作 可用性并且需要更少的工作用水。
[0016] 表 1
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于操作逆流式離子交換系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包含多個(gè)豎直排列的填充床離子交 換樹(shù)脂柱，所述填充床離子交換樹(shù)脂柱包括： 上游柱，包含陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充床；W及 下游柱，包含陰離子交換樹(shù)脂填充床，其與所述上游柱流體聯(lián)通，其中，兩種柱包含上 部和下部端口，用于引入和引出流體； 其中，所述方法包含如下步驟： i) 將進(jìn)料液體引入所述上游柱的上部端口，使得進(jìn)料液體向下流動(dòng)通過(guò)所述柱并通過(guò) 所述下部端口排出，并且之后流入所述下游柱的下部端口并向上流動(dòng)W從所述上部端口排 出； ii) 中斷進(jìn)料液體的引入； iii) 將第一再生物引入所述下游柱的所述上部端口，使得再生物向下流動(dòng)通過(guò)所述柱 并且通過(guò)所述下部端口排出，并將第二再生物引入所述上游柱的下部端口，使得再生物向 上流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述柱并通過(guò)所述上部端口排出；并且 iv) 重復(fù)步驟i)~iii)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述上游柱包括包含弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的上 部室和包含強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的下部室。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述下游柱包括包含強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂的上 部室和包含弱堿陰離子交換樹(shù)脂的下部室。
【專利摘要】一種改進(jìn)的逆流式離子交換系統(tǒng)以及操作此系統(tǒng)的方法，所述交換系統(tǒng)包含多個(gè)豎直排列的填充床離子交換樹(shù)脂柱，所述填充床離子交換樹(shù)脂柱包括：上游柱，包括陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的填充床，以及下游柱，包括陰離子交換樹(shù)脂的填充床，其與所述上游柱流體聯(lián)通，其中，兩種柱均包含上部和下部端口用于引入和引出流體。所述操作方法包含如下步驟：i)將進(jìn)料液體引入所述上游柱的上部端口，使得進(jìn)料液體向下流動(dòng)通過(guò)所述柱并通過(guò)所述下部端口排出，并且之后流入所述下游柱的下部端口并向上流動(dòng)以從所述上部端口排出；ii)中斷進(jìn)料液體的引入；iii)將第一再生物引入所述下游柱的所述上部端口，使得再生物向下流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述柱并且通過(guò)所述下部端口排出，并將第二再生物引入所述上游柱的下部端口，使得再生物向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述柱并通過(guò)所述上部端口排出；并且iv)重復(fù)步驟i)～iii)。
【IPC分類】B01J49-00, B01J49-02, B01J47-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104661753
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380038539
【發(fā)明人】J·M·斯萊格特
【申請(qǐng)人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年7月3日
【公告號(hào)】WO2014014665A1