專(zhuān)利名稱(chēng)：多流式離子交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水處理技術(shù)領(lǐng)域。
有些條件下的離子交換所需樹(shù)脂層高度較小。但是，如果真的按該高度填裝，則設(shè)備空間利用率偏低，并且，當(dāng)設(shè)備直徑較大時(shí)，容易出現(xiàn)層面偏斜并造成偏流，如果是體內(nèi)再生時(shí)，層高太低也不利于再生劑的充分利用。因此，在這些條件下，往往還得增加樹(shù)脂層高度。但是，這又會(huì)使投資有所增加。
為了解決上述矛盾，已經(jīng)有幾種雙流式離子交換技術(shù)問(wèn)世。如雙流式混合床(見(jiàn)《電力建設(shè)》1982年增刊1.65～73頁(yè))、雙流式弱酸性樹(shù)脂氫離子交換器(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利局專(zhuān)利號(hào)(申請(qǐng)?zhí)?為88203310.7的實(shí)用新型專(zhuān)利)、雙流式單種樹(shù)脂離子交換器(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利局專(zhuān)利號(hào)(申請(qǐng)?zhí)?為89201873.9的實(shí)用新型專(zhuān)利)。在這類(lèi)雙流式設(shè)備中，由于有兩個(gè)樹(shù)脂層并聯(lián)運(yùn)行，所以可使出力增加一倍。
受雙流式離子交換技術(shù)的啟發(fā)，并注意到某些條件下的離子交換，如對(duì)凝結(jié)水、蒸餾水和一級(jí)除鹽水進(jìn)行精處理等，其所需樹(shù)脂層高度更小些，因此有可能在一臺(tái)離子交換器中容納更多個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的樹(shù)脂層，從而使設(shè)備的出力和空間利用率進(jìn)一步提高。于是提出多流式離子交換器的構(gòu)想。
多流式離子交換器可以是三流式、四流式、五流式等等。現(xiàn)以三流式、四流式為例，分別用附

圖1和附圖2對(duì)其主要結(jié)構(gòu)和工作原理加以說(shuō)明。附圖中，箭頭所示為工作時(shí)水流的方向，[1]為上部進(jìn)水裝置，[14]為交換器筒體，[5]為樹(shù)脂層，[6]為層中出水裝置，[11]為層中進(jìn)水裝置，[13]為底部出水或進(jìn)水裝置。
多流式離子交換器樹(shù)脂層各層區(qū)高度可以相等，也可以不等。當(dāng)采用體內(nèi)再生時(shí)，越下面的層區(qū)應(yīng)越厚一點(diǎn)，樹(shù)脂粒度越不均勻和(或)越不易再生，其厚度逐層增加值應(yīng)越大一點(diǎn)。
多流式離子交換器樹(shù)脂層中的進(jìn)水或出水裝置的結(jié)構(gòu)，應(yīng)能使該裝置上、下的樹(shù)脂層相互連通。以便能夠反洗整個(gè)樹(shù)脂層并保證各層區(qū)均能填滿樹(shù)脂。其具體型式可以是一般的體內(nèi)母管支管式，在通水量很大，且每層樹(shù)脂較薄的情況下，也可以是體外母管向體內(nèi)扦支管式、體內(nèi)中心垂直母管水平伸出分母管支管式、或帶濾水帽的雙層孔板間通水的結(jié)構(gòu)型式等。在最后一種型式時(shí)，為使雙層孔板上下的樹(shù)脂層相連通，可采用附圖3或附圖4的結(jié)構(gòu)。該二圖中，[24]和[25]分別為體外和體內(nèi)樹(shù)脂連通管，[26]為雙層孔板，[14]為交換器筒體，[27]為體內(nèi)中心進(jìn)(或出)水母管，[28]為體外進(jìn)(或出)水母管，[29]為濾水帽，[5]為樹(shù)脂層，[30]為進(jìn)(或出)水支管。
多流式離子交換器中的樹(shù)脂層可以是陽(yáng)、陰混合樹(shù)脂，也可以是單種樹(shù)脂。在裝入混合樹(shù)脂的情況下，應(yīng)采用體外再生;在裝入單種樹(shù)脂的情況下，可以采用體內(nèi)再生，也可以采用部分體內(nèi)再生(其余移至體外再生)或全部體外再生。采用體內(nèi)再生的多流式離子交換器，可以設(shè)計(jì)成再生液向下流過(guò)樹(shù)脂層或向上流過(guò)樹(shù)脂層的型式，還可以設(shè)計(jì)成由樹(shù)脂層中進(jìn)入后，分別向上和向下流過(guò)樹(shù)脂層的型式。
多流式離子交換器的結(jié)構(gòu)，除附圖1、2所示外，還應(yīng)設(shè)有反洗、正洗、排氣、送入、送出樹(shù)脂等操作所需的管道、閥門(mén)等，必要時(shí)還要安裝通入壓縮空氣的管道、閥門(mén)等。當(dāng)采用體內(nèi)或部分體內(nèi)再生時(shí)，還應(yīng)有進(jìn)再生液的管道、閥門(mén)等。此外，為了在制水時(shí)監(jiān)督和調(diào)節(jié)各層區(qū)的流量，還應(yīng)在進(jìn)、出水管道上設(shè)置閥門(mén)和數(shù)目不少于層區(qū)數(shù)的流量計(jì)。
附圖5以三流式體內(nèi)再生單種樹(shù)脂離子交換器為例，給出其具體結(jié)構(gòu)。圖中[1]為上部進(jìn)水裝置，[2]為反洗排水閥，[3]為再生液分布裝置，[4]為進(jìn)再生液閥，[5]為樹(shù)脂層，[6]為層中出水裝置，[7]為層中出水閥，[8]為出水母管，[9]為下部層區(qū)流量計(jì)，[10]為下部層區(qū)出水閥，[11]為層中進(jìn)水裝置，[12]為進(jìn)壓縮空氣裝置，[13]為底部出水裝置，[14]為交換器筒體，[15]為排氣閥，[16]為上部層區(qū)流量計(jì)，[17]為上部進(jìn)水閥，[18]為進(jìn)水母管，[19]為層中進(jìn)水閥，[20]為中、下部層區(qū)總流量計(jì)，[21]為反洗進(jìn)水閥，[22]為進(jìn)壓縮空氣閥，[23]為再生廢液和正洗水排出閥。此外，還應(yīng)設(shè)置人孔、樹(shù)脂孔、窺視孔、水取樣點(diǎn)、壓力測(cè)點(diǎn)、以及必要時(shí)在適當(dāng)部位設(shè)置啟停輔助閥等。
體內(nèi)再生多流式交換器如樹(shù)脂層上部反洗空間不足時(shí)，可設(shè)置部分樹(shù)脂體外反洗罐，該設(shè)備可為多臺(tái)相同的多流式離子交換器共用。
附圖5所例舉的三流式離子交換器，其主要操作方法是1、投入運(yùn)行順序開(kāi)啟上部進(jìn)水閥[17]、層中出水閥[7]、層中進(jìn)水閥[19]和下部層區(qū)出水閥[10]，然后調(diào)節(jié)各閥門(mén)使三個(gè)流量計(jì)都達(dá)到予定值(中、下部層區(qū)總流量計(jì)[20]與下部層區(qū)流量計(jì)示數(shù)之差為中部層區(qū)的流量)。
2、再生(1)反洗逐漸開(kāi)啟反洗進(jìn)水閥[21]和反洗排水閥[2]，使樹(shù)脂層展開(kāi)約50%，維持一定時(shí)間。
當(dāng)設(shè)有公用的部分樹(shù)脂體外反洗罐時(shí)，可先將部分樹(shù)脂送至該罐反洗，在交換器內(nèi)樹(shù)脂也反洗完后，再送回原交換器。
(2)進(jìn)再生液開(kāi)進(jìn)再生液閥[4]和再生廢液和正洗水排出閥[23]。
(3)置換維持進(jìn)再生液操作所開(kāi)各閥，停止送入再生液而只送入置換水(一般為無(wú)鹽水)。
(4)正洗開(kāi)上部進(jìn)水閥[17]和再生廢液和正洗水排出閥[23]，至正洗出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定值。
在對(duì)出水水質(zhì)要求很高、正洗時(shí)間偏長(zhǎng)時(shí)，可分步開(kāi)、關(guān)相應(yīng)閥門(mén)沖洗層中進(jìn)、出水裝置、進(jìn)壓縮空氣裝置管內(nèi)死角及下部層區(qū)出水閥[10]與交換器之間管內(nèi)存水，由再生廢液和正洗水排出閥[23]排出。
3、空氣擦洗在再生前或運(yùn)行中，若樹(shù)脂層積污嚴(yán)重，可排水將交換器內(nèi)水位降到接近樹(shù)脂層面，開(kāi)進(jìn)壓縮空氣閥[22]和排氣閥[15]，對(duì)樹(shù)脂擦洗1～2分鐘，然后正洗約2分鐘。如此重復(fù)多次，至基本擦洗干凈。
對(duì)體外再生和部分體內(nèi)再生的多流式離子交換器，其再生操作有所不同，須將全部或部分樹(shù)脂移到公用的體外再生裝置中進(jìn)行操作。其具體裝置及操作方法可參考現(xiàn)有各種混床體外再生裝置。在體外再生、清洗后，再送回多流式離子交換器中。
多流式離子交換器的顯著優(yōu)點(diǎn)是1、因設(shè)備出力大，可減少設(shè)備臺(tái)數(shù)從而減少設(shè)備投資、占地面積及再生操作次數(shù)。
2、可允許降低樹(shù)脂層厚度。這不但可減少投資和樹(shù)脂年損耗量，對(duì)高水溫的凝結(jié)水處理，還可以減少樹(shù)脂溶出物及樹(shù)脂碎屑對(duì)出水的污染。
3、當(dāng)采用體內(nèi)再生時(shí)，因各層區(qū)一起反洗、進(jìn)再生液和正洗，所以自用水率降低而再生劑利用率提高。各層區(qū)平均出水水質(zhì)比單流式順流再生時(shí)好。
多流式離子交換器在凝結(jié)水精制處理中應(yīng)用有突出的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景。因?yàn)?，目前世界各?guó)的凝結(jié)水處理一直以混床為主，我國(guó)目前采用的也幾乎都是混床系統(tǒng)。但是，混床再生時(shí)，因難以使陰、陽(yáng)樹(shù)脂徹底分開(kāi)，使出水水質(zhì)進(jìn)一步提高和實(shí)現(xiàn)氨化混床運(yùn)行發(fā)生困難。為了解決這些問(wèn)題，已有許多復(fù)雜的體外分離-再生-混合裝置問(wèn)世，但也隨之增加了凝結(jié)水處理系統(tǒng)的占地面積、投資、以及操作的復(fù)雜性。盡管如此，對(duì)上述問(wèn)題的解決，仍不盡人意。為此，國(guó)外已有舍棄混床的分床式凝結(jié)水處理系統(tǒng)問(wèn)世，如英國(guó)Portals公司開(kāi)發(fā)的體外再生三室床“tripol”和西德Bayer公司開(kāi)發(fā)的體內(nèi)再生三床串聯(lián)的復(fù)床系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)都具有出水水質(zhì)好和大大簡(jiǎn)化了再生操作的優(yōu)點(diǎn)。所不足之處是，前者在較大出力大直徑設(shè)備時(shí)必須采用較高樹(shù)脂層，并且沒(méi)能擺脫體外再生裝置及操作，后者則需更高樹(shù)脂層，并因設(shè)備臺(tái)數(shù)過(guò)多和占地面積較大，使其推廣受到限制。現(xiàn)如在分床式凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中，采用陽(yáng)、陰串聯(lián)的體內(nèi)再生多流式離子交換器，并在其后設(shè)備一必要時(shí)使水通過(guò)的后置體內(nèi)再生多流式陽(yáng)床，則可進(jìn)一步克服上述國(guó)外兩種分床式凝結(jié)水處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
采用多流式離子交換器，需注意選用在離子交換過(guò)程中體積改變率盡量小的樹(shù)脂。交換器內(nèi)的樹(shù)脂層區(qū)越多，這點(diǎn)就越重要。
權(quán)利要求
1.一種由交換器筒體[14]及其內(nèi)部自上而下設(shè)置的上部進(jìn)水裝置[1]、樹(shù)脂層中若干出水裝置[6]和進(jìn)水裝置[11]、以及底部出水(或進(jìn)水)裝置[13]所構(gòu)成的多流式離子交換器，其特征在于樹(shù)脂層[5]被自上而下交錯(cuò)設(shè)置的進(jìn)水和出水裝置劃分為三個(gè)或更多個(gè)可以并聯(lián)通水運(yùn)行的樹(shù)脂層區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的多流式離子交換器，其特征在于所述的樹(shù)脂層[5]是單種樹(shù)脂層。
3.如權(quán)利要求1所述的多流式離子交換器，其特征在于所述的樹(shù)脂層[5]是混合樹(shù)脂層。
全文摘要
多流式離子交換器中，除上部進(jìn)水和底部進(jìn)(或出)水裝置外，樹(shù)脂層中也有若干進(jìn)水和出水裝置。層中裝置的結(jié)構(gòu)都能使其上下的樹(shù)脂層連通。整個(gè)樹(shù)脂層被自上而下交錯(cuò)設(shè)置的進(jìn)、出水裝置分成多個(gè)層區(qū)。制水時(shí)各層區(qū)并聯(lián)運(yùn)行，相鄰層區(qū)中的水流方向相反。設(shè)備內(nèi)可裝單種樹(shù)脂也可裝混合樹(shù)脂；其再生可設(shè)計(jì)為體內(nèi)式、部分體內(nèi)式或體外式。該設(shè)備有占地少、出力大、省樹(shù)脂和再生效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J47/00GK1100670SQ9311741
公開(kāi)日1995年3月29日 申請(qǐng)日期1993年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月23日
發(fā)明者張澄信 申請(qǐng)人:張澄信