[其他]液-固接觸裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000003972
• 申請(qǐng)日: 1985-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN1006204B
• 公開（公告）日: 1989-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·韋思伯愛瑞;雷·安·斯切麥達(dá);荷莉·斯·克別納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先進(jìn)精選技術(shù)公司
• 代理公司: 上海市專利律師事務(wù)所
• 代理人: 楊國(guó)勝

本發(fā)明描述了一種連續(xù)接觸器，其中液流可以與顆粒狀交換材料接觸。這種接觸器包括多個(gè)充填顆粒狀材料的旋轉(zhuǎn)室。液流是通過(guò)多個(gè)輸入口各自單獨(dú)地傳送到這些旋轉(zhuǎn)室中的，這些輸入口與每個(gè)旋轉(zhuǎn)室周期性地形成流體接通關(guān)系。同時(shí)還裝配有同樣地與每個(gè)旋轉(zhuǎn)室成周期性流體接觸關(guān)系的多個(gè)出料口。對(duì)流體與固體顆粒連續(xù)接觸的工藝過(guò)程也作了描述。

發(fā)明的領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及液-固接觸設(shè)備和通過(guò)液固接觸作用而進(jìn)行的物理化學(xué)過(guò)程的方法。

發(fā)明的背景：

離子交換和與離子交換相類似的裝置，幾乎毫無(wú)例外都是以固定床或半連續(xù)床作用的。固定床的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是一個(gè)垂直的圓筒形容器。圓筒的底部裝有一種樹脂承載的液體收集系統(tǒng)。在樹脂水平以上則裝有一種分配系統(tǒng)。

因?yàn)橐后w在樹脂床的整個(gè)表面上必須均勻地輸送，而不能用向下的噴注，向下的噴注將擾動(dòng)床層的位面，而離開樹脂底層的液體必須在整個(gè)床層上被均勻地收集。所以分配和收集系統(tǒng)在這類設(shè)計(jì)中是十分重要的。

雖然固定床系統(tǒng)用得最為廣泛，但它們?nèi)源嬖谝环N明顯的弊病。一種是離子交換反應(yīng)僅僅發(fā)生在交換區(qū)的樹脂部分，因此交換區(qū)以上的樹脂是不起作用的，而交換區(qū)以下的樹脂甚至沒有使用，因此并不奇怪，在固定床交換柱里的樹脂總量大大地大于任何時(shí)候的需要量，另外，因?yàn)樵诮粨Q柱里的樹脂必須周期地清洗和再生，所以要浪費(fèi)大量的無(wú)用的停工時(shí)間。最后，因?yàn)榘l(fā)生交換過(guò)程的流體，當(dāng)它沿著交換柱流下時(shí)，能與樹脂交換的離子濃度逐漸降低。所以濃度梯度也隨之降低，從而離子交換反應(yīng)的效率也相應(yīng)降低。

雖然通過(guò)平行連接幾個(gè)固定床交換柱可以使固定床離子交換過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，這時(shí)，讓再生在一個(gè)交換柱中進(jìn)行，而離子交換反應(yīng)則在另外的一個(gè)或幾個(gè)柱中進(jìn)行。但是這樣的交換系統(tǒng)仍不能令人滿意。具體地說(shuō)，這種由多個(gè)固定床交換柱組成的系統(tǒng)仍然具有單個(gè)固定床交換柱所固有的許多弊病，例如，實(shí)際交換區(qū)的容積有限。樹脂的用量比任何時(shí)候?qū)嶋H的需要量多得多。另外，盡管通過(guò)組合兩個(gè)或兩個(gè)以上固定床交換柱可以把濃度梯度降低的問(wèn)題減輕到一定程度（以新鮮離子交換液輸入這些交換柱中的每個(gè)交換柱中），但是，由于前面提到的交換柱中的樹脂用量比任何時(shí)候?qū)嶋H需要的樹脂量要多得多，在每一個(gè)單個(gè)交換柱內(nèi)的反應(yīng)動(dòng)力仍是大大降低。

傳統(tǒng)的固定床樹脂交換系統(tǒng)另外一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是這些系統(tǒng)比較難以適應(yīng)復(fù)雜的離子交換過(guò)程。具體地說(shuō)，交換要在已有的一組交換柱系統(tǒng)中加進(jìn)那怕一個(gè)交換柱也要安裝相當(dāng)復(fù)雜的閥門裝置，這些閥門裝置要能夠使輸入料適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行混合。而輸入料可以是從系統(tǒng)外面來(lái)的新鮮料，一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)在系統(tǒng)中的交換柱的排出液，新鮮和循環(huán)料的混合物或者甚至根本一點(diǎn)輸入料也沒有。

同樣，在交換柱的出料端，也必須裝上閥門，這樣才能夠從系統(tǒng)中清除交換柱的排出液，直接把排出液循環(huán)返回到一個(gè)或多個(gè)別的交換柱中去，把它和一種或多種別的輸入液或循環(huán)流混合而進(jìn)入另外一個(gè)交換柱。或者是以上操作的任何組合。熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人馬上就可以理解，一個(gè)由10個(gè)交換柱組成的、它們中的每一個(gè)與其余的交換柱都有一個(gè)特定的進(jìn)料和出料的關(guān)系的系統(tǒng)需要一種極其錯(cuò)綜復(fù)雜的閥門系統(tǒng)。同樣不言而喻的是，在有10個(gè)交換柱的過(guò)程中，操作條件的任何微子的改變也可能要求對(duì)閥的安排作艱巨的處理。

人們研制的一種連續(xù)接觸器或?qū)嶋H上的半連續(xù)接觸器解決了上面指出的某些問(wèn)題。在這些系統(tǒng)中，樹脂和溶液是相互逆向通過(guò)的，可以按需要為排出、再生和所要求的中間清洗建立穩(wěn)態(tài)區(qū)，因此樹脂的用量可以減少到等于工作容積加上互相連接的樹脂傳送系統(tǒng)的容積之和。但是，即使用了這種經(jīng)過(guò)改良的方法，液流還是必須周期地中斷而得不到真正的連續(xù)輸料和出料，即還是不能得到一個(gè)真正的穩(wěn)態(tài)斷面。

連續(xù)接觸器一般采取脈沖柱或流化床形式。在脈沖柱中，借助于真空或施加周期性的壓力，樹脂通過(guò)接觸區(qū)時(shí)作向上或向下的運(yùn)動(dòng)。溶液在脈沖之間流過(guò)樹脂。在流化床系統(tǒng)中，與＊束縛樹脂發(fā)生交換。樹脂可以逆著上行流而在一阻流柱中落下或者在攪拌室內(nèi)發(fā)生交換，或者在攪拌的水槽器發(fā)生交換。在此水槽里或攪拌室內(nèi)，樹脂被機(jī)械力驅(qū)動(dòng)逆著溶液的流向而向前運(yùn)動(dòng)。