专利名称：柱形自身清洗多元离子交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体的树脂交换设备，特别是能进行自身清洗并使树脂按粒径大小排列分层的多元离子交换器。
已有的离子交换器，由流体的输送装置及控制器，直筒形的筒体，连接输送装置和筒体的上下管、排放管及其阀门，筒体中装填树脂和填料的筒室，筒室中装有筒室过滤器的隔板等构成。筒室中的树脂上浮压实成浮动床、或树脂下沉压实成固定床，由于筒室设计容积的限制，一台设备只能作一种交换床，且树脂的清洗需输送到筒体外的清洗塔中进行，工艺较复杂，设备庞大，管网繁杂，占地面积大，成本高，功能较少、制品质量不高，运行阻力降大、再生剂比耗高。
鉴于此，本发明的目的就在于提供一种能进行树脂自身清洗、能使树脂按粒径大小排列分层的作沸动床或固定床运行、具有水质软化、脱盐、高纯水制取、废水处理等多功能的多元离子交换器。能提高处理能力和质量，降低能耗、和再生剂比耗。
本发明的柱形自身清洗多元离子交换器(参见附图2～6)，包含流体的输送装置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒体(10)，该筒体有至少一个装填树脂、填料的筒室(11、36、37、41)，上述筒室有装设筒室过滤器(12)的隔板(13、34、35、40)，上述筒室的上部有通向筒体外的自身清洗过滤器(14、38、42)及其清洗排放阀(15、39、43)。上述下管(8)可以是多通管，分别与筒体的底部(16)、通过下阀(17)与下输送管(18)、通过排放阀(19)与排放管(20)连通。上述上管(9)也可以是多通管，分别与筒体的顶部(21)、通过再生阀(22)与再生液管(23)、通过上阀(24)与上输送管(25)连通。上述筒室过滤器(12)和自身清洗过滤器(14、38、42)的滤孔(26)包含长形的槽孔，该槽孔宽度小于0.3毫米。上述树脂的粒径可以选取0.3～1.2毫米。上述介质流的流速可以选取7～55米／小时。
在上述多元离子交换器1(如
图1所示)中，装填所需的树脂和填料，开启输送装置，并操纵控制器及阀门，当根据树脂粒径，整定被处理介质流或再生液流2的流速，并自下管经筒室过滤器输入筒体的筒室时，在筒室中自下而上形成树脂沸动层3、流体垫层4、树脂压实层5、清洗层6、压脂层7，进行离子交换或树脂再生，成品介质流或再生废液流由上管输出。须清洗时，开启清洗排放阀，进行树脂清洗，破碎树脂和介质流中的杂物，经由自身清洗过滤器被排出筒室。上述运行构成运行沸动床或再生沸动床。
根据在同一容器中，品种相同而粒径不等的树脂，其浸在介质流中的堆积比重值不等的原理，粒径较大的树脂的堆积比重值较大，粒径较小的树脂的堆积比重值较小，当介质流自下而上流动穿过树脂层时，介质流对堆积比重值不等的树脂的浮力不相同，即对粒径不等的树脂的浮力不相等，使树脂按其粒径沿介质流的流向排列分层，堆积比重值较大的较大粒径树脂位于下层，堆积比重值较小的较小粒径树脂位于中层，破碎树脂及介质流杂物的粒径最小其堆积比重值也最小而浮于上层。控制介质流流速，使下层的树脂形成翻滚沸腾状态的树脂沸动层，中层的树脂形成上浮固定的紧密状态的树脂压实层，并在树脂沸动层与树脂压实层之间形成分隔该两层的流体垫层。被处理介质流在上述树脂的沸动层、压实层进行多次离子交换，从而成为多元离子交换。
上述运行沸动床或再生沸动床中，被处理介质流或再生液流首先进入树脂沸动层，与沸腾状态的树脂进行离子交换或再生，因其二者相互接触充分、接触面积增大，充分发挥树脂的交换功能或再生功能、介质流中的离子的绝大部分被交换除去或使沸动层的树脂获得再生复苏；随后介质流或再生液流穿过流体垫层，进入压实层，该层较小粒径树脂呈浮起紧密排列状态，介质流中的剩余离子被树脂交换除去而获得精制，或使该层树脂获得再生复苏；被处理介质流或再生液流穿过清洗层，压脂层，破碎树脂及其微粒和介质流杂物被压脂层截留进入上述清洗层，防止清洗层与上方筒室的筒室过滤器接触，减小运行的阻力降。
本发明具有如下的显著优点和明显效果。
一、本发明的离子交换器，打破了国际惯常使用的浮动床和固定床，创立了沸动床，特别是结束了再生固定床历史，创立了再生沸动床。在沸动床中，树脂排列为多层，每一层为一个单元，多层构成多元，每单元均与介质流离子进行一次交换，多元则进行多次交换，本发明开创了在同一筒室中进行多元离子交换的历史。该沸动床可作运行沸动床、再生沸动床。
二、本发明运行沸动床形成的沸动层，减小了运行阻力降，可减小动力消耗，节约能源；可提高运行流速，成品产量高，可达同规格固定床产量的两倍。
三、本发明运行沸动床形成的压实层，起到精制交换的作用，提高了成品的质量。
四、本发明的自身清洗过滤器，能清除运行沸动床、再生沸动床形成的清洗层，创立了自身清洗方法。这是一种只需排除筒室内清洗层的简便的清洗工艺。这种方法解决了阳阴树脂在共用的筒室外清洗设备中清洗的混脂问题，消除了降低成品质量的隐患；提高了清洗质量和效率；节省了筒室外整套树脂清洗设备和配管，节约了占地面积和投资；避免了树脂在筒室与清洗设备之间输送时的破损；简化了清洗工艺。
五、使用本发明的方法的交换器，可作成运行沸动床，这种室床的容积结构也可作运行固定床，结束了长期以来一台设备只能作一种室床的历史，扩大了交换器的使用范围。
六、本发明的交换器，可制成单室床，双室床、多室床的离子交换器，在同一交换器中具有同时使用强弱树脂和阳阴树脂的功能，是一种多功能离子交换器，可广泛用于水质软化、脱盐、高纯水制备、废水等处理。由于交换器中使用两种型号以上的树脂，适应被处理流体中含盐的范围增大很多。
七、本发明的运行沸动床，采用逆向再生固定床工艺，再生复苏树脂，在落床后的再生过程中，填料形成的压脂层处于树脂压实层上方，自上而下流动的再生剂在压脂层进行二次分配，使再生剂在多室床中增大了接触面积，延长了接触时间，获得充分利用，而且，填料具有对破碎树脂及微粒的隔断和吸附功能，防止破碎树脂及其微粒进入下道工序避免了破碎树脂对相邻树脂的污染，从而提高了再生度，降低了再生剂比耗，再生剂的利用率可达95％以上，降低了成本，避免排放对环境的污染。
八、本发明交换器，既能适用盐酸再生剂，也能适用硫酸再生剂进行树脂逆流再生，可使生成的硫酸钙迅速地排除，防止发生树脂结块现象。
九、本发明交换器的筒室过滤器和自身清洗过滤器的滤孔采用长形的槽孔，可将完整树脂截留于床室中，滤除形状不规则的破碎树脂及介质流杂物、和再生工艺中所产生的絮状硫酸钙。
下面，再结合实施例及其附图，对本发明作进一步地阐述。
附图的简要说明。
图1是本发明的树脂重力分层的示意图。显示自下而上的介质流2和树脂沸动层3、流体垫层4、树脂压实层5、清洗层6、压脂层7。
图2是本发明的一种柱形自身清洗多元离子交换器的结构示意图。显示有一个筒室11、筒室过滤器12、自身清洗过滤器14、下管8、上管9。
图3是本发明的一种柱形自身清洗多元离子交换器的结构示意图。显示有两个筒室。
图4是本发明的一种柱形自身清洗多元离子交换器的结构示意图。显示有三个筒室。
图5是本发明的柱形自身清洗多元离子交换器的一种筒室过滤器的结构示意图。显示呈截锥形结构和长形的滤孔26。
图6是本发明的柱形自身清洗多元离子交换器的一种自身清洗过滤器的结构示意图。显示呈管形结构和长形的滤孔26。
实施例1本发明的一种柱形自身清洗多元离子交换器，如附图2、5、6所示。
上述交换器，有一个直筒形的筒体10，在筒体中段按需要装有窥视镜27、加工维护用工艺孔28、有装取树脂的进口29和出口30，运行时上述工艺孔、进出口均用法兰盲板和螺栓结构封闭。筒体下端有三个支脚31，可用地脚螺钉固装在地基上。筒体的底部16连通有通常结构的三通管形的下管8，下管的另外两端分别通过下阀17与下输送管18连通、通过排放阀19与排放管20连通。筒体的顶部21连通有通常结构的三通管形的上管9，上管的另外两端分别通过再生阀22与再生液管23连通、通过上阀24与上输送管25连通。在筒体下部分段，用法兰螺栓结构夹装有隔板13，该隔板为多孔板结构，隔板的每一个孔配装一个呈截锥筒形的筒室过滤器12，该隔板以上的筒体上段内腔构成筒室11，在筒室的上部的适当位置，有用法兰螺栓结构与上管9连通而通向筒体外，且呈水平状的管形结构的在中部有连接法兰的自身清洗过滤器14。在靠近上述上阀24的一侧，有连通上管9和排放管20的清洗排放阀15。上述筒室过滤器12和自身清洗过滤器14均采用本发明人的中国专利CN88220554.4的过滤器结构，如图5、6所示，其滤孔均制成长形的槽孔26，该槽孔长为10～20毫米，宽度小于0.3毫米，可为0.1～0.2毫米。在上述下输送管18、上输送管25、再生液管23端，采用通常的管网结构连接后，与通常作为介质流输送装置的电机泵机组(图中未表示)接通，并用作为通常控制器的阀门和电控器(图中均示表示)来控制上述管网和电机泵机组。
经进口29，将一种粒径为0.3～1.2的适量树脂和两种适量填料装入筒室11，操纵控制器、开启输送装置进入运行状态。
本实施例用作沸动床离子交换器时，输送装置将被处理流体如水的流速整定为7～55米／小时，经下输送管18、下阀17、下管8、筒体的底部16、筒室过滤器12，输入筒室11，在该自下而上的流体作用下，在筒室内自下而上形成如
图1所示的树脂沸动层3、流体垫层4、树脂压实层5、清洗层6、压脂层7。上述树脂沸动层的树脂粒径为0.8～1.2毫米，树脂压实层的树脂粒径为0.3～0.8毫米，清洗层破碎树脂的粒径小于0.3毫米，并使其正好处于自身清洗过滤器的位置。被处理流体中的离子依次在树脂沸动层、树脂压实层进行树脂交换后制得的成品流体，经自身清洗过滤器14、上管9、上阀25输出作使用或储备。作清洗时，只需开启清洗排放阀15，截留于清洗层的破碎树脂和流体杂物经自身清洗过滤器14和清洗排放阀15排出去除。再生采用逆向再生固定床工艺，再生液经再生液管23、再生阀22、上管9、作为分布器的自身清洗过滤器14、落床后的填料层32、树脂层33使树脂再生复苏，再生废液经下管8、排放阀19、排放管20排出。
将本设备作固定床离子交换器时，被处理流体经上输送管25、上阀24、上管9、作为分布器的自身清洗过滤器14、填料层32、树脂层33、与固定状态的树脂进行离子交换，成品流体经筒室过滤器12、下管8、下阀17、下输送管18输出。再生采用逆向再生沸动床工艺，再生液经下输送管18、下阀17、下管8进入筒室11，筒室内呈与上述运动沸动床相同的重力分层状态，进行树脂再生复苏，再生废液经上管9、清洗排放阀15、排放管20排出。清洗时，沿上述再生液流道输入清洗流体，破碎树脂及被处理流体杂物经清洗排放阀15、排放管20排出。
实施例2本发明的一种柱形自身清洗多元离子交换器，如图3、5、6所示。其运行方法和交换器结构与实施例1基本相同。此外，筒体分为三段，有上隔板34和下隔板35，从而构成上筒室36和下筒室37。上筒室中有与实施例1相同的自身清洗过滤器14及其清洗排放阀15。下筒室中有如图6所示的连接法兰在管端的下筒室自身清洗过滤器38，该过滤器经筒体壁通向筒体外，经下筒室清洗排放阀39与排放管20连通。下筒室37的清洗，经下筒室自身清洗过滤器38和下筒室清洗排放阀39排出去除破碎树脂和流体杂物。
本实施例作运行沸动床时，下筒室37中装填弱型树脂，上筒室36中装填强型树脂。
本实施例作运行固定床时，上筒室中装填弱型树脂，下筒室中装填强型树脂。
本实施例的功能较实施例1多，产品质量也更好。
实施例3本发明的一种柱型自身清洗多元离子交换器，如图4、5、6所示。其运行方法和交换器结构与实施例2基本相同。此外，筒体分为四段，在上隔板34和下隔板35之间增加中隔板40，从而增加一个中筒室41，中筒室的结构与下筒室37完全相同，有中筒室自身清洗过滤器42及其中筒室清洗排放阀43。
中筒室中装填的树脂型按被处理流体条件和成品流体要求来确定。
本实施例的产品质量较实施例2更优。
本发明的交换器的中筒室可以有多个，从而构成有三个以上筒室的多元离子交换器。从而具有更多的功能，且产品质量也更加优异。
权利要求1.柱形自身清洗多元离子交换器，包含介质流的输送装置及控制器，有下管(8)和上管(9)的直筒形的筒体(10)，该筒体有至少一个装填树脂、填料的筒室(11、36、37、41)。上述筒室中有装设筒室过滤器(12)的隔板(13、34、35、40)，其特征在于上述筒室的上部有通向筒体外的自身清洗过滤器(14、38、42)及其清洗排放阀(15、39、43)。
2.如权利要求1所述的柱形自身清洗多元离子交换器，其特征在于所说的下管(8)，分别与筒体的底部(16)，通过下阀(17)与下输送管(18)、通过排放阀(19)与排放管(20)连通，所说的上管(9)，分别与筒体的顶部(21)，通过再生阀(22)与再生液管(23)，通过上阀(24)与上输送管(25)连通。
3.如权利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元离子交换器，其特征在于所说的筒室过滤器(12)和自身清洗过滤器(14、38、42)的滤孔(26)包含长形的槽孔，该槽孔宽度小于0.3毫米。
4.如权利要求1或2任一所述的柱形自身清洗多元离子交换器，其特征在于所说的树脂的粒径为0.3～1.2毫米，所说的介质流的流速为7～55米／小时。
5.如权利要求3所述的柱形自身清洗多元离子交换器，其特征在于所说的树脂的粒径为0.3～1.2毫米，所说的介质流的流速为7～55米／小时。
专利摘要本实用新型涉及流体的树脂交换设备。特别是能进行自身清洗并根据树脂的粒径大小使其排列分层的多元离子交换器。有介质输送装置及控制器，有下管8和上管9的筒体10，筒体内有至少一个装填树脂和填料的筒室11，筒室中有装设筒室过滤器12的隔板13，有通向筒体外的自身清洗过滤器14及清洗排放阀15。可作运行沸动床、再生沸动床、固定床。成品产量高、质量优，再生剂化耗低。
文档编号B01J47/00GK2190524SQ9423651
公开日1995年3月1日 申请日期1994年5月19日 优先权日1994年5月19日
发明者杨天寿 申请人:杨天寿