一种连续离交设备阀阵系统的制作方法

本实用新型属于淀粉糖、生物发酵的离子交换领域，特别涉及一种利用阀门切换代替旋转阀来去除物料中的杂质离子的连续离交设备。

背景技术：

离子交换是借助于离交树脂交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。

目前离交设备主要有两种形式，一是老式离交，二是转盘式离交。老式离交因树脂使用率低，酸碱水等再生剂消耗大，在严峻的环保形势下逐步被淘汰。转盘离交目前是主要的潮流方向，但其也存在相应的问题。该离交系统是上世纪80年代美国AST公司研发了的离子交换系统——ISEP转盘式模拟移动动床系统。它由一个多槽口分配阀和机械转盘两大部分构成。流体通过分配阀后进入不同的树脂柱内形成逆向接触流动，ISEP将传统固定床分为若干个小交换柱，由转盘带动树脂柱旋转，从而将传统的固定床技术转化为连续式运行、分离效率大大提高。ISEP的旋转阀和转盘两套机械和控制系统合并为一套，为生产操作、安装、维修带来了一些方便。但无论ISEP，还是SepTor，均没有摆脱带动树脂柱一起转动的庞大的转盘系统，致使机械结构复杂，设备成本较高，难以得到普遍的应用和推广。特别是随着生产规模的扩大，树脂用量增加，树脂柱和转盘尺寸不断加大，转盘的负荷可能达到二三百吨的重量，这对驱动系统、设备基础和易磨损件都会带来新的问题。

国际与国内的离交设备行业人员经过近十年的研发，开发了新设备，并实现了工业化生产。新一代设备取消了全部转盘系统，树脂柱固定安装，机械结构和控制方案大大简化。并采用通过阀内的环形槽和开口，将不同液流按照工艺流程的要求，依次分配到树脂柱中，从而实现了树脂柱的固定安装，取消了转盘系统，使转盘式连续逆流离子交换和色谱分离技术跨入了一个崭新阶段。新开发的设备虽省去了大转盘带来的机械困难，但相应的旋转阀密封不严的问题始终没有得到解决。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种连续离交设备阀阵系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种连续离交设备阀阵系统，包括：用于去除糖浆阳离子的阳柱阀阵、用于去除糖浆阴离子的阴柱阀阵、集散控制系统；其中，所述的阳柱阀阵包括生产阀阵、精制阀阵、水顶料阀阵、淋洗阀阵、再生剂阀阵、反洗阀阵，所述的阀阵均由二联离交柱连接组成，所述的二联离交柱包括上分柱和下分柱组成，所述的生产阀阵、精制阀阵、水顶料阀阵、淋洗阀阵、再生剂阀阵、反洗阀阵所含二联离交柱的数量比例为5：5：3：3：3：1；所述的阴柱阀阵结构与阳柱阀阵相同，阴柱阀阵与阳柱阀阵之间通过管路并联连接；所述的生产阀阵和精制阀阵用过管路串联连接，生产阀阵设置在精制阀阵的前端；所述的水顶料阀阵、淋洗阀阵、再生剂阀阵、反洗阀阵各自单独连接，并通过管路与精制阀阵并联连接。

进一步的，所述的二联离交柱包括：上分柱、下分柱、中间空隔板、裙座；所述的中间空隔板设置在上分柱与下分柱的中间位置，裙座设置在下分柱的底部；上分柱与下分柱均设置有树脂进口和树脂出口，在树脂进口和树脂出口之间设置有检修口；上分柱和下分柱还分别设置有进料口和出料口。

进一步的，所述的集散控制系统采用西门子S7-300PLC；每两台二联柱设置一个阀岛箱每个离交柱都配有阀门，每套离交柱配备14台气动隔膜阀。

进一步的，所述的二联离交柱的出料口均设置有液体流量计和调节阀。

进一步的，所述的水顶料阀阵的二联离交柱的上下分柱局设置有高单位料罐和低单位料罐。

在生产过程中：

利用阀门的切换，实现固定离交柱的模拟移动，即利用阀门的切换达到在同一时间点上树脂柱处于不同的功能区。

以葡萄糖处理量60m3/h的一套离子交换系统来说，用直径900mm的二联柱离交柱20台（即上下分组共计40台分柱），阳柱二联柱10台（即20台分柱），阴柱二联柱10台（即20台分柱）。阳柱10台二联柱里面，有5台分柱处于精制状态，有5台分柱处于生产状态，有3台分柱处于水顶料的状态，有1台分柱处于反洗状态，有3台分柱处于进再生剂状态，有3台分柱处于淋洗状态。

生产分柱：离交柱接触的物料是从前一工序刚进来物料，物料的PH和电导（物料中含的杂质离子越多，物料的电导率越高）

水顶料步续：树脂在经过与糖浆原料接触后失效，要树脂周围的物料用水顶出去，将树脂冲洗干净。

反洗步续：打开反洗进水阀，出打开反洗出阀门，进行排污。因离交柱内物料已由上步中的水顶料给冲洗干净，因此反洗出的废水可直接外排。该步骤的目的是松散树脂。防止树脂结块，造成树脂层的偏流。

再生剂步续：打开进再生剂阀门，阳离交柱进4-7%盐酸进行再生，此步可有两种方式，一种是在外部直接将30%的浓盐酸用水稀释到4-7%后进离交柱；另一种方式是将30%浓盐酸用下一步的淋洗水来进行稀释。后一种方式比前一种方法更能节省生产中的用水量。

淋洗步续：是将树脂中的盐酸或氢氧化钠从树脂中冲洗干净。此步续开淋洗水阀，开排污阀。此步，可将前期排出的再生剂进行再利用。

精制步续：再生好的树脂接触经过生产步续后的物料。该部分物料已经流经过一次树脂，因此，已经从物料中去除了糖浆中的一部分杂质离子。这样做的好处在于，最大效率的使用树脂。让再生好的树脂接触较好的物料，让快失效的树脂接触刚进系统的物料，最大限度的使用树脂。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：本实用新型一方面树脂柱固定安装，另一方面利用阀阵来代替旋转阀实现物料、再生剂、水的切换。并在程序方面，实现阀门周期性自检达到检验阀门密封性的目的。在达到使用目的的前提条件下，我们该套设备还节省的设备投资，一套处理量170m3/h（葡萄糖）进口的旋转阀离交设备，约在5000万左右，而我们自主研发的设备其成本只有其三分之二，大大减少设备投资。

附图说明

图1为本实用新型的二联离交柱结构示意图；

图2为本实用新型的生产阀阵和精制阀阵的连接结构示意图；

图3为本实用新型的水顶料阀阵结构示意图；

图4为本实用新型的反洗阀阵结构示意图；

图5为本实用新型的再生剂阀阵结构示意图；

图6本实用新型的淋洗阀阵结构示意图。

1、上分柱，2、下分柱， 3、中间空隔板，4、裙座，5、树脂进口；6、树脂出口；7、进料口；8、出料口；9、检修口；11、生产阀阵；12、精制阀阵；13、水顶料阀阵；14、反洗阀阵；15、再生剂阀阵；16、淋洗阀阵；111、进料口；112、出料口；113、高单位料罐；114、低单位料罐。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型涉及本实用新型涉及一种连续离交设备阀阵系统，包括：用于去除糖浆阳离子的阳柱阀阵、用于去除糖浆阴离子的阴柱阀阵、集散控制系统；其中，所述的阳柱阀阵包括生产阀阵11、精制阀阵12、水顶料阀阵13、淋洗阀阵16、再生剂阀阵15、反洗阀阵14，所述的阀阵均由二联离交柱连接组成，所述的二联离交柱包括上分柱1和下分柱2组成，所述的生产阀阵11、精制阀阵12、水顶料阀阵13、淋洗阀阵16、再生剂阀阵15、反洗阀阵14所含二联离交柱的数量比例为5：5：3：3：3：1；所述的阴柱阀阵结构与阳柱阀阵相同，阴柱阀阵与阳柱阀阵之间通过管路并联连接；所述的生产阀阵11和精制阀阵12用过管路串联连接，生产阀阵11设置在精制阀阵12的前端；所述的水顶料阀阵13、淋洗阀阵16、再生剂阀阵15、反洗阀阵14各自单独连接，并通过管路与生产阀阵11并联连接。

进一步的，所述的二联离交柱包括：上分柱1、下分柱2、中间空隔板3、裙座4；所述的中间空隔板3设置在上分柱1与下分柱2的中间位置，裙座4设置在下分柱2的底部；上分柱1与下分柱2均设置有树脂进口5和树脂出口6，在树脂进口5和树脂出口6之间设置有检修口9；上分柱1和下分柱2还分别设置有进料口111和出料口112。

进一步的，所述的集散控制系统采用西门子S7-300PLC；每两台二联柱设置一个阀岛箱每个离交柱都配有阀门，每套离交柱配备14台气动隔膜阀。

进一步的，所述的二联离交柱的出料口112均设置有液体流量计和调节阀。

进一步的，所述的水顶料阀阵的二联离交柱的上下分柱局设置有高单位料罐113和低单位料罐114。

在生产过程中：

利用阀门的切换，实现固定离交柱的模拟移动，即利用阀门的切换达到在同一时间点上树脂柱处于不同的功能区。

以葡萄糖处理量60m3/h的一套离子交换系统来说，用直径900mm的二联柱离交柱20台（即上下分组共计40台分柱），阳柱二联柱10台（即20台分柱），阴柱二联柱10台（即20台分柱）。阳柱10台二联柱里面，有5台分柱处于精制状态，有5台分柱处于生产状态，有3台分柱处于水顶料的状态，有1台分柱处于反洗状态，有3台分柱处于进再生剂状态，有3台分柱处于淋洗状态。

生产分柱：离交柱接触的物料是从前一工序刚进来物料，物料的PH和电导（物料中含的杂质离子越多，物料的电导率越高）

水顶料步续：树脂在经过与糖浆原料接触后失效，要树脂周围的物料用水顶出去，将树脂冲洗干净。

反洗步续：打开反洗进水阀，出打开反洗出阀门，进行排污。因离交柱内物料已由上步中的水顶料给冲洗干净，因此反洗出的废水可直接外排。该步骤的目的是松散树脂。防止树脂结块，造成树脂层的偏流。

再生剂步续：打开进再生剂阀门，阳离交柱进4-7%盐酸进行再生，此步可有两种方式，一种是在外部直接将30%的浓盐酸用水稀释到4-7%后进离交柱；另一种方式是将30%浓盐酸用下一步的淋洗水来进行稀释。后一种方式比前一种方法更能节省生产中的用水量。

淋洗步续：是将树脂中的盐酸或氢氧化钠从树脂中冲洗干净。此步续开淋洗水阀，开排污阀。此步，可将前期排出的再生剂进行再利用。

精制步续：再生好的树脂接触经过生产步续后的物料。该部分物料已经流经过一次树脂，因此，已经从物料中去除了糖浆中的一部分杂质离子。这样做的好处在于，最大效率的使用树脂。让再生好的树脂接触较好的物料，让快失效的树脂接触刚进系统的物料，最大限度的使用树脂。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：本实用新型一方面树脂柱固定安装，另一方面利用阀阵来代替旋转阀实现物料、再生剂、水的切换。并在程序方面，实现阀门周期性自检达到检验阀门密封性的目的。在达到使用目的的前提条件下，我们该套设备还节省的设备投资，一套处理量170m3/h（葡萄糖）进口的旋转阀离交设备，约在5000万左右，而我们自主研发的设备其成本只有其三分之二，大大减少设备投资。

以上通过实施例对本实用新型的进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。