一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统

技术领域

本发明涉及连续离子交换技术领域，特别地是一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统。

背景技术

离子交换设备广泛应用于生物和制药工程、饮料与食品、湿法冶金、精细化工、水处理及重金属废水处理、尾矿废水处理等各行各业，目前市场上实现连续离子交换的装置存在两类：一类是通过组合阀门来实现各种介质的切换，达到连续离子交换。这种连续离子交换的装置需要大量控制阀门和管道，在大工业生产中故障率极高、空间占地面积大、维修成本高；一类是通过移动连续床，将离子交换塔布设于转盘上，离子交换塔和流体分配装置同步转动达到连续离子交换。这种装置的缺陷在于设备的容积大小和承载能力方面受限，很难实现连续离子交换塔大型化，同时在设备运行中故障率较高。本发明将提供一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统，突破传统连续离子交换装置的局限，将离子交换塔和流体分配装置独立分开，排除离子交换塔大小和重量对流体分配装置的影响，降低设备运行故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统，通过伺服变速驱动设备来驱动中间控制阀板转动实现流体介质切换和流向转换。本发明可以将离子交换塔安装在固定基础上，避免了传统连续离子交换装置的因承重原因无法实现离子交换塔大型化，设备故障率较高的弊端。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统，包括离子交换塔、流体分配装置、阀板控制装置和流体密封装置；所述流体分配装置主要由上阀板、中间控制阀板和下阀板组成；所述上阀板分别与所述离子交换塔的进料管和出料管连接；所述下阀板连接至系统外围进出介质管道；所述中间控制阀板设置有多个不同的流道；通过所述阀板控制装置驱动所述中间控制阀板转动，使得所述中间控制阀板的多个流道分别与所述上阀板和所述下阀板连通，实现流体介质切换和流向转换。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述阀板控制装置包括伺服变速驱动设备；所述伺服变速驱动设备通过预定程序控制所述中间控制阀板的精准转动，使得所述上阀板和所述下阀板的阀口对齐。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述流体密封装置包括离交系统液压站和气体压紧装置；通过离交系统液压站和气体压紧装置对上阀板和下阀板施加面向压力确保阀板接触面不泄露。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述离交系统液压站通过液压装置油管连接有液压装置。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述气体压紧装置通过压缩气体进管和压缩气体出管连接有气室。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括就地电控柜；所述就地电控柜分别与所述中间控制阀板、离交系统液压站、气体压紧装置电连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括PLC集成柜；所述就地电控柜与所述PLC集成柜通讯连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述PLC集成柜电连接有DCS系统。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述上阀板的顶面设置有上阀板承压板。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述下阀板的底面设置有下阀板承压板。

进一步作为本发明技术方案的改进，转动所述中间控制阀板，不必驱动离子交换塔跟随转动，即可实现多种循环吸附分离功能。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，零部件少，维护方便，监控点较少，容易控制，安全可靠，可实现全自动运行；其次可根据实际使用条件定制相应的工作模式，具备不漏液，无缝连续切换，实现了多种介质的离交置换的功能；目前大部分连续离交装置都是随切换设备必须同步旋转，由于承载及运行模式原因，无法实现离交设备的大型化，既在产能方面受到限制，又存在着很大的运行风险。本发明的系统突破传统的流体切换模式，实现了离交设备及附属设备的独立安装，无需随切换装置一起转动，实现了单体部件旋转切换流体的离交模式，故可放大相应设备，提高产能，实现增产增效，能够广泛应用于各个行业的离交置换工艺。本发明可以将现有的系统总运行重量从500吨的上限值提高到800吨以上，且不受限制，对应的单套系统的生产产能可以不受限制的提升，节约了场地空间，总运行成本可以降低30％，系统的三废排放量可以减少30％。

附图说明

图1是本发明实施例一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统的整体结构图；

图2是本发明实施例箱体侧面结构图。

附图中：1-液压装置油管；2-液压装置；3-进料管；4-出料管；5-系统外围进出介质管道；6-压缩气体进管；7-压缩气体出管；8-气室；9-上阀板承压板；10-中间控制阀板；11-上阀板；12-下阀板；13-下阀板承压板；14-离交系统液压站；15-气体压紧装置；16-离子交换塔；17-就地电控柜；18-PLC集成柜；19-DCS系统；20-伺服变速驱动设备。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1和图2所示，一种可实现循环吸附分离的多功能离子交换系统，包括离子交换塔16、流体分配装置、阀板控制装置和流体密封装置；所述流体分配装置主要由上阀板11、中间控制阀板10和下阀板12组成；所述上阀板11分别与所述离子交换塔16的进料管3和出料管4连接；所述下阀板12连接至系统外围进出介质管道5；所述中间控制阀板10设置有多个不同的流道；通过所述阀板控制装置驱动所述中间控制阀板10转动，使得所述中间控制阀板10的多个流道分别与所述上阀板11和所述下阀板12连通，实现流体介质切换和流向转换。转动所述中间控制阀板，不必驱动离子交换塔跟随转动，即可实现多种循环吸附分离功能。需要说明的是，在中间控制阀板10上开不同的流道，控制多种介质流体同时流进多个离子交换塔16中，通过固定阀板控制装置驱动中间控制阀板10来实现多种介质流体同时切换。中间控制阀板10可按照生产工艺要求，可选择一层或多层阀盘组合完成。本发明通过伺服变速驱动设备来驱动中间控制阀板10转动实现流体介质切换和流向转换。本发明可以将离子交换塔16安装在固定基础上，避免了传统连续离子交换装置的因承重原因无法实现离子交换塔16大型化，设备故障率较高的弊端。

具体的，本实施例方案中，所述阀板控制装置包括伺服变速驱动设备20；所述伺服变速驱动设备20通过预定程序控制所述中间控制阀板10的精准转动，使得所述上阀板11和所述下阀板12的阀口对齐。需要说明的是，上阀板11和下阀板12可以根据生产工艺要求配合中间控制阀板10，开设相应的流道。

具体的，本实施例方案中，所述流体密封装置包括离交系统液压站14和气体压紧装置15；通过离交系统液压站14和气体压紧装置15对上阀板11和下阀板12施加面向压力确保阀板接触面不泄露。

具体的，本实施例方案中，所述离交系统液压站14通过液压装置油管1连接有液压装置2。需要说明的是，接头及对接管路可以采用UPVC/CPVC/PPH中的其中一种材质制作而成。

具体的，本实施例方案中，所述气体压紧装置15通过压缩气体进管6和压缩气体出管7连接有气室8。

具体的，本实施例方案中，还包括就地电控柜17；所述就地电控柜17分别与所述中间控制阀板10、离交系统液压站14、气体压紧装置15电连接。

具体的，本实施例方案中，还包括PLC集成柜18；所述就地电控柜17与所述PLC集成柜18通讯连接。

具体的，本实施例方案中，所述PLC集成柜18电连接有DCS系统19。

具体的，本实施例方案中，所述上阀板11的顶面设置有上阀板承压板9。

具体的，本实施例方案中，所述下阀板12的底面设置有下阀板承压板13。

本发明的工作原理：

DCS系统19通过预定的程序执行下列步骤，第一步DCS远程启动液压系统(离交系统液压站14)和气体压紧装置15，通过压力检测反馈达到设定范围，低启高停的运行原则持续运行；第二步启动伺服变速驱动设备20拖动中间控制阀板10旋转，通过预定程序控制伺服变速驱动设备20的步行位置和行走速度，达到所有阀口完全对齐的状态时，通过位置状态反馈停止伺服变速驱动设备20；进一步通过下阀板连接的进出料管道进相应的介质，由系统需要进入的阀板孔道进入离子交换塔16，返回离子交换塔16的介质通过设定的去向流经中间控制阀板10的换向通道进入相应的阀口流出；当设备运行到设定需要切换介质的时间时，DCS自动启动伺服变速驱动设备20拖动中间控制阀板10转动，所有管道内介质随着中间控制阀板10的旋转，通过中间控制阀板10相应的切换通道流至所需要去向管道，进行新一轮的运行，依此顺序继续运行，实现了可切换的循环连续离交作业。通过运行设定的程序达到自动化生产及监控的目的，设备控制系统实现一键启动，生产、维护及运营成本低的特点。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，零部件少，维护方便，监控点较少，容易控制，安全可靠，可实现全自动运行；其次可根据实际使用条件定制相应的工作模式，具备不漏液，无缝连续切换，实现了多种介质的离交置换的功能；目前大部分连续离交装置都是随切换设备必须同步旋转，由于承载及运行模式原因，无法实现离交设备的大型化，既在产能方面受到限制，又存在着很大的运行风险。本发明的系统突破传统的流体切换模式，实现了离交设备及附属设备的独立安装，无需随切换装置一起转动，实现了单体部件旋转切换流体的离交模式，故可放大相应设备，提高产能，实现增产增效，能够广泛应用于各个行业的离交置换工艺。本发明可以将现有的系统总运行重量从500吨的上限值提高到800吨以上，且不受限制，对应的单套系统的生产产能可以不受限制的提升，节约了场地空间，总运行成本可以降低30％，系统的三废排放量可以减少30％。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。