[其他]液-固接觸裝置和方法

無效

• 申請號: 85103972
• 申請日: 1985-05-17
• 公開（公告）號: CN85103972A
• 公開（公告）日: 1986-11-12
• 發明（設計）人: W·韋思伯愛瑞;雷·安·斯切麥達;荷莉·斯·克別納
• 申請（專利權）人: 前進企業公司
• 主分類號: B01J47/02
• 分類號: B01J47/02;B01J49/00
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 楊國勝

發明的領域：

本發明涉及液-固接觸設備和通過液固接觸作用而進行的物理化學過程的方法。

發明的背景：

離子交換和與離子交換相類似的裝置，幾乎毫無例外都是以固定床或半連續床作用的。固定床的標準設計是一個垂直的圓筒形容器。圓筒的底部裝有一種樹脂承載的液體收集系統，在樹脂水平以上則裝有一種分配系統。

因為液體在樹脂床的整個表面上必須均勻地輸送，而不能用向下的噴注，向下的噴注將擾動床層的位面，而離開樹脂底層的液體必須在整個床層上被均勻地收集，所以分配和收集系統在這類設計中是十分重要的。

雖然固定床系統用得最為廣泛，但它們仍存在幾種明顯的弊病。一種是離子交換反應僅僅發生在交換區的樹脂部分，因此交換區以上的樹脂是不起作用的，而交換區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候的需要量，另外，因為在交換柱里的樹脂必須周期地清洗和再生，所以要浪費大量的無用的停工時間。最后，因為發生交換過程的流體，當它沿著交換柱流下時，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，從而離子交換反應的效率也相應降低。

雖然通過平行連接幾個固定床交換柱可以使固定床離子交換過程連續進行，這時，讓再生在一個交換柱中進行，而離子交換反應則在另外的一個或幾個柱中進行。但是這樣的交換系統仍不能令人滿意。具體地說，這種由多個固定床交換柱組成的系統仍然具有單個固定床交換柱所固有的許多弊病，例如，實際交換區的容積有限。樹脂的用量比任何時候實際的需要量多得多。另外，盡管通過組合兩個或兩個以上固定床交換柱可以把濃度梯度降低的問題減輕到一定程度（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候實際需要的樹脂量要多得多，在每一個單個交換柱內的反應動力仍是大大降低。

傳統的固定床樹脂交換系統另外一個明顯的缺點是這些系統比較難以適應復雜的離子交換過程。具體地說，交換要在已有的一組交換柱系統中加進那怕一個交換柱也要安裝相當復雜的閥門裝置，

這些閥門裝置要能夠使輸入料適當地進行混合。而輸入料可以是從系統外面來的新鮮料，一個或多個已經在系統中的交換柱的排出液，新鮮和循環料的混合物或者甚至根本一點輸入料也沒有。

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

人們研制的一種連續接觸器或實際上的半連續接觸器解決了上面指出的某些問題。在這些系統中，樹脂和溶液是相互逆向通過的，可以按需要為排出、再生和所要求的中間清洗建立穩態區，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遞系統的容積之和。但是，即使用了這種經過改良的方法，液流還是必須周期地中斷而得不到真正的連續輸料和出料，即還是不能得到一個真正的穩態斷面。

連續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，樹脂通過接觸區時作向上或向下的運動。溶液在脈沖之間流過樹脂。在流化床系統中，與非束縛樹脂發生交換。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發生交換，或者在攪拌的水槽器發生交換。在此水槽里或攪拌室內，樹脂被機械力驅動逆著溶液的流向而向前運動。

連續接觸器具有許多超過固定床型的優點，其中比較明顯的一種是比較有效地利用了樹脂，此外，在連續接觸器里能夠處理很濃的溶液，且它所能處理的體積也比固定床反應器所能處理的體積多得多。保持進入連續接觸器的固定溶液的均勻分布以及從連續接觸器收集產出的溶液的必要性是這類系統一種潛在的主要缺點。而當運用脈沖床系統時，樹脂的機械破碎和需要大量機械閥又往往成為問題。

盡管通過連續接觸系統能夠達到樹脂的較有效的利用，但是效率不高的本質缺點仍然存在，具體地說，例如脈沖床里的增量其大小必然是有限的，所以任一增量中的反應平衡并不總是有利的。這種化學效率的損失部分是由于樹脂在每個脈沖期間局部地重新分級。當然增量太小也是不太切合實際的。

發明的目的和概要：