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連續離子交換系統工程

澳门皇冠娱乐自主研發的具備自主知識產權的連續流體分離設備,經過多年的發展及技術升級,采用進口原材料,一體成型加工,耐酸堿腐蝕、機械強度高,配合澳门皇冠獨特密封技術,確保系統穩定運行。

設備介紹

        澳门皇冠公司的連續離子交換技術已廣泛應用于各個領域,特別是各大型食品、制藥、稀有貴重金屬提取等領域,代表客戶如中國科學院過程工程研究所、中國科學院青島能源所、中國科學院醫藥研究所、中國廣核集團、四川天齊鋰業、紫金礦業、石藥集團、香港城市大學、廈門大學、北京大學等。

一、技術介紹

連續離子交換技術作為一種完全革新的分離工藝技術,不同于傳統的固定床、模擬移動床等分離工藝。它是在借鑒傳統的固定床工藝的基礎上結合連續逆流系統技術優勢開發而成。 它可用于分離、提純以及回收工業料液中的有效組分或脫除雜質。它將傳統離子交換工藝中的各個工序集中在一套系統中,不需繁瑣操作,重復性強,保證產品具有穩定的純度和濃度,且大幅降低填料、化學試劑、生產用水等消耗及廢水排放量等優勢。

圖1:連續離子交換系統局部構造

二、系統結構

         連續離子交換及色譜分離系統應用適宜采用轉盤式系統,此系統具有獨特的結構設計,系統組成如下:

圖2:連續離子交換及色譜分離系統組成


1、主機:包括系統支撐、樹脂柱、閥芯。支撐固定部分作為整個連續離交系統的支撐結構,采用均勻分布的形式;閥芯主機作為連續離交的核心部分,采用澳门皇冠自有知識產權多孔分配閥技術,專利密封,用于連接外部物料進出,實現功能分區;樹脂柱作為交換容器用于填裝樹脂(或其他交換載體);

2、驅動裝置:采用高精度伺服電機配合減速裝置和定位裝置,來實現主機系統多孔閥的精準定位;

3、控制系統:主機系統配備現場控制主機,用于控制主機系統的正常運轉,具備運行參數顯示帶信號輸出功能,可遠傳至中控室進行遠程控制;系統全自動控制,可以實現連續進出料,利于上下工藝銜接配合;

4、儀器儀表:用于在線監測系統運行參數,如壓力、流量、溫度、液位等現場顯示儀表及傳感,具備信號輸出功能,并可選配電導率、糖度計、濁度儀等

5、外圍:外圍主要包括各儲罐、管路、閥門和泵等供料系統 

三、系統原理

傳統固定床工藝在實際工作過程中,交換樹脂床層大致可分為3個區域,即上層全部為已經失效的樹脂,我們稱之為飽和區;中間部分為交換區,即物料與樹脂發生交換的區域;最底層為新鮮樹脂,此處樹脂未進行交換。在離子交換進行過程中,隨著飽和區不斷增加,新鮮樹脂層不斷減少,交換區不斷下移直至底部;而為了避免生產過程中物料穿透引起產品純度等達不到要求,底部必須有一定的新鮮樹脂作為保護層防止產品的穿透。固定床運行整個過程只有傳質區處于工作狀態,飽和區和新鮮樹脂區閑置,因此樹脂利用率低,而對于一個完整的固定床生產工序,至少包括4個步驟:交換、交換后水洗、再生、再生后水洗,每一個步驟均需等到上一個工序結束后才能進行,且在設備系統中需要配置很多槽口與閥門,這就給生產操作帶來很多問題,如泄漏、操作復雜等。另外,固定床還存在包括:吸附劑不能有效利用、再生化學品消耗大、占地面積大、產品濃度低、運行成本高等缺點,對于需更多步驟才能完成的工藝,采用固定床技術則越是顯得繁瑣與復雜,生產效率低下。

  

圖3:傳統移動床工作原理


針對傳統固定床工作原理,為了能夠實現提高樹脂利用率,我們把固定床進行抽象分割成幾個小單元,一旦上面的小單元飽和后就移出來進行洗水及再生操作,處理用的新鮮樹脂單元又回到交換區底部循環使用,這樣大大提高樹脂的利用率。為了能夠實現樹脂單元自動高效的運作,我們采用了全新的系統設計理念, 把樹脂柱小單元放到一個轉盤上,通過轉盤的轉動來實現切換,而物料通過一個 自動旋轉分配法控制,把樹脂柱分成交換、水洗、再生、再生后水洗等功能區域, 將傳統固定床的生產工序由時間關系轉化為空間關系,當樹脂單元到達指定區域 就執行相應的工藝過程,這樣可以實現每個過程獨立進行,而整體工藝成連續運行。

圖4:連續離子交換工藝示意圖


四、系統優勢

1、產品成分和濃度保持穩定, 可以有效提高產品料液的純度和濃度,節省后續工藝成本;

2、由于采用多柱系統,可靈活變更生產工藝流程, 可根據工藝自由調節流體的流向逆流、正進、串聯或者并聯;

3、可同時去除或者分離具有不同特性的物質,可將復雜的工藝簡單化;

4、顯著的減少樹脂的用量,充分發揮了樹脂的利用潛力,相比于傳統固定床/單柱/模擬移動床等工藝,樹脂用量大幅減少50-90%,洗滌水的用量可節50-70%,化學藥品、洗脫劑的消耗也得到相應減少,大幅度降低運行成本和減少污水排放量;

5、自動運行,大幅減少人工操作強度

五、應用領域

1、氨基酸:賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、甘氨酸、蛋氨酸等分離、純化

2、維生素:古龍酸、VC、 VB12等分離、純化

3、抗生素:氨基糖苷、多肽、頭孢菌素、紅霉素等分離、提取

4、有機酸:乳酸、檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸等轉化與精制

5、化工合成物:樟腦磺酸銨、硝酸鉀、硫酸鉀、磷酸等純化

6、中藥:桑枝、銀杏等提取液脫灰、脫色、純化

7、糖:果葡糖、低聚糖、木糖、D-核糖、山梨醇等脫灰精制

8、食品飲料:果汁、酒、飲料等脫灰、脫色

9、醫藥中間體的分離純化

10、水處理,超純水

11、冶金、材料:稀有、貴金屬回收、重金屬去除、鉀鹽制備、鹽湖鹵水提鋰、稀有元素釩的富集與分離、鉬的提取與分離、稀土元素分離、同位素分離等領域。

圖5:連續離子交換系統工程





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