FM-Sep 連續(xù)離子交換工業(yè)化設(shè)備

    FM-Sep 連續(xù)離子交換工業(yè)化設(shè)備 

   廈門(mén)福美科技公司的連續(xù)離子交換技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是各大型食品、制藥、稀有貴重金屬提取等領(lǐng)域，代表客戶如*過(guò)程工程研究所、*青島能源所、*醫(yī)藥研究所、中國(guó)廣核集團(tuán)、四川天齊鋰業(yè)、紫金礦業(yè)、石藥集團(tuán)、香港城市大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、北京大學(xué)等。

一、技術(shù)介紹

連續(xù)離子交換技術(shù)作為一種*革新的分離工藝技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的固定床、模擬移動(dòng)床等分離工藝。它是在借鑒傳統(tǒng)的固定床工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合連續(xù)逆流系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)而成。 它可用于分離、提純以及回收工業(yè)料液中的有效組分或脫除雜質(zhì)。它將傳統(tǒng)離子交換工藝中的各個(gè)工序集中在一套系統(tǒng)中，不需繁瑣操作，重復(fù)性強(qiáng)，保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定的純度和濃度，且大幅降低填料、化學(xué)試劑、生產(chǎn)用水等消耗及廢水排放量等優(yōu)勢(shì)。

圖1：連續(xù)離子交換系統(tǒng)局部構(gòu)造

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

         連續(xù)離子交換及色譜分離系統(tǒng)應(yīng)用適宜采用轉(zhuǎn)盤(pán)式系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有*的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),系統(tǒng)組成如下：

圖2：連續(xù)離子交換及色譜分離系統(tǒng)組成

1、主機(jī)：包括系統(tǒng)支撐、樹(shù)脂柱、閥芯。支撐固定部分作為整個(gè)連續(xù)離交系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，采用均勻分布的形式；閥芯主機(jī)作為連續(xù)離交的核心部分，采用福美科技自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)多孔分配閥技術(shù)，密封，用于連接外部物料進(jìn)出，實(shí)現(xiàn)功能分區(qū)；樹(shù)脂柱作為交換容器用于填裝樹(shù)脂（或其他交換載體）；

2、驅(qū)動(dòng)裝置：采用高精度伺服電機(jī)配合減速裝置和定位裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)多孔閥的精準(zhǔn)定位；

3、控制系統(tǒng)：主機(jī)系統(tǒng)配備現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)，用于控制主機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，具備運(yùn)行參數(shù)顯示帶信號(hào)輸出功能，可遠(yuǎn)傳至中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；系統(tǒng)全自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料，利于上下工藝銜接配合；

4、儀器儀表：用于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，如壓力、流量、溫度、液位等現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表及傳感，具備信號(hào)輸出功能，并可選配電導(dǎo)率、糖度計(jì)、濁度儀等

5、外圍：外圍主要包括各儲(chǔ)罐、管路、閥門(mén)和泵等供料系統(tǒng) 

三、系統(tǒng)原理

       傳統(tǒng)固定床工藝在實(shí)際工作過(guò)程中，交換樹(shù)脂床層大致可分為3個(gè)區(qū)域，即上層全部為已經(jīng)失效的樹(shù)脂，我們稱(chēng)之為飽和區(qū)；中間部分為交換區(qū)，即物料與樹(shù)脂發(fā)生交換的區(qū)域；底層為新鮮樹(shù)脂，此處樹(shù)脂未進(jìn)行交換。在離子交換進(jìn)行過(guò)程中，隨著飽和區(qū)不斷增加，新鮮樹(shù)脂層不斷減少，交換區(qū)不斷下移直至底部；而為了避免生產(chǎn)過(guò)程中物料穿透引起產(chǎn)品純度等達(dá)不到要求，底部必須有一定的新鮮樹(shù)脂作為保護(hù)層防止產(chǎn)品的穿透。固定床運(yùn)行整個(gè)過(guò)程只有傳質(zhì)區(qū)處于工作狀態(tài)，飽和區(qū)和新鮮樹(shù)脂區(qū)閑置，因此樹(shù)脂利用率低，而對(duì)于一個(gè)完整的固定床生產(chǎn)工序，至少包括4個(gè)步驟：交換、交換后水洗、再生、再生后水洗，每一個(gè)步驟均需等到上一個(gè)工序結(jié)束后才能進(jìn)行，且在設(shè)備系統(tǒng)中需要配置很多槽口與閥門(mén),這就給生產(chǎn)操作帶來(lái)很多問(wèn)題,如泄漏、操作復(fù)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(xué)品消耗大、占地面積大、產(chǎn)品濃度低、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，對(duì)于需更多步驟才能完成的工藝，采用固定床技術(shù)則越是顯得繁瑣與復(fù)雜，生產(chǎn)效率低下。

圖3：傳統(tǒng)移動(dòng)床工作原理

針對(duì)傳統(tǒng)固定床工作原理，為了能夠?qū)崿F(xiàn)提高樹(shù)脂利用率，我們把固定床進(jìn)行抽象分割成幾個(gè)小單元，一旦上面的小單元飽和后就移出來(lái)進(jìn)行洗水及再生操作，處理用的新鮮樹(shù)脂單元又回到交換區(qū)底部循環(huán)使用，這樣大大提高樹(shù)脂的利用率。為了能夠?qū)崿F(xiàn)樹(shù)脂單元自動(dòng)高效的運(yùn)作，我們采用了全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念， 把樹(shù)脂柱小單元放到一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換，而物料通過(guò)一個(gè) 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)分配法控制，把樹(shù)脂柱分成交換、水洗、再生、再生后水洗等功能區(qū)域， 將傳統(tǒng)固定床的生產(chǎn)工序由時(shí)間關(guān)系轉(zhuǎn)化為空間關(guān)系，當(dāng)樹(shù)脂單元到達(dá)區(qū)域 就執(zhí)行相應(yīng)的工藝過(guò)程，這樣可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)過(guò)程獨(dú)立進(jìn)行，而整體工藝成連續(xù)運(yùn)行。

圖4：連續(xù)離子交換工藝示意圖

四、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1、產(chǎn)品成分和濃度保持穩(wěn)定, 可以有效提高產(chǎn)品料液的純度和濃度，節(jié)省后續(xù)工藝成本；

2、由于采用多柱系統(tǒng)，可靈活變更生產(chǎn)工藝流程, 可根據(jù)工藝自由調(diào)節(jié)流體的流向逆流、正進(jìn)、串聯(lián)或者并聯(lián)；

3、可同時(shí)去除或者分離具有不同特性的物質(zhì)，可將復(fù)雜的工藝簡(jiǎn)單化；

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

5、自動(dòng)運(yùn)行，大幅減少人工操作強(qiáng)度

五、FM-Sep 連續(xù)離子交換工業(yè)化設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域

1、氨基酸：賴(lài)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(jī)酸：乳酸、檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸等轉(zhuǎn)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(yī)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(lǐng)域。

圖5：連續(xù)離子交換系統(tǒng)工程