一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置及方法，包括顺次连接的三氧化硫加入系统、磺化反应釜和洗涤釜，还包括酸液回收和树脂洗涤系统：酸液回收系统包括并联的母液酸、浓酸和稀酸回收系统，进口均与洗涤釜的出液口相连接；母液酸回收系统的出口与磺化反应釜的母液酸入口相连接；浓酸回收系统和稀酸回收系统出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接；树脂洗涤系统包括纯水洗涤系统和滤水槽，纯水洗涤系统进口与洗涤釜出液口相连接、出口与洗涤釜酸和纯水入口相连接，滤水槽的进口与洗涤釜的树脂出料口相连接、出口与纯水洗涤系统的废水进口相连接。本发明专利技术外排废酸较传统硫酸磺化法减少85％以上，外排酸性废水减少90％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置及方法，采用三氧化硫代替传统的硫酸作为磺化剂在磺化反应器中磺化固态交联聚苯乙烯珠体(简称白球)，磺化后用低浓度酸置换并回收高浓度的母液硫酸，并将回收的母液硫酸作为三氧化硫的溶剂重新循环利用到磺化反应器中。本专利技术外排废酸较传统硫酸磺化法减少85％以上，外排酸性废水减少90％以上。
技术介绍
苯乙烯系阳离子交换树脂自二十世纪四十年代诞生以来已经被广泛应用于水的脱硬脱盐、物料的净化、湿法冶金、工业催化等领域，并且成为在所有离子交换树脂中市场使用量、应用领域最广的树脂。苯乙烯系阳离子交换树脂的生产工艺是首先以苯乙烯和二乙烯苯为主要原料用水相悬浮聚合的方法进行交联聚合反应制取交联聚苯乙烯珠体(简称白球)，将这种白球用磺化剂在苯环上进行磺化反应引入磺酸基团，从而制取了苯乙烯系阳离子交换树脂。能够进行磺化反应的磺化剂很多，如浓硫酸、三氧化硫、氯磺酸等，这些磺化剂都已被成功应用于液体状态下的芳族化合物等的磺化反应，如苯、烷基苯等，但是由于磺化反应是放热反应，而且放热程度随着硫酸浓度的增大而增大，因此对于固态的交联聚苯乙烯白球的磺化反应仍采用浓硫酸作磺化剂，磺化后的树脂则采用稀酸加入浓酸中逐渐稀释和排出的方法除去树脂中的残酸，然后大量水洗得到成品树脂，而用三氧化硫直接作为磺化剂对白球进行磺化反应制取阳离子交换树脂的工艺和方法从来没有见之公开报道过。长期以来，阳离子交换树脂这种传统的的生产工艺产生了大量的没有回收利用价值的低浓度的废酸和酸性废水，据统计，这种传统工艺方法每生产一吨阳离子交换树脂将产生1.5～2.5吨浓度为75～80％的废酸和2～10吨浓度为0.1～3％的废酸水，因此造成了严重的环境问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置。本专利技术的目的之二是提供一种阳离子交换树脂生产的工艺方法，采用三氧化硫代替传统的硫酸在磺化反应釜中与白球进行磺化反应，磺化后的树脂用低浓度酸置换并回收高浓度的母液硫酸，并将回收的母液硫酸重新循环利用到磺化反应釜中。本专利技术外排废酸较传统硫酸磺化法减少85％以上，外排酸性废水减少90％以上。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置，包括磺化反应釜、洗涤树脂用的洗涤釜、三氧化硫加入系统、酸液回收系统和树脂洗涤系统；其特征在于：所述的磺化反应釜的顶部设有母液酸入口、白球入口、溶剂入口、排气口A和三氧化硫加入口，底部设有排液口；其中，白球入口、溶剂入口与外部提供白球和溶剂的装置相连接；所述的洗涤釜，顶部设有进液口、酸和纯水入口、排气口B，底部设有出液口、树脂出料口；所述的进液口与磺化反应釜的排液口相连接；所述的三氧化硫加入系统包括依次连接的三氧化硫计量罐、三氧化硫加料泵，三氧化硫加料泵的出口与三氧化硫加入口相连接；所述的酸液回收系统包括并联的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统；所述的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统的进口均与洗涤釜的出液口相连接；所述的母液酸回收系统的出口与磺化反应釜的母液酸入口相连接；所述的浓酸回收系统和稀酸回收系统出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接；所述的树脂洗涤系统包括纯水洗涤系统和过滤树脂用的滤水槽，其中：滤水槽的进口与洗涤釜的树脂出料口相连接、滤水槽的废水出口与纯水洗涤系统的废水进口相连接，纯水洗涤系统的进口与洗涤釜的出液口相连接、出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接。上述技术方案中，所述的三氧化硫加入系统中，三氧化硫计量罐顶部设有进料口、底部设有出料口，进料口与外部提供三氧化硫的装置相连接，出料口与三氧化硫加料泵的进口相连接；三氧化硫泵的出口与三氧化硫加入口相连接。上述技术方案中，所述的母液酸回收系统包括母液酸计量罐和母液酸循环泵，母液酸计量罐的顶部设有母液酸进口、底部设有母液酸出口，母液酸进口与洗涤釜的出液口相连接，母液酸出口与母液酸循环泵的进口相连接；母液酸循环泵的出口与磺化反应器的母液酸入口相连接。上述技术方案中，所述的母液酸循环泵的出口与磺化反应器的母液酸入口相连接的路线上开设有排出多余母液酸用的废酸排液口。上述技术方案中，所述的浓酸回收系统包括浓酸计量罐和浓酸循环泵，浓酸计量罐的顶部设有浓酸进口、底部设有浓酸出口，浓酸进口与洗涤釜的出液口相连接，浓酸出口与浓酸循环泵的进口相连接；浓酸循环泵的出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接。上述技术方案中，所述的稀酸回收系统包括稀酸计量罐和稀酸循环泵，稀酸计量罐的顶部设有稀酸进口、底部设有稀酸出口，稀酸进口与洗涤釜的出液口相连接，稀酸出口与稀酸循环泵的进口相连接；稀酸循环泵的出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接。上述技术方案中，所述的纯水洗涤系统包括纯水计量罐和纯水循环泵，纯水计量罐的顶部设有外部纯水进口、回收纯水进口和废水进口，底部设有纯水出口；其中：外部纯水进口与外部提供新鲜纯水的装置相连接，回收纯水进口与洗涤釜的出液口相连接，废水进口与滤水槽的废水出口相连接，纯水出口与纯水循环泵的进口相连接；纯水循环泵的出口与洗涤釜的酸和纯水入口相连接。上述技术方案中，所述的滤水槽，顶部设有树脂进料口，底部设有废水出口；在滤水槽内部、且位于废水出口的上方铺设有一层过滤树脂用的过滤网A；在滤水槽的外壁开设有一个树脂成品出料口，树脂成品出料口的水平位置高于过滤网；所述的树脂进料口与洗涤釜的树脂出料口相连接；所述的废水出口与纯水计量罐的废水进口相连接。上述技术方案中，所述的洗涤釜，在其内部且位于出液口的上方铺设有过滤树脂用的过滤网B，过滤得到的固体经树脂出料口排向滤水槽，过滤得到的液体通过总管道再经并联的分管道分别流向母液酸进口、浓酸进口、稀酸进口和回收纯水进口。上述技术方案中，所述的洗涤釜的酸和纯水入口，通过总管道再经并联的分管道分别与纯水循环泵的出口、稀酸循环泵的出口、浓酸循环泵的出口相连接；所述的总管道上开设有排出多余液体用的废酸排液口。本专利技术还提供一种阳离子交换树脂生产的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)白球、溶剂和母液酸在磺化反应装置内混合后进行溶胀0～6小时；(2)向步骤(1)溶胀结束后的混合物中添加三氧化硫进行磺化反应，反应温度为30～150℃，反应时间为0.5～25小时；(3)将步骤(2)得到的产物放入洗涤装置中，向洗涤装置中通入浓酸对其内的进行洗涤，洗涤后得到的酸液排出作为母液酸回收利用；(4)向洗涤装置中通入稀酸对步骤(3)得到的产物进行二次洗涤，洗涤后得到的酸液排出作为浓酸回收利用；(5)向洗涤装置中通入纯水对步骤(4)得到的产物进行三次洗涤，洗涤后得到的酸液排出作为稀酸回收利用；(6)将步骤(5)得到的产物放入过滤装置中，向过滤装置中加入纯水进行最后的过滤清洗，得到的液体作为纯水回收利用，得到的固体即为阳离子交换树脂成品。上述技术方案中，制备方法具备包括以下步骤：(1)经白球入口、溶剂入口向磺化反应釜内投放固态交联聚苯乙烯珠体(简称白球)和溶剂；然后开启母液酸出口和母液酸循环泵，母液酸经母液酸入口流入磺化反应釜；白球、溶剂和母液酸在磺化反应釜中进行溶胀，溶胀时间为0～6小时；(2)步骤(1)所述的溶胀结束后，开启三氧化硫计量罐的出料口和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置，包括磺化反应釜(1)、洗涤树脂用的洗涤釜(40)、三氧化硫加入系统、酸液回收系统和树脂洗涤系统；其特征在于：所述的磺化反应釜(1)的顶部设有母液酸入口(13)、白球入口(14)、溶剂入口(15)、排气口A(16)和三氧化硫加入口(17)，底部设有排液口(18)；其中，白球入口、溶剂入口与外部提供白球和溶剂的装置相连接；所述的洗涤釜(40)，顶部设有进液口(19)、酸和纯水入口(35)、排气口B(36)，底部设有出液口(39)、树脂出料口(37)；所述的进液口(19)与磺化反应釜的排液口(18)相连接；所述的三氧化硫加入系统包括依次连接的三氧化硫计量罐(2)、三氧化硫加料泵(3)，三氧化硫加料泵的出口与三氧化硫加入口(17)相连接；所述的酸液回收系统包括并联的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统；所述的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统的进口均与洗涤釜(40)的出液口(39)相连接；所述的母液酸回收系统的出口与磺化反应釜(1)的母液酸入口(13)相连接；所述的浓酸回收系统和稀酸回收系统出口与洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)相连接；所述的树脂洗涤系统包括纯水洗涤系统和过滤树脂用的滤水槽(12)，其中：滤水槽的进口与洗涤釜的树脂出料口(37)相连接、滤水槽的废水出口与纯水洗涤系统的废水进口相连接，纯水洗涤系统的进口与洗涤釜的出液口(39)相连接、出口与洗涤釜的酸和纯水入口(35)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于阳离子交换树脂生产的工艺装置，包括磺化反应釜(1)、洗涤树脂用的洗涤釜(40)、三氧化硫加入系统、酸液回收系统和树脂洗涤系统；其特征在于：所述的磺化反应釜(1)的顶部设有母液酸入口(13)、白球入口(14)、溶剂入口(15)、排气口A(16)和三氧化硫加入口(17)，底部设有排液口(18)；其中，白球入口、溶剂入口与外部提供白球和溶剂的装置相连接；所述的洗涤釜(40)，顶部设有进液口(19)、酸和纯水入口(35)、排气口B(36)，底部设有出液口(39)、树脂出料口(37)；所述的进液口(19)与磺化反应釜的排液口(18)相连接；所述的三氧化硫加入系统包括依次连接的三氧化硫计量罐(2)、三氧化硫加料泵(3)，三氧化硫加料泵的出口与三氧化硫加入口(17)相连接；所述的酸液回收系统包括并联的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统；所述的母液酸回收系统、浓酸回收系统和稀酸回收系统的进口均与洗涤釜(40)的出液口(39)相连接；所述的母液酸回收系统的出口与磺化反应釜(1)的母液酸入口(13)相连接；所述的浓酸回收系统和稀酸回收系统出口与洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)相连接；所述的树脂洗涤系统包括纯水洗涤系统和过滤树脂用的滤水槽(12)，其中：滤水槽的进口与洗涤釜的树脂出料口(37)相连接、滤水槽的废水出口与纯水洗涤系统的废水进口相连接，纯水洗涤系统的进口与洗涤釜的出液口(39)相连接、出口与洗涤釜的酸和纯水入口(35)相连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的三氧化硫加入系统中，三氧化硫计量罐(2)顶部设有进料口(20)、底部设有出料口(21)，进料口与外部提供三氧化硫的装置相连接，出料口与三氧化硫加料泵的进口相连接；三氧化硫泵的出口与三氧化硫加入口(17)相连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的母液酸回收系统包括母液酸计量罐(4)和母液酸循环泵(5)，母液酸计量罐的顶部设有母液酸进口(22)、底部设有母液酸出口(23)，母液酸进口与洗涤釜的出液口(39)相连接，母液酸出口与母液酸循环泵的进口相连接；母液酸循环泵的出口与磺化反应器的母液酸入口(13)相连接；所述的母液酸循环泵的出口与磺化反应器的母液酸入口(13)相连接的路线上开设有排出多余母液酸用的废酸排液口。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的浓酸回收系统包括浓酸计量罐(6)和浓酸循环泵(7)，浓酸计量罐的顶部设有浓酸进口(24)、底部设有浓酸出口(25)，浓酸
\t进口与洗涤釜的出液口(39)相连接，浓酸出口与浓酸循环泵的进口相连接；浓酸循环泵的出口与洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)相连接；所述的稀酸回收系统包括稀酸计量罐(8)和稀酸循环泵(9)，稀酸计量罐的顶部设有稀酸进口(26)、底部设有稀酸出口(27)，稀酸进口与洗涤釜的出液口(39)相连接，稀酸出口与稀酸循环泵的进口相连接；稀酸循环泵的出口与洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)相连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的纯水洗涤系统包括纯水计量罐(10)和纯水循环泵(11)，纯水计量罐(10)的顶部设有外部纯水进口(29)、回收纯水进口(28)和废水进口(34)，底部设有纯水出口(30)；其中：外部纯水进口与外部提供新鲜纯水的装置相连接，回收纯水进口与洗涤釜的出液口(39)相连接，废水进口与滤水槽(12)的废水出口相连接，纯水出口与纯水循环泵的进口相连接；纯水循环泵的出口与洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)相连接；所述的滤水槽(12)，顶部设有树脂进料口(31)，底部设有废水出口(33)；在滤水槽内部、且位于废水出口的上方铺设有一层过滤树脂用的过滤网A(32)；在滤水槽的外壁开设有一个树脂成品出料口，树脂成品出料口的水平位置高于过滤网；所述的树脂进料口(31)与洗涤釜的树脂出料口(37)相连接；所述的废水出口(33)与纯水计量罐(10)的废水进口(34)相连接。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的洗涤釜(40)，在其内部且位于出液口(39)的上方铺设有过滤树脂用的过滤网B(38)，过滤得到的固体经树脂出料口(37)排向滤水槽(12)，过滤得到的液体通过总管道再经并联的分管道分别流向母液酸进口(22)、浓酸进口(24)、稀酸进口(26)和回收纯水进口(28)；上述技术方案中，所述的洗涤釜(40)的酸和纯水入口(35)，通过总管道再经并联的分管道分别与纯水循环泵(11)的出口、稀酸循环泵(9)的出口、浓酸循环泵(7)的出口相连接；所述的总管道上开设有排出多余液体用的废酸排液口。7.一种阳离子交换树脂生产的工艺方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文飞，李运来，郭为磊，靳增峰，赵美丽，杨建波，
申请(专利权)人：凯瑞环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13