專利名稱：用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及用離子交換法處理海水，具體地說是用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法。
背景技術(shù)：
鉀是肥料三元素之一。植物體內(nèi)鉀含量僅次于氮，是植物生長發(fā)育過程中必不可少的元素。另外，鉀在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于化工、石油和醫(yī)藥等行業(yè)。目前，國內(nèi)外鉀產(chǎn)品主要是由陸地固體鉀礦或鹽湖鹵水加工而得。由于我國陸地鉀礦資源短缺，主要依賴進(jìn)口，因此，開發(fā)總儲量達(dá)550萬億噸的海水鉀資源的新技術(shù)的研發(fā)工作是十分必要的。海水提鉀方法的現(xiàn)有技術(shù)包括化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、膜分離法和離子交換法四種技術(shù)路線的多種工藝方法。在以天然沸石為離子交換劑的離子交換法海水提鉀工藝中，CN101850991B公開了一種“用海水制取氯化鉀的工藝方法”，該方法海水為原料進(jìn)行吸 附，以氯化銨和氯化鈉的混合物為洗脫劑得到富鉀的溶液，經(jīng)過蒸發(fā)分離過程得到氯化鉀。CN1792797披露了一種“用海水提取硫酸鉀的方法”，該方法是以海水和硫酸銨為原料，首先采用硫酸銨溶液對裝填鈉型斜發(fā)沸石的離子交換柱中的吸附物進(jìn)行洗脫的洗脫工序制備富鉀液，然后采用在富鉀液中通入氨氣以析出硫酸鉀的氨析工序制取硫酸鉀。以上現(xiàn)有專利技術(shù)所涉及的富鉀步驟均采用固定床技術(shù)，間歇操作，操作周期長，所得富鉀液成分不穩(wěn)定，且海水中回收率低于50%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，是一種模擬移動床連續(xù)離子交換法海水富鉀的工藝方法，通過變換單一固定床離子交換柱的物料進(jìn)出口位置，實現(xiàn)海水與洗脫劑的連續(xù)逆向相對運動，以海水為原料進(jìn)行吸附，氯化銨溶液洗脫富鉀沸石，制備出成分穩(wěn)定且K+的含量在36 44g/L的富鉀液，克服了現(xiàn)有專利技術(shù)富鉀工藝采用間歇操作，操作周期長，所得富鉀液成分不穩(wěn)定，且海水中回收率低于50%的缺點。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，是一種模擬移動床連續(xù)離子交換法海水富鉀的工藝方法，步驟如下第一步，模擬移動床的設(shè)置模擬移動床的設(shè)置是用36棵帶夾套的填入鈉型斜發(fā)沸石的離子交換柱組成的連續(xù)離子交換裝置，每棵離子交換柱所填入的鈉型斜發(fā)沸石為lOOOg，高度為1.0m，每棵離子交換柱的上口通過一個閥門與一個四通連接，該四通又連接三個閥門，每棵離子交換柱的下口也通過一個閥門與一個四通連接，該四通又連接三個閥門；這三十六棵離子交換柱分成上中下三層即I -III層，共12列即1-12列；每層十二棵離子交換柱之間的管路連接方式是第一棵離子交換柱的下口通過四通和閥門連接本層第二個棵離子交換柱的上口，依次連接，第十二棵離子交換柱的下口通過四通和閥門連接本層第一棵離子交換柱的上口 ；每列三棵離子交換柱之間的管路連接方式是第I列的第III層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第II層的離子交換柱的下口，第II層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第I層的離子交換柱的下口，第I列的第I層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第2列的第III層的離子交換柱的下口，依次類推連接，第12列的第I層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第III層的離子交換柱的下口 ；上述整個連續(xù)離子交換裝置分成吸附區(qū)、洗脫區(qū)和再生區(qū)，其中，吸附區(qū)中每層由3 6棵離子交換柱串聯(lián)構(gòu)成一個吸附單元，使每個吸附單元的傳質(zhì)高度控制為3 6m，共包括三個吸附單元，形成3 6列；洗脫區(qū)由串聯(lián)的2 4列共6 12棵吸附飽和的離子交換柱構(gòu)成，洗脫過程傳質(zhì)高度為6 12m ;完成洗脫工序的離子交換柱組成再生區(qū)，再生區(qū)由串聯(lián)的2 4列共6 12棵洗脫后的離子交換柱構(gòu)成，再生過程傳質(zhì)高度為6 12m ;第二步，吸附過程吸附過程在第一步所述的吸附區(qū)進(jìn)行，吸附過程分層操作，三層并聯(lián)進(jìn)行，在O 30°C下，將原料海水分別從離子交換柱上口通入第一步所述的連續(xù)離子交換裝置的一個吸 附單元的三層離子交換柱中，海水中的鉀離子與鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子發(fā)生交換，原料海水的吸附流速即空塔流速為5 50m/h ;原料海水的密度范圍為2° Be' 12° Be'(波美度)，吸附后排出的海水由離子交換柱下口流出，待該吸附單元的每一層的第一棵離子交換柱中斜發(fā)沸石上的鈉離子與鉀離子發(fā)生交換反應(yīng)完全后撤出第一棵離子交換柱，然后再串聯(lián)一個待吸附的離子交換柱作為下一個吸附單元，將原料海水進(jìn)口改通入到該下一個吸附單元的第一棵離子交換柱上口，吸附后排出的海水出口也改為新串聯(lián)的離子交換柱，依次操作；第三步，洗脫過程洗脫過程在第一步所述的洗脫區(qū)進(jìn)行，洗脫過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在25°C KKTC溫度下，用濃度為198 310g/L的氯化銨溶液作為洗脫劑，先用淡水將離子交換柱中的鈉型斜發(fā)沸石柱中的海水頂出，再將上述洗脫劑通入第二步中完成吸附過程的吸附單元的第I列吸附飽和的離子交換柱，洗脫流速即空塔流速為5 10m/h，洗脫后排出得到富鉀液，待該洗脫區(qū)的第I列吸附飽和的離子交換柱洗脫完畢后撤出，再串聯(lián)第2列吸附飽和的離子交換柱，以固定的傳質(zhì)高度向前推進(jìn)，依次操作；第四步，再生過程洗脫過程在第一步所述的再生區(qū)進(jìn)行，再生過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在溫度50 100°C下，用再生劑飽和鹽水通入經(jīng)第二步洗脫后的離子交換柱，再生流速即空塔流速為5 10m/h，排出得到再生液為含銨鹽水，此時離子交換柱中的斜發(fā)沸石再生又轉(zhuǎn)為鈉型可反復(fù)循環(huán)使用，待該再生區(qū)的第I列的離子交換柱再生完畢撤出，串聯(lián)下一列的離子交換柱，依次操作，再生過程中得到的再生液含銨鹽水加入氫氧化鈉進(jìn)行蒸氨處理回收氨，蒸氨后的回收鹽水也供循環(huán)使用；在連續(xù)操作中，第二步吸附過程、第三步洗脫過程和第四步再生過程同時進(jìn)行。上述用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，所述每棵離子交換柱的大小為Φ 36 X1000mm。上述用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，所述原料海水中含鉀濃度為O. 61g/L I. 52g/L，吸附后排出的海水中含鉀濃度為O. OI g/L O. 15g/L。
上述用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，所述洗脫過程中的洗脫后排出得到富鉀液，其含K.為36. 00g/L 44. 12g/L。上述用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，所述再生過程中的排出得到再生液為含銨鹽水，其含NH4+為5. 09g/L 6. 27g/L。上述用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，所涉及到的設(shè)備、原料和試劑均通過商購獲得，所涉及的操作工藝是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)CN101850991B和CN1792797相比，本發(fā)明用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法的突出的實質(zhì)性特點是由固定床間歇操作改為連續(xù)操作，吸附過程三層離子交換柱并聯(lián)進(jìn)行，吸附時間縮短為固定床的1/3，海水中鉀的提取率提高為現(xiàn)有技術(shù)的2 3倍，達(dá)到90%以上，并可以根據(jù)需求進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)CN101850991B和CN1792797相比，本發(fā)明方法的顯著進(jìn)步是固定床 操作周期主要是吸附時間控制，本發(fā)明方法采用連續(xù)離子交換法進(jìn)行，縮短了操作周期，提高了效率，進(jìn)一步降低了成本，提高了經(jīng)濟效益；本發(fā)明方法又提高了海水中鉀提取率，得到富鉀液成分穩(wěn)定，且具有原料易得，成本低的優(yōu)勢，由于海水的鉀儲量取之不盡，因而用本發(fā)明方法所用原料來源不會受到制約，為實現(xiàn)我國農(nóng)用鉀肥自給開辟了新的途徑。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I為本發(fā)明方法中的離子交換柱相互之間連接所用零部件及連接方式示意圖。圖2為本發(fā)明方法中的連續(xù)離子交換裝置的分成上中下三層和12列的三十六棵離子交換柱之間的管路連接示意圖。圖3為本發(fā)明方法在連續(xù)操作中，吸附過程、洗脫過程和再生過程同時進(jìn)行的示意圖。圖中，I.離子交換柱，2.四通，3.閥門，4.上口，5.下口。
具體實施例方式圖I所示實施例表明，本發(fā)明方法中的每棵離子交換柱I相互之間通過四通2和閥門3進(jìn)行管路連接，每棵離子交換柱I的上口 4通過一個閥門3與一個四通2連接，該四通2又連接三個閥門3，每棵離子交換柱I的下口 5也通過一個閥門3與一個四通2連接，該四通2又連接三個閥門3。圖2所示實施例表明，本發(fā)明方法中的三十六棵離子交換柱I分成上中下三層即I III層，共12列即I 12列；每層十二棵離子交換柱I之間的管路連接方式是第一棵離子交換柱I的下口 5通過四通2和閥門3連接本層第二個棵離子交換柱I的上口 4，依次連接，第十二棵離子交換柱I的下口 5通過四通2和閥門3連接本層第一棵離子交換柱I的上口 4 ;每列三棵離子交換柱I之間的管路連接方式是 第I列的第III層的離子交換柱I的上口 4通過四通2和閥門3連接第I列的第II層的離子交換柱I的下口 5，第II層的離子交換柱I的上口 4通過四通2和閥門3連接第I列的第I層的離子交換柱I的下口 5，第I列的第I層的離子交換柱I的上口 4通過四通2和閥門3連接第二列的第III層的離子交換柱I的下口 5，依次類推連接，第12列的第I層的離子交換柱I的上口 4通過四通2和閥門3連接第I列的第III層的離子交換柱I的下口 5。本圖中所標(biāo)示的“連接(I) - I -12上口 ”意為連接第I層第12列的離子交換柱I的上口 4，以此類推。圖3所示實施例顯示，將本發(fā)明方法中的三十六棵離子交換柱I按1# 36#編號，分成上中下三層即I III層，其中，第I層有1#、4#、7#、10#、13#、16#、19#、22#、25#、28#、31# 和 34# 離子交換柱 1，第 II 層有 2#、5#、8#、11#、14#、17#、20#、23#、26#、29#、32# 和 35#離子交換柱 1，第III層有 3#、6#、9#、12#、15#、18#、21#、24#、27#、30#、33# 和 36# 離子交換柱
I;又排列成12列即I 12列，其中，第I列有1#、2#和3#離子交換柱1，依次排列，至第12列有34#、35#和36#離子交換柱I。當(dāng)最后3列，即第10列28#、29#和30#離子交換柱I和第11列31#,32#和33#離子交換柱I和第12列34#,35#和36#離子交換柱I為吸附區(qū)時，原料海水分別同時從第10列28#、29#和30#離子交換柱I的上口 4進(jìn)入，吸附后排出的海水分別同時由第12列34#'35#和36#離子交換柱I的下口 5排出。此時，第5 8列的離子交換柱I為洗脫區(qū)，洗脫劑從第三層第5列的15#離子交換柱I的下口 5進(jìn)入，經(jīng) 過串聯(lián)的 14#、13#、18#、17#、16#、21#、20#、19#、24#、23# 和 22# 離子交換柱 1，由 22# 離子交 換柱I的上口 4流出富鉀液。同樣此時，第I 4列的離子交換柱I為再生區(qū)，再生劑從第三層第1列的3#離子交換柱1的下口5進(jìn)入，經(jīng)過串聯(lián)的2#、1#、6#、5#、4#、9#、8#、7#、12#、11#和10#離子交換柱1，由10#離子交換柱I的上口 4流出再生液。此時25#、26#和27#三棵柱子處于吸附完畢等待洗脫的狀態(tài)。下面所有實施例中所用的連續(xù)離子交換裝置，是用36棵帶夾套的填入鈉型斜發(fā)沸石的大小為Φ36Χ IOOOmm的離子交換柱I組成的連續(xù)離子交換裝置，每棵離子交換柱I所填入的鈉型斜發(fā)沸石為lOOOg，高度為1.0m，按上述圖I和圖2所示實施例設(shè)置完成下列實施例所用的整個連續(xù)離子交換裝置。實施例I第一步，模擬移動床的設(shè)置如上所述完成模擬移動床的設(shè)置，整個連續(xù)離子交換裝置分成吸附區(qū)、洗脫區(qū)和再生區(qū)，其中，吸附區(qū)中由6棵離子交換柱I串聯(lián)構(gòu)成一個吸附單元，使每個吸附單元的傳質(zhì)高度控制為6m，共包括三個吸附單元，形成3列；洗脫區(qū)由串聯(lián)的3列共9棵吸附飽和的離子交換柱I構(gòu)成，洗脫過程傳質(zhì)高度為9m ;完成洗脫工序的離子交換柱I組成再生區(qū)，再生區(qū)由串聯(lián)的3列共9棵洗脫后的離子交換柱I構(gòu)成，再生過程傳質(zhì)高度為9m ；第二步，吸附過程吸附過程在第一步所述的吸附區(qū)進(jìn)行，吸附過程分層操作，三層并聯(lián)進(jìn)行，在10°C下，將將13L即14. ISKg的原料海水分別從三層離子交換柱I的離子交換柱上口 4通入第一步所述的連續(xù)離子交換裝置的吸附單元的離子交換柱I中，海水中的鉀離子與鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子發(fā)生交換，原料海水的吸附流速即空塔流速為20m/h ;原料海水的密度為12° Be'(波美度)，吸附后排出的海水由離子交換柱下口 5流出，待該吸附單元的每一層的第一棵離子交換柱I中的鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子與鉀離子發(fā)生交換反應(yīng)完全后撤出第一棵離子交換柱1，然后再串聯(lián)一個待吸附的離子交換柱I作為下一個吸附單元，將原料海水進(jìn)口改通入到該下一個吸附單元的第一棵離子交換柱上口 4，吸附后排出的海水出口也改為新串聯(lián)的離子交換柱I的離子交換柱下口 5,依次操作,原料海水中含鉀濃度為I. 52g/L，吸附后排出的海水中含鉀濃度為O. 15g/L，海水中的鉀離子被交換到鈉型斜發(fā)沸石中，吸附率為90. 13%。第三步，洗脫過程洗脫過程在第一步所述的洗脫區(qū)進(jìn)行，洗脫過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在80°C溫度下，用濃度為198g/L的氯化銨溶液作為洗脫劑，先用淡水將離子交換柱I中的斜發(fā)沸石柱中的海水頂出，再將上述洗脫劑通入第二步中完成吸附過程的吸附單元的第I列吸附飽和的離子交換柱1，洗脫流速即空塔流速為8m/h，當(dāng)洗脫后排出得到富鉀液I. 5L即
I.74Kg時，該洗脫區(qū)的第I列吸附飽和的離子交換柱I洗脫完畢后撤出，再串聯(lián)該洗脫區(qū)第2列吸附飽和的離子交換柱1，以固定的傳質(zhì)高度向前推進(jìn)，依次操作，得到富鉀液，含K+為42.00g/L。第四步，再生過程洗脫過程在第一步所述的再生區(qū)進(jìn)行，再生過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在溫度 50°C下，用5L即6. OOKg再生劑飽和鹽水通入經(jīng)第二步洗脫后的離子交換柱1，再生流速即空塔流速為5m/h，排出得到再生液為含銨鹽水5L，其含NH4+為5. 81g/L，此時離子交換柱I中的斜發(fā)沸石再生又轉(zhuǎn)為鈉型可反復(fù)循環(huán)使用，待該再生區(qū)的第I列的離子交換柱I再生完畢撤出，串聯(lián)該再生區(qū)的下一列的離子交換柱1，依次操作，再生過程中得到的再生液含銨鹽水加入氫氧化鈉進(jìn)行蒸氨處理回收氨，蒸氨后的回收鹽水也供循環(huán)使用；在連續(xù)操作中，第二步吸附過程、第三步洗脫過程和第四步再生過程同時進(jìn)行。各個操作過程中的物料成份見表I。表I實施例I各個操作過程中的物料成份
~物料~~ES~化學(xué)組成 g/L
名稱 °BV /0C ~KCl^—NH4Cl—'~^ClCaSOi — MgCl2 — MgSO,,
~StK 12.0/20 2 9093. 56 0 63 18.60 δΓδΟ~
洗脫劑14. 4/25 98
飽和鹽水24. 0/25300. 00
富鉀液 20.0/70 80.23 140. 78 23. 38 含氨鹽水23. 0/2517.27 289. 75實施例2第一步，模擬移動床的設(shè)置如上所述完成模擬移動床的設(shè)置，上述整個連續(xù)離子交換裝置分成吸附區(qū)、洗脫區(qū)和再生區(qū)，其中，吸附區(qū)中每層由3棵離子交換柱I串聯(lián)構(gòu)成一個吸附單元，使每個吸附單元的傳質(zhì)高度控制為3m，共包括三個吸附單元，形成3列；洗脫區(qū)由串聯(lián)的2列共6棵吸附飽和的離子交換柱I構(gòu)成,洗脫過程傳質(zhì)高度為6m ;完成洗脫工序的離子交換柱I組成再生區(qū)，再生區(qū)由串聯(lián)的4列共12棵洗脫后的離子交換柱I構(gòu)成，再生過程傳質(zhì)高度為12m ；第二步，吸附過程吸附過程在第一步所述的吸附區(qū)進(jìn)行，吸附過程分層操作，三層并聯(lián)進(jìn)行，在30°C下，將將37L即37. ISKg的原料海水分別從三層離子交換柱I的離子交換柱上口 4通入第一步所述的連續(xù)離子交換裝置的吸附單元的離子交換柱I中，海水中的鉀離子與鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子發(fā)生交換，原料海水的吸附流速即空塔流速為50m/h ;原料海水的密度為
2。Be'(波美度)，吸附后排出的海水由離子交換柱下口 5流出，待該吸附單元的每一層的第一棵離子交換柱I中的鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子與鉀離子發(fā)生交換反應(yīng)完全后撤出第一棵離子交換柱1，然后再串聯(lián)一個待吸附的離子交換柱I作為下一個吸附單元，將原料海水進(jìn)口改通入到該下一個吸附單元的第一棵離子交換柱上口 4，吸附后排出的海水出口也改為新串聯(lián)的離子交換柱I的離子交換柱下口 5,依次操作,原料海水中含鉀濃度為O. 61g/L，吸附后排出的海水中含鉀濃度為O. Olg/L，海水中的鉀離子被交換到鈉型斜發(fā)沸石中，吸附率為98. 36%ο第三步，洗脫過程洗脫過程在第一步所述的洗脫區(qū)進(jìn)行，洗脫過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在100°c溫度下，用濃度為310g/L的氯化銨溶液作為洗脫劑，先用淡水將離子交換柱I中的斜 發(fā)沸石柱中的海水頂出，再將上述洗脫劑通入第二步中完成吸附過程的吸附單元的第I列吸附飽和的離子交換柱1，洗脫流速即空塔流速為10m/h，當(dāng)洗脫后排出得到富鉀液I. 4L即I. 62Kg時，該洗脫區(qū)的第I列吸附飽和的離子交換柱I洗脫完畢后撤出，再串聯(lián)該洗脫區(qū)第2列吸附飽和的離子交換柱1，以固定的傳質(zhì)高度向前推進(jìn)，依次操作，得到富鉀液，含K+為44.12g/L。第四步，再生過程洗脫過程在第一步所述的再生區(qū)進(jìn)行，再生過程三層串聯(lián)進(jìn)行，在溫度100°C下，用4L即4. SOKg再生劑飽和鹽水通入經(jīng)第二步洗脫后的離子交換柱I，再生流速即空塔流速為10m/h，排出得到再生液為含銨鹽水3L，其含NH4+為5. 09g/L，此時離子交換柱I中的斜發(fā)沸石再生又轉(zhuǎn)為鈉型可反復(fù)循環(huán)使用，待該再生區(qū)的第I列的離子交換柱I再生完畢撤出，串聯(lián)該再生區(qū)的下一列的離子交換柱1，依次操作，再生過程中得到的再生液含銨鹽水加入氫氧化鈉進(jìn)行蒸氨處理回收氨，蒸氨后的回收鹽水也供循環(huán)使用；在連續(xù)操作中，第二步吸附過程、第三步洗脫過程和第四步再生過程同時進(jìn)行。各個操作過程中的物料成份見表2。表2實施例2各個操作過程中的物料成份
權(quán)利要求
1.用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，其特征在于是一種模擬移動床連續(xù)離子交換法海水富鉀的工藝方法，步驟如下 第一步，模擬移動床的設(shè)置 模擬移動床的設(shè)置是用36棵帶夾套的填入鈉型斜發(fā)沸石的離子交換柱組成的連續(xù)離子交換裝置，每棵離子交換柱所填入的鈉型斜發(fā)沸石為lOOOg，高度為1.0m，每棵離子交換柱的上口通過一個閥門與一個四通連接，該四通又連接三個閥門，每棵離子交換柱的下口也通過一個閥門與一個四通連接，該四通又連接三個閥門；這三十六棵離子交換柱分成上中下三層即I -III層，共12列即1-12列；每層十二棵離子交換柱之間的管路連接方式是第一棵離子交換柱的下口通過四通和閥門連接本層第二個棵離子交換柱的上口，依次連接，第十二棵離子交換柱的下口通過四通和閥門連接本層第一棵離子交換柱的上口 ；每列三棵離子交換柱之間的管路連接方式是第I列的第III層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第II層的離子交換柱的下口，第II層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第I層的離子交換柱的下口，第I列的第I層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第2列的第III層的離子交換柱的下口，依次類推連接，第12列的第I層的離子交換柱的上口通過四通和閥門連接第I列的第III層的離子交換柱的下口 ；上述整個連續(xù)離子交換裝置分成吸附區(qū)、洗脫區(qū)和再生區(qū)，其中，吸附區(qū)中每層由3 6棵離子交換柱串聯(lián)構(gòu)成一個吸附單元，使每個吸附單元的傳質(zhì)高度控制為3 6m，共包括三個吸附單元，形成3 6列；洗脫區(qū)由串聯(lián)的2 4列共6 12棵吸附飽和的離子交換柱構(gòu)成，洗脫過程傳質(zhì)高度為6 12m ;完成洗脫工序的離子交換柱組成再生區(qū)，再生區(qū)由串聯(lián)的2 4列共6 12棵洗脫后的離子交換柱構(gòu)成，再生過程傳質(zhì)高度為6 12m ; 第二步，吸附過程 吸附過程在第一步所述的吸附區(qū)進(jìn)行，吸附過程分層操作，三層并聯(lián)進(jìn)行，在O 30°C下，將原料海水分別從離子交換柱上口通入第一步所述的連續(xù)離子交換裝置的一個吸附單元的三層離子交換柱中，海水中的鉀離子與鈉型斜發(fā)沸石上的鈉離子發(fā)生交換，原料海水的吸附流速即空塔流速為5 50m/h;原料海水的密度范圍為2° Be' 12° Be'(波美度)，吸附后排出的海水由離子交換柱下口流出，待該吸附單元的每一層的第一棵離子交換柱中斜發(fā)沸石上的鈉離子與鉀離子發(fā)生交換反應(yīng)完全后撤出第一棵離子交換柱，然后再串聯(lián)一個待吸附的離子交換柱作為下一個吸附單元，將原料海水進(jìn)口改通入到該下一個吸附單元的第一棵離子交換柱上口，吸附后排出的海水出口也改為新串聯(lián)的離子交換柱，依次操作； 第二步，洗脫過程 洗脫過程在第一步所述的洗脫區(qū)進(jìn)行，洗脫過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在25°C 100°C溫度下，用濃度為198 310g/L的氯化銨溶液作為洗脫劑，先用淡水將離子交換柱中的鈉型斜發(fā)沸石柱中的海水頂出，再將上述洗脫劑通入第二步中完成吸附過程的吸附單元的第I列吸附飽和的離子交換柱，洗脫流速即空塔流速為5 10m/h，洗脫后排出得到富鉀液，待該洗脫區(qū)的第I列吸附飽和的離子交換柱洗脫完畢后撤出，再串聯(lián)第2列吸附飽和的離子交換柱，以固定的傳質(zhì)高度向前推進(jìn)，依次操作； 第四步，再生過程 洗脫過程在第一步所述的再生區(qū)進(jìn)行，再生過程分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，在溫度50 100°C下，用再生劑飽和鹽水通入經(jīng)第二步洗脫后的離子交換柱，再生流速即空塔流速為5 10m/h，排出得到再生液為含銨鹽水，此時離子交換柱中的斜發(fā)沸石再生又轉(zhuǎn)為鈉型可反復(fù)循環(huán)使用，待該再生區(qū)的第I列的離子交換柱再生完畢撤出，串聯(lián)下一列的離子交換柱，依次操作，再生過程中得到的再生液含銨鹽水加入氫氧化鈉進(jìn)行蒸氨處理回收氨，蒸氨后的回收鹽水也供循環(huán)使用。
在連續(xù)操作中，第二步吸附過程、第三步洗脫過程和第四步再生過程同時進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所說用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，其特征在于所述每棵離子交換柱的大小為Φ 36 X 1000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所說用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，其特征在于所述原料海水中含鉀濃度為O. 61 g/L I. 52g/L，吸附后排出的海水中含鉀濃度為O. OI g/L .O.15g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所說用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，其特征在于所述洗脫過程中的洗脫后排出得到富鉀液，其含K+為36. 00g/L 44. 12g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所說用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，其特征在于所述再生過程中的排出得到再生液為含銨鹽水，其含NH4+為5. 09g/L 6. 27g/L。
全文摘要
本發(fā)明用連續(xù)離子交換法從海水中提鉀的方法，涉及用離子交換法處理海水，步驟是模擬移動床的設(shè)置是用36棵帶夾套的填入鈉型斜發(fā)沸石的離子交換柱組成的連續(xù)離子交換裝置，分成吸附區(qū)、洗脫區(qū)和再生區(qū)；吸附過程在吸附區(qū)分層操作，三層并聯(lián)進(jìn)行，原料海水中含鉀濃度為0.61g/L～1.52g/L，吸附后排出的海水中含鉀濃度為0.01g/L～0.15g/L；洗脫過程在洗脫區(qū)分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，得到富鉀液，含K+為36.00g/L～44.12g/L；再生過程在再生區(qū)分列操作，三層串聯(lián)進(jìn)行，得到含銨鹽水；吸附、洗脫和再生過程同時連續(xù)操作，縮短了操作周期，提高了效率，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益。
文檔編號C01D3/06GK102826574SQ20121032610
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者袁俊生, 郭小甫, 謝英惠, 王軍, 劉燕蘭, 李非 申請人:河北工業(yè)大學(xué)