[发明专利]一种基于耦合技术的大型富钾的方法及其装置

说明书

本发明为一种基于耦合技术的大型富钾方法及其装置。该方法是一种固定床和模拟移动床相耦合的沸石法海水提钾工艺方法，吸附过程采用先并联再串联的方式，且可以省去传统方法中预热、冷却过程；脱附过程采用模拟移动床移动的方式，可以避免沸石柱中钾浓度梯度返混；采用的装置中，包括相同的6棵离子交换柱，沸石柱采用环形排列，内部底部有筛板，筛板上铺陶瓷拉西环，然后从下往上依次填充大颗粒沸石、中颗粒沸石和小颗粒沸石，这种结构既可以防止小颗粒沸石渗漏又能保证流通通道顺畅以免出现堵塞。本发明可以大大提高海水中钾的吸附率，并简化流程，缩短了操作时间。

技术领域

本发明涉及一种基于耦合技术的大型富钾的方法，特别是用海水中钾富集的方法。

技术背景

钾是农作物生长必需的三大要素之一。全世界陆地钾矿分布极不均匀，可溶性钾矿的储存和生产96％以上集中在加拿大等少数几个国家，而大多数国家钾矿资源匮乏，大多依赖进口。海水是化学资源的宝库，其中钾总溶存量达550万亿吨，但浓度稀薄，钾离子浓度仅为0.38g/L左右，如果直接用海水进行蒸发浓缩提钾，蒸发水量太大，能耗太高，因此开发一种高效富集海水中钾资源的技术意义是十分远大的。CN100386129C提出了一种“海水提取硫酸钾的方法”和CN101850991B提出了一种“用海水提取氯化钾的工艺方法”，两个方法分别是采用硫酸铵和氯化铵为洗脱剂进行洗脱，然后再通过氨析、分离、洗涤等工序最后得到合格产品硫酸钾和氯化钾，上述两个方法均采用固定床工艺进行富集，海水中钾离子回收率低，吸附时间长。CN102826574A“用连续离子交换法从海水中提钾的方法”该方法是采用模拟移动床技术，实现完全连续过程，预热冷却等过程操作繁琐，管路复杂。因此，开发一种既能高效的富集海水钾资源，并且设备、管路、操作又简单的海水钾富集技术意义重大。

发明内容

本发明目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种基于耦合技术的大型富钾方法及其装置。该方法是一种固定床和模拟移动床相耦合的沸石法海水提钾工艺方法，从富钾的整个过程看是属于固定床间歇操作，但对于吸附和洗脱步骤来说又具有模拟移动床技术的特点。吸附过程采用先并联再串联的方式，且可以省去传统方法中预热、冷却过程；采用的装置中，沸石柱采用环形排列，内部底部有筛板，筛板上铺陶瓷拉西环，然后从下往上依次填充大颗粒沸石、中颗粒沸石和小颗粒沸石，这种结构既可以防止小颗粒沸石渗漏又能保证流通通道顺畅以免出现堵塞。本发明可以大大提高海水中钾的吸附率，并简化流程，缩短了操作时间。

本发明的技术方案为：

一种基于耦合技术的大型富钾的装置，该装置包括相同的6棵离子交换柱，6棵离子交换柱呈环形排列；

所述的每个离子交换柱均设有一个上出口和一个下出口，上出口连接的管路中，依次设置有第一上三通、第二上三通、第一上阀门、第一上四通、第二上阀门，最后通过上出口第三上三通，接入到上吸附主管路中；第一上四通的左侧通口通过管路经阀门与上一颗沸石柱的第一上四通的右侧通口相连，第一上四通的右侧通口通过管路经阀门与下一颗沸石柱的第一上四通的左侧通口相连，6棵沸石柱的第一上四通左右的侧通口之间的连接管路共同组成环形通路，即为上洗脱主管路；下出口连接的管路中，依次设置有第一下三通、第二下三通、第一下阀门、第二下阀门，最后通过下出口第三下三通，接入到下吸附主管路中，第一下四通的左侧通口通过管路经阀门与上一颗沸石柱的第一下四通的右侧通口相连，第一下四通的右侧通口通过管路经阀门与下一颗沸石柱的第一下四通的左侧通口相连，6棵沸石柱的第一下四通左右的侧通口之间的连接管路共同组成环形通路，即为下洗脱主管路；

其中，第一上三通的侧通口通过第一侧上阀门与上一棵沸石柱的第二下三通的侧通口相连，第二上三通的侧通口通过设置有第二侧上阀门的管路与下一个离子交换柱的第一下三通的侧通口相连；第一下三通的侧通口通过第一侧下阀门与上一棵沸石柱6的第二上三通3的侧通口相连，第二下三通的侧通口通过设置有第二侧下阀门的管路与下一个离子交换柱的第一上三通的侧通口相连；