解吸方法和装置制造方法及图纸

叙述了用于将吸附在树脂上的所需要的化学产物热解吸的优选方法和装置。这些方法和装置在树脂的预热、解吸和冷却阶段非常有效地利用了施加的热量。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般地说涉及用于回收有用化学产物的固相吸附/解吸技术。更具体地说，本专利技术涉及用于使吸附的产物热解吸的非常有效和经济的方法，以及可用来实施该方法的装置。作为进一步的背景，曾经对于从介质中回收和纯化羧酸及其它有用的化学产物进行过长期研究，力图发现制备它们的有效和经济合算的途径。例如，诸如柠檬酸和乳酸等羧酸在世界上是用发酵法大规模生产的。这种发酵形成了发酵液，必须从中回收和纯化所需要的酸。在涉及大量生产的场合，将回收成本保持最低的重要性是怎样强调也不会过分的。近来的回收工作集中在使用固体聚合物吸附剂材料从发酵介质中回收羧酸。在这一方法中，使发酵液流过能吸附羧酸的吸附剂，再将羧酸以某种方式解吸下来以便提供产品。一般说来，已经提出了许多种吸附剂和吸附/解吸的方法。例如，Kawabata等在美国专利4,323,702中叙述了一种使用主要组分是聚合物吸附剂的材料回收羧酸的方法，该吸附剂有一个吡啶骨架结构和交联的结构。羧酸被吸附在吸附剂上，然后用极性有机物质例如脂族醇、酮或酯将其解吸。但是，这些极性有机物很难与被洗脱的介质分离，和/或会在操作中，例如在进行分离所必须的蒸馏操作中，产生明显的副反应。Kulprathipanja等在美国专利4,720,579、4,851,573、4,851,574中提到一些固体聚合物吸附剂，包括一种中性、不离解(noniogenic)、大网络、水不溶性交联的苯乙烯-聚(乙烯基)苯，一种连接着叔胺官能团或吡啶官能团的交联的丙烯酸或苯乙烯树脂基体，或一种连接着脂族季铵官能团的交联的丙烯酸或苯乙烯树脂基体。在他们的工作中，Kulprathipanja等介绍了“脉动试验”，其中他们确定丙酮/水、硫酸和水作为解吸剂。不用说，丙酮/水解吸剂在解吸的级分中引入了有机物和如上所述的附带的不便。在使用硫酸作解吸剂时，它当然存在于被洗脱的级分中，使产物的回收复杂化。另外，虽然他们提到水是一种可能的解吸剂，但是Kulprathipanja等指出了水在他们的方法中的不可行性，在美国专利4,851,573中指出水“对于回收吸收的柠檬酸的能力不够强，因而使该方法不能迅速具有商业吸引力”。1985年7月9日提交的南非专利申请855155叙述了从水溶液中回收产物酸的方法。在吸附步骤中，使含酸的溶液流过一个装有吸附剂树脂的柱子，该吸附剂树脂包括乙烯基咪唑/亚甲基双(丙烯酰胺)聚合物，乙烯基吡啶/三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯/乙烯基三甲基硅烷聚合物、乙烯基咪唑/N-乙烯基-N-甲基乙酰胺/亚甲基双(丙烯酰胺)聚合物、Amberlite IRA 35(Rohm&Haas，以丙烯酸酯/二乙烯基苯为基础的含二甲基氨基的聚合物)或者Amberlite IRA 93 SP(Rohm&Haas)或DowexMWA-1或WGR-2(Dow Chemical)(后面这三种是以苯乙烯/二乙烯基苯的基础的含二甲基氨基的聚合物)。为了使酸解吸，将水流过柱子，水温常为90℃。但是，所述的单程洗脱法的热能利用不充分，而且基本上不能最大限度地利用树脂的潜力以便得到高度浓缩的解吸溶液。另外，在这份南非专利申请中使用的树脂是相对地热不稳定的，因此在用热水解吸期间显著降解。1992年3月12日提交的国际专利申请PCT/US92/02107(1992年10月1日公布，WO92/16534)和1992年3月12日提交的PCT/US92/01986(1992年10月1日公布，WO92/16490)均属于Reilly Industries公司，它们分别公开了用蒸汽或热水从二乙烯基苯交联的乙烯基吡啶或其它树脂中解吸乳酸和柠檬酸。所用的树脂具有优越的吸附/解吸容量，并且在所述的热水解吸步骤中具有高度的热稳定性。虽然如此，改进的方法应能更有效地利用解吸中所施加的热，并能提供产物浓度更高的解吸溶液。根据本领域的这一背景及其它背景，仍然需要改进的有效方法，以便用来从稀溶液中回收羧酸及其它有用产物。本专利技术满足了这些需要。专利技术概要因此，本专利技术的优选实施方案提供了一些解吸方法，其中在使吸附了产物的树脂热解吸的过程中有效地利用了热能，和/或用产物介质进行树脂冲洗或洗涤操作，以便减少产物损失，同时仍可提供有效的冲洗。因此，根据本专利技术的一个方面，热解吸方法包括建立一种方法，其中一定数量的吸附剂基本上载满了吸附的产物，用冲洗剂冲洗载荷的吸附剂，然后用加热过的解吸剂处理载荷的吸附剂以便形成含产物的介质。在本专利技术的方法中，这些步骤里的冲洗剂含有一定数量的产物以促使吸附的产物保留在吸附剂上(即，减少它的去除)，然后使含产物的介质通过一个加热的热交换器并进入相同的或另外数量的载荷了产物的吸附剂中，以便使含产物介质中的产物进一步富集。本专利技术的另一个优选的方面提供了热解吸的方法，该方法包括建立一种方法，其中一定数量的吸附剂基本上载满了吸附的产物，用冲洗剂冲洗载荷的吸附剂，然后用热解吸剂处理载荷的吸附剂，以便形成含产物的介质。根据本专利技术，使含产物的介质通过一个加热的热交换器并进入相同的或另外数量的载荷了产物的吸附剂，以便使含产物的介质中的产物富集。例如，集中到解吸步骤，根据这一实施方案的方法可以包括使加热的液体解吸剂流过装有固体吸附树脂的接触区进行的第一解吸步骤，以便使吸附物或产物从树脂中解吸。在第一解吸步骤后，使含产物的解吸剂流过一个热交换区，在热交换区中将补充的热量传递给液体解吸剂。然后使加热过的解吸剂经过第二个解吸步骤，在该步骤中解吸剂流过一个装有固体吸附剂树脂的接触区(同一个或另外的接触区)，以便使产物从树脂中解吸并使含产物解吸剂中的产物进一步富集。特别优选的本专利技术方法使用许多个装满载荷了产物的树脂的接触区(例如树脂柱)。使加热的解吸剂介质通过第一个载荷的柱子，以便使产物解吸，然后流过一个热交换区，在该区内补充的热量传递给介质。随后将加热过的解吸剂介质通过第二个载荷的柱子以便使产物解吸，从而使产物变得更加富集。在到达解吸步骤之前，装满树脂的接触区最好通过与加热过的含产物解吸剂介质接触而进行预热，该介质是来自一个或多个先前解吸步骤的产物。这一树脂预热步骤还起着将富含产物的解吸剂介质冷却的作用，从而有效地利用了体系中的热能。另外，在解吸步骤之后，装满树脂的接触区(现在基本上解吸了产物)最好经过一个冷却步骤，以便达到下一循环中吸附区所需的最佳温度。优选的冷却步骤包括使温度低于树脂的液体介质流过接触区，然后使该介质流过热交换区以便除去介质中的热量。一个优选的冷却步骤还包括使用冷的产物贫化的进料溶液(废液)作为热传递介质，以便有效地利用系统中的热能。本专利技术的方法可以在能恰当地调节阀门使接触区依次经历预热、解吸和冷却步骤的装置内进行。因此，本专利技术的更优选的实施方案提供了一种热解吸方法，该方法包括以下步骤(a)提供多个有入口和出口的小室，室内装有载荷着产物的固体吸附剂树脂；(b)使小室前进，顺序地通过多个与入口配合的供料口和与出口配合的排料口；(c)经过第一个供料口向第一个小室中引入加热过的解吸剂液体，解吸剂液体流过第一小室中的吸附剂树脂，作为第一含产物介质从第一个排料口流出；(d)在步骤(c)之后，将第一含产物介质流过热交换区并在其中加热；(e)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热解吸的方法，该方法包括：建立一种方法，其中使一定数量的吸附剂基本上载满被吸附的产物，用冲洗剂冲洗载荷的吸附剂，然后用加热的解吸剂处理载荷的吸附剂以便形成含产物的介质；其中该冲洗剂含有一定数量的产物，以促使被吸附的产物保留在吸附剂上；其中的含产物介质流过加热的热交换器以及相同的或另外数量的载荷了产物的吸附剂，以便富集含产物介质中的产物。２、权利要求１的方法，其中的产物是羧酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FH韦尔霍夫，M格伦策，
申请(专利权)人：莱利工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]