Septor離子交換手冊

1、P1連續(xù)離子交換技術(shù)原理離子交換技術(shù)是基于樹脂功能基團與物料中特定離子的吸附作用進行的交換過程，離子交換是可逆的等當量交換反應(yīng)。傳統(tǒng)的離子交換應(yīng)用時采用固定床實現(xiàn)的，我們對固定床的工作過程進行分析發(fā)現(xiàn)，在交換過程中樹脂床將分為三段，即飽和區(qū)、活性區(qū)（傳質(zhì)區(qū)）和新鮮樹脂區(qū)。隨著交換進行，傳質(zhì)區(qū)不斷下移直至底部交換完全。整個過程只有傳質(zhì)區(qū)處于工作狀態(tài)，飽和區(qū)和新鮮樹脂區(qū)閑置，因此樹脂利用率低。為了提高樹脂利用率，我們把傳質(zhì)區(qū)進行抽象分割成幾個小單元，一旦上面的小單元飽和后就移出來進行洗水及再生操作，處理用的新鮮樹脂單元又回到傳質(zhì)區(qū)底部循環(huán)使用，這樣大大提高樹脂的利用率。為了能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂單元自動高效

2、的運作，我們采用了全新的系統(tǒng)設(shè)計理念，把樹脂柱小單元放到一個轉(zhuǎn)盤上，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)切換，而物料通過一個自動旋轉(zhuǎn)分配法控制，把樹脂柱分成交換、水洗、再生、漂洗等功能區(qū)域，當樹脂單元到達指定區(qū)域就執(zhí)行相應(yīng)的工藝過程，這樣可以實現(xiàn)每個過程獨立進行，而整體工藝成連續(xù)運行。P2 連續(xù)離子交換系統(tǒng)特點連續(xù)離子交換工藝應(yīng)用適宜采用SepTor IX轉(zhuǎn)盤式系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計：SepTor IX轉(zhuǎn)盤式系統(tǒng)特點：1、此系統(tǒng)由三部分組成：綠色的地面固定部分作為整個系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；紅色的指示部分作為旋轉(zhuǎn)閥的固定閥板，用于連接外部物料進出，實現(xiàn)功能分區(qū)；藍色的轉(zhuǎn)盤及旋轉(zhuǎn)閥板部分，旋轉(zhuǎn)閥板與轉(zhuǎn)盤同步旋轉(zhuǎn)

3、，轉(zhuǎn)盤上的樹脂柱進出口與閥板中的開口一一對應(yīng)，經(jīng)由程序控制每次順序旋轉(zhuǎn)一定角度。2、系統(tǒng)主要部件為系統(tǒng)中間的旋轉(zhuǎn)分配閥和樹脂柱轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤用于擺放樹脂柱，一般為10個一圈排列，每個柱體分成兩層或三層，從而組成20柱或30柱系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)閥板和指示閥板相應(yīng)的閥口對應(yīng)連通，保證物料在適當?shù)臅r間進入相應(yīng)的樹脂柱，旋轉(zhuǎn)分配閥通過液壓實現(xiàn)平面密封，保證多孔閥門不泄露不串料。3、系統(tǒng)提高了樹脂利用率，可以節(jié)省大量樹脂，因此總樹脂用量少，結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小。4、系統(tǒng)全自動控制，可以實現(xiàn)連續(xù)進出料，利于上下工藝銜接配合P3 連續(xù)離子交換系統(tǒng)參數(shù)經(jīng)過多年的實際應(yīng)用，Septor連續(xù)離子交換技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢：整合所有

4、的步驟、可連續(xù)運轉(zhuǎn)、系統(tǒng)匹配性強顯著的減少樹脂的用量，充分發(fā)揮了樹脂的利用潛力延長樹脂的使用壽命減少水和化學(xué)品的耗量，大幅度降低運行成本和減少污水排放量同時可去除或者分離具有不同特性的物質(zhì)，可將復(fù)雜的工藝簡單化保持料液中產(chǎn)品的成分和濃度穩(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)工藝成本采用多柱系統(tǒng)，可靈活變更生產(chǎn)工藝流程設(shè)備緊湊、占地面積空間小，易于安裝在任何位置全自動化、程序化操作控制，保證連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)具有良好的操作彈性，可根據(jù)生產(chǎn)負荷的變化自動調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度或調(diào)節(jié)流速連續(xù)離子交換實驗設(shè)備技術(shù)參數(shù)基本性能參數(shù)操作溫度1590最大使用壓力10bar（常溫）閥頭材質(zhì)PTFE配316L或PTFE

5、配哈氏合金（依客戶要求）孔徑4mm閥位20樹脂柱直徑DN40高度600mm材質(zhì)PVC、PVDF半透明或PP半透明接頭PP或POM管線材質(zhì)PE管或尼龍管驅(qū)動電機伺服電機控制主構(gòu)架材質(zhì)304三達膜公司還提供了各種規(guī)格的工業(yè)系統(tǒng)：l 204l 208l 2012l 2025l 2038l 2050l 2075 l 304l 308l 3012l 3025l 3038l 3050l 3075 抗生素行業(yè)抗生素（antibiotics）是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)?，F(xiàn)臨床常用的抗生素有

6、微生物培養(yǎng)液液中提取物以及用化學(xué)方法合成或半合成的化合物。目前已知天然抗生素不下萬種。主要有幾個大類：-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、四環(huán)素類、氯霉素類、大環(huán)內(nèi)酯類、糖肽類抗生素和喹諾酮類等等。中國是抗生素使用大國，同時也是最大的抗生素生產(chǎn)國；國內(nèi)生產(chǎn)抗生素的廠家從大到小，數(shù)不勝數(shù)，行業(yè)競爭非常激烈。從2012年8月，最嚴“限抗令”的實施對抗生素行業(yè)造成了很大的沖擊；對抗生素行業(yè)而言，“限抗令”既是挑戰(zhàn)也是機遇。市場競爭愈加激烈，就要求更廠家對生產(chǎn)成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量提升有著更高的要求。諸多抗生素的生產(chǎn)過程中需要用到離子交換樹脂，采用Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的固定床系統(tǒng)，可以有效降低生產(chǎn)成本

7、、同時提高產(chǎn)品品質(zhì)?，F(xiàn)在越來越多的抗生素生產(chǎn)過程中采用了Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)。以硫酸粘桿菌素為例：硫酸粘桿菌素的提取工藝如下：發(fā)酵液膜過濾Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)脫色脫鹽膜濃縮干燥、成品 Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)的具體工藝流程圖如下：本實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：產(chǎn)品收率提高10個點以上樹脂用量節(jié)省50%以上酸用量減少40%以上，堿用量減少5%以上減少洗脫酸堿時水的15%用量維生素行業(yè)維生素（vitamin）是人和動物為維持正常的生理功能而必需從食物中獲得的一類微量有機物質(zhì)，在人體生長、代謝、發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。維生素是人和動物營養(yǎng)、生長所必需的某些少量有

8、機化合物，對機體的新陳代謝、生長、發(fā)育、健康有極重要作用。如果長期缺乏某種維生素，就會引起生理機能障礙而發(fā)生某種疾病。一般由食物中取得。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的有幾十種，如維生素A、維生素B、維生素C等。多數(shù)維生素都能直接從食物中獲取，隨著人們生活品質(zhì)的不斷提高，維生素的用量也越來越大，單純從食物攝取維生素已經(jīng)滿足不了人們的需求；進而從動植物中提取或微生物代謝等采用多種手段生產(chǎn)維生素。中國是維生素生產(chǎn)大國，其中維生素C更是壟斷了全球市場。中國維生素C行業(yè)的崛起與Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)的應(yīng)用有著密不可分的關(guān)系。維生素C典型提取工藝：精制Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)VC.NaVC轉(zhuǎn)化KGA-VC.Na濃縮

9、、脫色Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)KGA-NaKGA膜濃縮膜過濾發(fā)酵液 VC.Na轉(zhuǎn)VC的工藝流程圖如下：本實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：產(chǎn)品收率最高可達到99%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度酸用量減少30%以上，堿用量減少40%以上減少洗脫酸堿時水的60%用量減少產(chǎn)品中氯離子的殘留有機酸行業(yè)有機酸是指一些具有酸性的有機化合物。最常見的有機酸是羧酸，其酸性源于羧基 (-COOH)。有機酸的種類繁多，諸如：醋酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、二元酸、琥珀酸、酒石酸等等；有機酸很多是作為重要的中間體或化工基礎(chǔ)原料。一些用量大的有機酸如：檸檬酸、乳酸、二元酸等均采用微生物發(fā)酵法來生產(chǎn)，

10、在提取過程中需要用到大量的樹脂脫除金屬離子；采用Septor連續(xù)離子交換技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床，優(yōu)勢極為明顯。以檸檬酸為例，檸檬酸的大體提取工藝如下：干燥、成品濃縮、結(jié)晶Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)脫陽、陰離子酸解、過濾中和、過濾脫色過濾發(fā)酵液 檸檬酸Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)工藝簡圖如下：檸檬酸Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)總共有兩套設(shè)備，用以實現(xiàn)脫除陽、陰離子。實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少60%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度酸用量減少40%以上，堿用量減少40%以上水用量減少60%以上 氨基酸行業(yè)氨基酸（Amino acid）是構(gòu)成蛋白質(zhì)(protein)

11、的基本單位，賦予蛋白質(zhì)特定的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，使它的分子具有生化活性。20種氨基酸中有多種已經(jīng)進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，如谷氨酸、賴氨酸、色氨酸和蘇氨酸等等。氨基酸的提取方法一般有等電結(jié)晶法（如谷氨酸）和離子交換吸附法（如賴氨酸）。在采用離子交換吸附法提取氨基酸時，采用Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)，將最大限度的降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。以賴氨酸為例，賴氨酸典型提取工藝：Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)蒸發(fā)濃縮膜過濾發(fā)酵液干燥、成品賴氨酸Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)的工藝流程如下：實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少60%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度酸用量減少40%以上，堿用

12、量減少40%以上水用量減少60%以上以色氨酸為例，色氨酸典型提取工藝Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)濃縮粗結(jié)晶膜過濾發(fā)酵液濃縮、結(jié)晶脫色醇溶解色氨酸Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)的工藝流程如下：水洗料鹽酸氨水水洗氨進料水洗酸 1212114316151817131465109872019樹脂水洗堿實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少50%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度酸用量減少30%以上，堿用量減少30%以上水用量減少30%以上糖行業(yè)D-核糖D-核糖（D-ribose），分子式C5H10O5，是重要的五碳單糖，是核糖核酸（RNA）、ATP的重要組成物質(zhì)，對生命的形成有重要

13、作用。D-核糖也是重要的藥物中間體，用于多種核酸類藥物的生產(chǎn)，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。D-核糖的提取過程中需要用到離子交換樹脂脫除離子，采用Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)可以大大降低生產(chǎn)成本。D-核糖的提取工藝如下：Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)膜預(yù)濃縮膜過濾發(fā)酵液Septor色譜分離系統(tǒng)濃縮、結(jié)晶蒸發(fā)濃縮脫色D-核糖Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)流程圖如下：D-核糖Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)總共有兩套設(shè)備，用以實現(xiàn)脫除陽、陰離子。實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少70%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度酸用量減少60%以上，堿用量減少50%以上水用量減少70%以上淀粉糖

14、利用含淀粉的糧食、薯類等為原料，經(jīng)過酸法、酸酶法或酶法制取的糖，包括麥芽糖、葡萄糖、果葡糖漿等，統(tǒng)稱淀粉糖。我國食糖生產(chǎn)和消費，長期以來，一直以蔗糖為主，淀粉糖為輔，近年來國家大力扶植和推廣淀粉糖。近年來，伴隨著玉米深加工，食品工業(yè)的發(fā)展以及酶制劑等生物技術(shù)的進步和人們消費結(jié)構(gòu)的變化，我國淀粉糖行業(yè)取得了顯著的發(fā)展，朝著多品種，個性化，專一化，規(guī)?；l(fā)展，產(chǎn)量大幅增加，品種結(jié)構(gòu)日益完善。2005年淀粉糖產(chǎn)量達420萬噸，產(chǎn)值達92.4億元，2006年淀粉糖產(chǎn)量達560萬噸。我國淀粉糖產(chǎn)量僅次于美國，居世界第二位。淀粉糖工業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和糧食深加工的重要途徑之一。因此，淀粉糖工業(yè)在我國國民經(jīng)濟發(fā)

15、展中起著重要作用。從淀粉制成糖的過程中，需要采用離子交換樹脂除灰分，以提高糖的品質(zhì)；Septor連續(xù)離子交換技術(shù)在淀粉糖脫灰分上的應(yīng)用效果得到了客戶的高度認可。以葡萄糖為例，葡萄糖典型提取工藝：膜過濾板框過濾糖化液化淀粉Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)脫色精制濃縮葡萄糖Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)流程圖如下：葡萄糖Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)總共有兩套設(shè)備，用以實現(xiàn)脫除陽、陰離子。實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少70%以上酸用量減少50%以上，堿用量減少50%以上水用量減少40%以上甜菊糖甜菊糖苷(Stevia)又稱作甜菊糖(Stevia sugar)，甜葉菊葉子提取物，不含

16、糖分和熱量；色澤白色至微黃色，口感適宜、無異味，是發(fā)展前景廣闊的新糖源。甜菊糖苷是目前世界已發(fā)現(xiàn)并經(jīng)我國衛(wèi)生部批準使用的甜味劑，其天然低熱值并且非常接近蔗糖口味。是繼甘蔗、甜菜糖之外第三種有開發(fā)價值和健康推崇的天然甜味劑，被國際上譽為“世界第三糖源”。甜菊糖傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝陳舊、落后，操作不便；將膜技術(shù)與Septor連續(xù)離子交換技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到甜菊糖的生產(chǎn)中，形成一條全新的清潔生產(chǎn)線。甜菊糖新工藝精制脫色脫鹽Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)水提液膜微濾膜超濾膜濃縮 甜菊糖Septor連續(xù)離子交換系統(tǒng)的流程圖如下：實例應(yīng)用與采用傳統(tǒng)固定床對比具有以下優(yōu)點：樹脂用量減少40%以上同等收率可以最大限度的提高產(chǎn)品液濃度 再生劑、解析劑減少30%以上鉀肥行業(yè)鉀是肥料三元素之一，植物體內(nèi)含鉀一般占干物質(zhì)重的0.2%4.1%，僅次于氮。鉀在植物生長發(fā)育過程中