Ионообменная колонна

 

1. ИОНООБМЕННАЯ КОЛОННА, включающая вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода с распределителем , загрузочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повьшения эффективности работы колонны за счет исключения продольного перемешивания, распределитель раствора выполнен в виде верхнего и нижнего соосно установленных на расстоянии друг от друга усеченных конусов, при этом диаметр большего основания нижнего конуса составляет 0,6-0,9 диаметра корпуса. 2.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что нижний конус снабжен прикрепленной к большему основанию циливдрической обечайкой, высота которой составляет ,3 ее диаметра. 3.Колонна попп. 1и2, отличающаяся тем, что труба для i ввода раствора установлена-вертикально и снабжена эрлифтом для вывода ионита. 4.Колонна по пп. 1-3, о т л и чающаяся тем, что верхний конус установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен ограничителями .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 В 01 . 47 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3308129/23-26 (22) 19.06.81 (46) 15. 08. 85. Бюл. Ф 30 (72) В.В.Хабиров, M.Ï.Ïåòðoâ, Л.П.Михайлов, И.П.Агалаков и В.Н.Алексеев (53) 541.183. 12(088.8) (56) 1. Патент США N 3378339,, кл. 23-100 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

У ?10569, кл. В 01 )) 15/04, 1976. (54)(57) .1.. ИОНООБИЕННАЯ КОЛОННА, включающая вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода с распределителем, эагруэочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы колонны эа счет исключения продольного перемешивания, распределитель раствора выполнен в виде верхнего и нижнего соосно установленных на расстоянии друг от друга усеченных конусов, при этом диаметр большего основания нижнего конуса составляет 0,6-0,9 диаметра корпуса °

2. Колонна по п. 1, о т л и ч а— ю m а я с o я n тTеeмM, что нижний конус снабжен прикрепленной к большему основанию цилиндрической обечайкой, высота которой составляет 0,1-0,3 ее диаметра.

3, Колонна по пп. 1 и 2, о т л ичающая с я тем, что труба для ввода раствора установлена вертикаль- Е

Ф но и снабжена эрлифтом для вывода ионита.

4. Колонна по пп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с .я тем, что верхний конус установлен с воэможностью вертикального перемещения и снабжен ограничителями.

1027882

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для ионообменного извлечения пенных компонентов из растворов, и может найти применение в гидрометаллургии цветных металлов, например при извлечении молибдена из растворов кучного и,подземного выщелачивания.

Известен аппарат для ионообмена, включающий корпус, заполненный ионо- 10 обменным материалом, загрузочный бункер, дренажное устройство, патрубки для ввода и вывода раствора и смолы (1) .

В этом аппарате обеспечивается 15 движение раствора снизу вверх через плотный слой ионита и непрерывная или периодическая выгрузка части ионообменной смолы при прекращении подачи раствора. 2О

Недостатками этого аппарата является неравномерная подача раствора по сечению колонны; большое гидравлическое сопротивление при.истечении жидкости; повышенный износ ионообмен-25 ной смолы в зоне контакта с раствором, а также неравномерная выгрузка ионообменной смолы Из колонны.

Известна ионообменная колонна, включающая вертикальный цилиндричес- ЗО кий корпус, трубу для ввода раствора с распределителем, загрузочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса (2) .

Недостатком этого аппарата является неравномерность выгрузки смолы из колонны из-за нарушения движения слоя. Центральный.по сечению аппара-. та. слой смолы, составляющий 0,2-0,3 от диаметра колонны, движется на выгрузку, примерно на 20-25% быстрее слоев, находящихся у стенок корпуса колонны. ГГоэтому, например, при сорбции из растворов насыщения центрального слоя смолы по ценным компонен- 45 там меньше, а следовательно, снижает ся и общая сорбционная емкость выгружаемой смолы.

Подача технологического раствора в этом аппарате осуществляется под 50 усеченный перфорированный конус. Размер перфорации соизмерим с размером гранул ионообменной смолы. Поэтому при работе колонны на реальных технологических растворах перфорация 55 зарастает, что приводит к значительным потерям давления при прохождении раствора через перфорацию в результате увеличения гидравлического сопротивления.

При зарастании перфорации конуса в патрубке усилится поперечное и продольное перемешивание ионита, что приводит к трению частичек смолы друг о друга и о стенки аппарата и измельчению ее. Измельченная смола теряется при последующих технологических операциях, что вызывает, кроме того, унос с нею редкого металла.

Наличие распределителя технологического раствора, установленного под центральным отверстием, в значительной мере затрудняет процесс выгрузки ионообменной смолы, что снижает производительность колонны как по раствору, так и по иониту.

Целью изобретения является повышение эффективности работы колонны за счет исключения продольного перемешивания.

Цель достигается тем, что в ионообменной колонне, включающей вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода раствора с распределителем, .загрузочный бункер для ионита и дрейажное устройство в верхней части корпуса, распределитель раствора выполнен в виде верхнего и нижнего соосно установленных на расстоянии друг от друга усеченных конусов, при этом диаметр большего основания нижнего конуса составляет 0,6-0,9 диаметра корпуса.

Целесообразно нижний конус снабдить цилиндрической обечайкой, высота которой составляет О, 1-0,3 ее диаметра.

Целесообразно также трубу для. ввода раствора установить вертикально и снабдить эрлифтом для вывода ионита.

Целесообразно .также верхний конус установить с возможностью вертикального перемещения и снабдить ограничителями.

На чертеже изображен общий вид противоточной ионообменной колонны.

Ионообменная колонка включает в себя вертикальный корпус 1, загрузочный бункер 2, верхнее дренажное устройство 3, выполненное в виде фильтрукицих кассет, патрубки 4 вывода маточного раствора. Корпус имеет коническое днище 5. Ввод раствора производится через трубу 6, нижний конус 7, верхний конус 8. К нижнему

882 4

Экспериментально установлено соотношение (и О, 1-0,3) высоты h цилиндрической обечайки и ее диаметра (D), при котором обеспечивается удержание гидростатического столба смолы в колонне при минимальном гидравлическом сопротивлении слоя смолы в кольцевом пространстве.

Большие основания верхнего и нижнего конусов относятся так 1:2-4, т. е. диаметр верхнего конуса в

2-4 раза меньше диаметра нижнего конуса. При таком соотношении диаметров часть потока обрабатываемого раствора направляется непосредственно в центральную часть колонны в пространство мекду конусами 7 и 8. Верхний конус 8 выполнен .с возможностью вертикального перемещения, Что позволяет изменять сеченич между конусами и таким образом регулировать расход раствора, подаваемого в центральную часть. Оптимальное расстояние между конусами 7 и 8 поддерживается с помощью ограничителей, закрепленных на верхнем конусе 8, для удобства обслуживания диаметр верхнего конуса выполнен меньше диаметра горловины бункера, что позволяет извлекать его иэ колонны и изменять при необходимости длину ограничителей.

Ограничители хода выполняются так, что конусы 7 и 8 могут как соприкасаться, так и оставаться не соприкасающимися. При соприкасающихся конусах в верхнем конусе 8 выполняются прорези для вывода раствора из пространства между конусами в колонну.

Работа колонны осуществляется в два цикла: фильтрация раствора через слой ионообменной смолы, выгрузка

10 и загрузка ионита-в колонну. з 1027 конусу 7 крепится направленная вниз цилиндрическая обечайка 9, а к верхнему конусу крепятся ограничители хода 10. Отработанный ионит выводится эрлифтом 11. Патрубок 12 служит для дренирования колонны.

Рабочий цикл — фильтрация раствора через слой ионообменной смолы в колонне осуществляется с помощью устройства ввода раствора. Раствор через трубу 6 подается в пространство между верхним конусом 8 и нижним конусом 7. При этом часть потока раствора поступает в конус 7 и через нижнюю кромку цилиндрической обечайки 9 — в кольцевое пространство между обечайкой 9 и корпусом"

1 колонны. Скорость фильтрации раствора в кольце должна быть больше скорости псевдоожижения, т. е. И =

= 4-15 м /м ° ч. При скорости 12—

15 м /м - ч обеспечивается уплотнение слоя смолы в кольце, в результате чего возрастает гидравлическое сопротивление для прохождения раствора, и большая часть обрабатываемого раствора поступает в колонну из пространства между разновеликими, соосно установленными усеченными ко-. нусами 7 и 8. Таким образом, раствор З5 вытесняется в реакционную зону в менее плотный слой, в результате чего резко снижается гидравлическое сопротивление при истечении раствора, а при дальнейшем увеличении подачи 40 раствора происходит плавное поджатие всего слоя смолы в колонне. Смола иэ кольцевого пространства вытесняется в корпус 1 колонны, и раствор равномерно распределяется по всему 45 сечению колонны. Наличие цилиндрической обечайки 9 позволяет стабилизировать поток раствора в кольцевом пространстве и создать в сечении кольца достаточно плотный слой, кото-50 рый удерживает столб смолы в колонне при объемной .скорости фильтрации не менее 6 мз/м ч. При отсутствии обечайки имеет место перемешивание нижних слоев ионита в колонне и не 55 обеспечиваетея эажатие слоя ионита при малых скоростях фильтрации раствора.

Обрабатываемый раствор после контакта с ионообменной смолой в колонне отделяется на верхнем дренажном устройстве 3 и выводится иэ колонны через патрубок 4. Продолжительность цикла фильтрации определяется технологическим регламентом, и по окончании его производится цикл перегрузки сорбента. Перегрузка ионообменной смолы производится при одновременном выводе раствора из нижней части колонны через патрубок 12. Освобождающийся объем заполняется отработанным сорбентом, который затем с помощью эрлифта 11 выводится из корпуса 1 колонны. В верхнюю часть колонны из бункера 2 догружается определенный объем ионообменной смолы.

Операция по выгрузке и загрузке ионообменной смолы осуществляется.I0?788?

Редактор О.Юркова Техред А.Бабинец Корректор М.Иаксимишинец

Заказ 5764/2 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 без прекращения подачи раство— ра.

Установка в колонне соосных усеченных конусов 7 и 8, меньшие основания которых направлены навстречу движению выгружаемой ионообменной смолы, обеспечивает равномерную выгрузку смолы. Центральный слой на поверхности конусов 7 и 8 будет перемещаться к периферии, т. е. к стенкам корпуса колонны, Путь движения центрального слоя смолы увеличивается и тем самым создаются условия для более равномерного по сечению аппарата вывода смолы из реакционФ ной зоны на выгрузку. На экспериментальной сорбционной колонне (П =

=0,3 м,Н = 4 м) установлено соотношение диаметров основания нижнего конуса и корпуса колонны. При соотношении d конуса = 0,9 П.колонны обеспечивается удержание слоя смолы в колонне при Ы = 12-15 м /м ° ч в кольцевом пространстве. При меньшем соотношении пропорционально увеличивается скорость, необходимая для удержания слоя смолы в колонне.

Оптимальное соотношение по результатам испытаний, при котором обеспечиваются небольшие скорости

10 для удержания смолы в колонне при достаточно быстрой выгрузке смолы, составляет d = 0,6:0,9 1>.

Использование такой колонны позволяет реализовать преимущества

15 фильтрации через зажатый слой в противоточном режиме, при этом полностью исключается продольное перемешивание даже при небольших объемных скоростях фильтрации, что весьма важ20 но в аппаратах регенерации, промывки, конверсии, работающих, как пра вило, при небольших скоростях фильтрации.