Сорбционная установка

 

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности в установках для осуществления ионнообменных процессов. Сорбционная установка включает последовательно соединенные колонки, заполненные ионитом, и систему трубопроводов с запорной арматурой, основная особенность которой заключается в том, что каждая колонка снабжена двумя параллельно соединенными запорно-распределительными устройствами, запорные органы которых установлены с угловым сдвигом 180° относительно друг друга и на 90° относительно запорного органа распределительного устройства соседней колонки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (1)) (я)5 В 01 D 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802219/26 (22) 14.03.90 (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23" (71) Богословский алюминиевый завод (72) Г.Г.Копытов, Ю.Н.чернабук, К.Ф.Завадский, П.А.Свинин, В.Л.Кислюк и В.В.Майер (53) 66.061,4(088.8) (56} А.Н,Зеликман. Теория гидрометаллургических процессов.— M.: Металлургия, 1975, с. 265. (54) СОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение может быть использовано в химической,. металлургической и других.Изобретение относится к технологиям, применяющим оборудование для проведения непрерывного процесса сорбции из растворов тех или иных компонентов(ионов металлов), и может быть использовано в глиноземном производстве, например, для уменьшения каустического модуля алюминатного раствора перед декомпозицией.

Наиболее близким техническим решением является сорбционная установка, состоящая из нескольких последовательно соединенных колонок, содержащих неподвижный ионит, а также систему переключения их с операции сорбции на регенерацию и наоборот. При этом система переключения состоит из кранов, как минимум, двух на каждую колонку, установленных на транспортных трубопроводах в нижней части установки.

Недостатками установки являются сложность ее эксплуатации, из-за наличия переключающих кранов, никоим образом не отраслях промышленности в установках для осуществления ионнообменных процессов.

Сорбционная установка включает последовательно соединенные колонки, заполненные ионитом, и систему трубопроводов с запорной арматурой, основная особенность которой заключается в том, что каждая колонка снабжена двумя параллельно соединенными запорно-распределительными устройствами, запорные органы которых установлены с угловым сдвигом 180 относительно друг друга и на 90 относительно запорного органа распределительного устройства соседней колонки. 1 ил. связанных между собой, периодичность работы, а также то, что при переключении на регенерацию, раствор, оставшийся в колонках. не сливается по назначению (нет специального трубопровода), а смешивается с элюатом (при обратном переключении элюат смешивается с раствором). Все это снижает эффективность работы установки.

Целью изобретения является повышение эффективности работы сорбционной установки за счет исключения перемешивания элюата и раствора.

На чертеже изображен общий вид предложенной установки.

Установка состоит из колонок 1, 2, 3, 4, заполненных ионитом (сорбентом), связанных трубопроводами 5 — 12, с четырьмя запорно-расп ределительными устройствами . для проведения процесса сорбции. состоящими в свою очередь из корпусов 13, 14, 15, 16 с запорными органами 17, 18, 19; 20 и с четырьмя устройствами для проведения

1741865 процесса регенерации, состоящими из корпусов 21. 22, 23, 24 и запорных органов 25, 26, 27, 28. Кроме того, все корпуса 13-16 соединены между собой параллельно двумя отдельными трубопроводами29,30для под- 5 вода и отвода раствора, а корпуса 21-24 соединены параллельно трубопроводами

31, 32 для подвода воды и отвода элюата, Установка работает следующим образом. 10

В положении запорных органов 17 — 20 и

25-28, как указано на чертеже, исходный раствор поступает в полость корпуса 13 и далее по трубе 5 в колонку 1, в которой поднимается вверх, проходя через слой 15 ионита (во всех колонках 1--4 в верхней части есть патрубки, которые на черте>ке не указаны, для выхода воздуха). При этом объем колон ки 1, как и всех других, должен быть таким, чтобы не было полного ее заполне- 20 ния раствором и выхода его через воздушный патрубок, 1,1онит сорбирует из раствора тот или иной ион металла и покидает колонку 1 (опускается в ней) через трубу ЗО, после того, как орган 17 повернется на угол 90 25

{поступление раствора в колонку 1 прекращает,: ) и займет положение аналогичное органу 18 в корпусе 14, Когда в колонке 1 идет подъем раствора, в колонке 2 раствор опускается и удаляется из нее через полость ЗО корпуса 14 в трубу 30. Гаким образом, процесс сорбции состоит из двух операций— подъема и опускания раствора поочередно в колонках 1 — 4. При э.гом эапорный орган 17 постоянно повернут на 90 по часовой 35 стрелке относительно органа 18(т.е. по ходу процесса), а тот — на 90 относительно органа 19 и т,д. После слива раствора из колонки

1 процесс сорбции в ней заканчивается и орган 17 занимает положение аналогичное 40 органу 19 на чертеже, т.е, за время проведения двух операций орган 17 поворачивается на 180О, как и все другие органы, После этого в колонке 1 начинается процесс регенерации ионита. В нее начинает поступать 45 по трубам 6 и 5 регенерирующая жидкость

{например, вода) из трубы 31, т.к. корпус 13 сорбционно-распределительного устройства колонки 1 соединен параллельно через трубу 6 с корпусом 21 регенеративно-рас- 50 пределительного устройства этой же колонки 1 через трубу 5, а запорный орган 25, постоянно повернутый относительно органа 17 на 180О, занимает в данный момент положение, которое последний занимал в 55 начале процесса сорбции (как указано на чертеже). Вода поднимается в колонке 1, омывает ионит„насыщается ионами и превращается в злюат. Когда запорный орган

25 поворачивается на 90о„начинается опускание элюата в колонке 1 и выход его через полость камеры 21 и трубу 32 (при этом орган 25 находится в положении как орган

18 на чертеже). Процесс регенерации заканчивается, когда весь элюат вытекает под действием силы тяжести из колонки 1, а орган 25 занимает положение, как указано на чертеже. Вновь начинается процесс сорбции в колонке 1, т.к. орган 17 вернулся в исходное положение и раствор из трубы 29 может через полость камеры 13 и трубу 5 поступать в колонку 1. Во всех других колонках 2, 3, 4 происходят аналогичные операции и в той же последовательности, но только со сдвигом на одну операцию по ходу процессов, благодаря сдвигу запорных органов 17 — 20 и 25 — 28 относительно друг друга в одном направлении (в данном случае по часовой стрелке) на 90О, А так как операций четыре, то сдвиг на 90" дает сдвиг на одну операцию (90 составляет 1/4 от 360 ). Кроме того, запорные органы 17, 25; 18, 26; 19, 27 и 20, 28, попарно принадлежащие, соответственно, колонкам 1, ". 3, 4, установлены в каждой паре с угловым сдвигом 180О, благодаря чему после окончания процесса сорбции в той или иной колонке 1-4 начинается регенерация, и наоборот, Таким образом, согласно предложенной схеме подключения колонок 1 — 4 к распределительным устройствам, всегда в двух колонках (на чертеже колонки 1 и 2) идет процесс сорбции (начало и окончание, т.е. подъем и опускание раствора), а в двух других колонках (на черте>ке — 3 и 4) идет процесс регенерации (начало и окончание, т.е. подьем воды и опускание элюата). Но для этого необходим не только угловой сдвиг рабочих органов

17-20 и 25 — 28 на 90 относительно друг друга, а органов 17, 25 колонки 1, органов 18, 26 колонки 2 и т.д. на 180, но и необходимо параллельное соединение корпусов 13-16 двумя параллельными трубопроводами 29, 30 и корпусов 21 — 24 трубопроводами 31, 32, чтобы раствор, вода и элюат могли непре-. рывно подводиться и отводиться из установки, несмотря на периодичность процессов в колонках 1 — 4, которые тоже соединены между собой параллельно через распределительные устройства. Например, согласно чертежу в колонке " начинается процесс регенерации, а в колонке 4 — заканчивается, при этом вода по трубе 31 поступает в полость корпуса 23 и затем по трубе 10 попадает в колонку 3. А из колонки 4 в это время вытекает элюат по трубе 13, полость корпуса 24 и через трубу 32. Когда колонка 3 заполнится водой, орган 27 повернется на

90 M 38AMBT положение KSK GpfGH 28, а тот займет положение как орган 25 и перекроет

1741865 трубу 12. В колонку 4 начнет поступать раствор, т,к. орган 20 будет в противофазе органу 28, т.е. займет положение как орган 17.

Камера 24 будет отсечена от колонки 4 и подача воды в нее вместе с раствором будет невозможна.

При работе установки не происходит смешения раствора с элюатом, т,к. они удаляются из колонок полностью благодаря расположению запорно-распределительных устройств и всех коммуникаций ниже колонок. При этом запорно-распределительные устройства находятся на одном уровне и работают синхронно, например, соединены одним валом от электропривода.

Формула изобретения

Сорбционная установка, включающая последовательно соединенные между собой колонки, заполненные ионитом, и систему трубопроводов с запорной арматурой для подвода элюата и раствора и переключения колонок на сорбцию или регенера5 цию, о тл и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет исключения перемешивания элюата и раствора, каждая колонка снабжена двумя, параллельно соединенными между собой

10 запорно-распределительными устройствами, одно из которых — для проведения сорбции, а другое — для проведения регенерации, при этом запорные органы распределительных устройств каждой колонки установлены с

15 угловым сдвигом на 180 относительно друг друга и на 90 относительно запорного органа распределительного устройства соседней колонки.