Ионообменный аппарат

Авторы патента:

Краснов Александр Алексеевич (RU)

Семёнов Андрей Юрьевич (RU)

Натареев Сергей Валентинович (RU)

Лапшин Николай Александрович (RU)

Рябиков Алексей Александрович (RU)

B01D53/02 - адсорбцией

Владельцы патента RU 2789979:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена в химической отрасли. Ионообменный аппарат содержит цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала, слой псевдоожиженного ионита. Корпус аппарата состоит из двух цилиндрических обечаек разного диаметра, нижняя часть первой из которых с меньшим диаметром установлена внутрь второй обечайки большего диаметра. Плоская крышка выполнена в форме кругового кольца, расположенного в верхней части обечайки большего диаметра между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью обечайки меньшего диаметра. Нижнее дренажно-распределительное устройство выполнено в форме кругового кольца, расположенного под плоской крышкой. Для обеспечения в нерабочем состоянии аппарата расположение сверху вниз по его высоте неподвижного слоя частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, свободного пространства и слоя частиц инертного материала. Для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте аппарата неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, между обечайкой меньшего диаметра и обечайкой большего диаметра расположено свободное пространство. Для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте аппарата слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала. Техническим результатом изобретения является возможность проведения ионообменной очистки воды с помощью ионитов с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена в химической отрасли.

Известен ионообменный аппарат с неподвижным слоем ионита, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора и промывочной воды, штуцера для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды. Полный цикл аппарата складывается из следующих стадий: 1) очистка воды; 2) регенерация ионита; 3) отмывка ионита от регенерационного раствора; 4) взрыхление ионита с целью отмывки его от механических примесей [Иониты в химической технологии / Под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романкова. - Л.: Химия, 1982. - 416 с.].

Недостатком известного аппарата является то, что в нем невозможно использовать ионообменные материалы, например, на основе целлюлозы (модифицированные древесные опилки, хлопковую целлюлозу и др.), плотность которых меньше, чем плотность очищаемой воды, поскольку они не образуют внутри аппарата плотный неподвижный слой, а всплывают вверх аппарата.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является ионообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, крышку и днище эллиптической формы, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды, слой частиц инертного материала с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, слой псевдоожиженного ионита, свободный объем, расположенные сверху вниз по высоте фильтра на стадии очистки воды слой частиц инертного материала, неподвижный слой ионита и слой псевдоожиженного ионита, расположенные сверху вниз по высоте аппарата на стадии регенерации слой частиц инертного материала, свободный объем и неподвижный слой ионита. Стадии отмывки и взрыхления ионита в аппарате не предусмотрены [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛи принт, 2004. - С. 125-127.].

Техническим результатом изобретения является возможность проведения ионообменной очистки воды с помощью ионитов с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала, слой псевдоожиженного ионита, согласно изобретению, корпус аппарата состоит из двух цилиндрических обечаек разного диаметра, нижняя часть первой из которых с меньшим диаметром установлена внутрь второй обечайки большего диаметра, плоской крышки в форме кругового кольца, расположенной в верхней части обечайки большего диаметра между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью обечайки меньшего диаметра, нижнего дренажно-распределительного устройства в форме кругового кольца, расположенного под плоской крышкой, для обеспечения в нерабочем состоянии аппарата расположения сверху вниз по его высоте неподвижного слоя частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, свободного пространства и слоя частиц инертного материала, а также для обеспечения следующих состояний слоев в процессе работы аппарата: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте аппарата неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, и расположено между обечайкой меньшего диаметра и обечайкой большего диаметра свободное пространство; для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте аппарата слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала.

Технический результат достигается за счет удержания в аппарате для стадий очистки воды, регенерации и отмывки слоя частиц ионита в неподвижном состоянии между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, прижатого к слою частиц ионита избыточным давлением в зависимости от стадий исходной водой, регенерационным раствором и промывочной водой, и достигается для стадии взрыхления за счет перемешивания ионита в псевдоожиженном слое, расположенном между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, часть которого перемещена самотеком в пространство между обечайками.

На фиг. 1 изображен ионообменный аппарат в нерабочем состоянии, на фиг. 2 - ионообменный аппарат для стадий очистки воды, регенерации и отмывки, на фиг. 3 - ионообменный аппарат для стадии взрыхления.

Ионообменный аппарат содержит цилиндрические обечайки 1 и 2, эллиптические крышку 3 и днище 4, плоскую крышку 5 в форме кругового кольца, верхнее 6 и нижнее 7 дренажно-распределительные устройства. В верхней части обечайки 2 расположен штуцер 8 для ввода в аппарат исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды и вывода из аппарата воды после взрыхления ионита. В верхней части эллиптической крышки 3 расположен штуцер 9 для вывода из аппарата очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, а также для ввода в аппарат очищенной воды для взрыхления ионита. В нижней части эллиптического днища 4 расположен штуцер 10 для опорожнения аппарата. Внутри аппарата, находящегося в нерабочем состоянии (фиг. 1), расположены сверху вниз по его высоте неподвижный слой частиц ионита 11, свободное пространство 12 и слой частиц инертного материала 13.

Для стадий очистки воды, регенерации и отмывки (фиг. 2) расположены сверху вниз по высоте аппарата неподвижный слой частиц ионита 11 и слой частиц инертного материала 13 и между обечайкой 1 и обечайкой 2 расположено свободное пространство 14. Для стадии взрыхления (фиг. 3) расположены сверху вниз по высоте аппарата слой псевдоожиженного ионита 15 и слой частиц инертного материала 13.

Ионообменный аппарат работает следующим образом.

Полный цикл работы ионообменного аппарата складывается из следующих стадий: 1) очистка воды, 2) регенерация ионита, 3) отмывка ионита, 4) взрыхление ионита. Перед началом работы в ионообменный аппарат помещают ионит с плотностью меньшей, чем плотностью очищаемой воды, инертный материал в форме сферических частиц с плотность, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, и заливают в аппарат воду. Ионит всплывает вверх аппарата, образуя неподвижный слой 11, а частицы инертного материала опускаются под собственным весом вниз аппарата, образуя неподвижный слой 13 (фиг. 1). При этом устанавливается одинаковый уровень суспензии инертный материал-вода в обечайке 1 и пространстве между обечайкой 1 и обечайкой 2. Между неподвижными слоями ионита 11 и частицами инертного материала 13 образуется свободное пространство 12.

На стадии очистки воды (фиг. 2) исходная вода подается через штуцер 8, проходит через нижнее дренажно-распределительной устройство 7 и слой частиц инертного материала 13. Движущаяся исходная вода выдавливает частицы инертного материала из пространства между обечайкой 1 и обечайкой 2 в обечайку 1, поднимает частицы инертного материала вверх аппарата и прижимает их к неподвижному слою ионита 11. При этом между обечайкой 1 и обечайкой 2 образуется свободное пространство 14. Затем исходная вода проходит через неподвижный слой ионита 11, где очищается от ионов целевого компонента. Очищенная вода проходит через, верхнее дренажно-распределительное устройство 6 и выводится из аппарата через штуцер 9. После насыщения ионита целевым компонентом прекращают подачу исходной воды в аппарат и проводят стадию регенерации ионита регенерационным раствором, который подается через штуцер 8. Принцип работы аппарата на стадии регенерации аналогичен принципу работы аппарата на стадии очистки воды. После завершения стадии регенерации ионита прекращают подачу регенерационного раствора в аппарат и проводят стадию отмывки ионита от остатков регенерационного раствора промывочной водой, которая подается через штуцер 8. Принцип работы аппарата на стадии отмывки ионита аналогичен принципу работы аппарата на стадии очистки воды. После завершения отмывки ионита проводят стадию взрыхления ионита. Для этого прекращают подачу промывочной воды в аппарат, частицы инертного материала опускаются под собственным весом вниз обечайки 1, частично переходят в пространство между обечайкой 1 и обечайкой 2, заполняя свободное пространство 14. При этом между неподвижными слоями ионита 11 и инертного материала 13 образуется свободное пространство 12. Для стадии взрыхления (фиг. 3) очищенная вода поступает в ионообменный аппарат через штуцер 9, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 6, проходит сквозь слой псевдоожиженного ионита 15, отмывает его от взвешенных веществ, а затем проходит сквозь слой частиц инертного материала 13, нижнее дренажно-распределительное устройство 7 и выводится из аппарата через штуцер 8. Затем цикл повторяется.

Предлагаемый аппарат позволяет проводить процессы ионообменной очистки воды, регенерации и отмывки ионита в плотном слое частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, за счет удержания слоя частиц ионита в неподвижном состоянии между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, прижатым к слою ионита избыточным давлением соответственно исходной воды, регенерационного раствора и промывочной воды, и для стадии взрыхления за счет перемешивания ионита в псевдоожиженнбм слое, расположенном между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, часть которого перемещена вместе с водой самотеком в пространство между обечайкой большего диаметра и обечайкой меньшего диаметра.

Ионообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала, слой псевдоожиженного ионита, отличающийся тем, что корпус аппарата состоит из двух цилиндрических обечаек разного диаметра, нижняя часть первой из которых с меньшим диаметром установлена внутрь второй обечайки большего диаметра, плоской крышки в форме кругового кольца, расположенной в верхней части обечайки большего диаметра между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью обечайки меньшего диаметра, нижнего дренажно-распределительного устройства в форме кругового кольца, расположенного под плоской крышкой, для обеспечения в нерабочем состоянии аппарата расположения сверху вниз по его высоте неподвижного слоя частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, свободного пространства и слоя частиц инертного материала, а также для обеспечения следующих состояний слоев в процессе работы аппарата: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте аппарата неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, и расположено между обечайкой меньшего диаметра и обечайкой большего диаметра свободное пространство; для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте аппарата слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала.

Изобретение относится к области экологии. Предложен способ поглощения углекислого газа СО2 и других парниковых газов из атмосферы с помощью дорог с образованием безопасных для человека и окружающей среды устойчивых химических соединений.

Композиционное изделие // 2786975

Изобретение относится к композиционному изделию, способу его получения и применения, в частности для разделения газов. Композиционное изделие, содержащее на пористой подложке и в пустотах подложки, которая включает волокна, предпочтительно из неэлектропроводного материала, пористый слой 1, состоящий из частиц оксида, связанных между собой и частично с подложкой, которые включают по меньшей мере один оксид, выбранный из оксидов элементов Al, Zr, Ti и Si, предпочтительно выбранный из Al2O3, ZrO2, TiO2 и SiO2, и содержащее, по меньшей мере с одной стороны, дополнительный пористый слой 2, включающий частицы оксида, связанные между собой и частично со слоем 1, которые включают по меньшей мере один оксид, выбранный из оксидов элементов Al, Zr, Ti и Si, предпочтительно выбранный из Al2O3, ZrO2, TiO2 и SiO2, где частицы оксида, присутствующие в слое 1, имеют медианный размер частиц d50 от 0,5 до 4 мкм, а медианный размер частиц d50 частиц оксида в слое 2, составляет от 0,015 до 0,15 мкм, предпочтительно от 0,04 до 0,06 мкм.

Способ получения этиленкарбоната и этиленгликоля с применением системы защитного слоя для удаления алкилиодида // 2786448

Изобретение относится к способу получения этиленгликоля и/или этиленкарбоната. Способ включает ряд стадий.

Способ получения этиленкарбоната и этиленгликоля // 2786054

Изобретение относится к способу получения этиленгликоля и/или этиленкарбоната. Способ включает следующие стадии.

Способ очистки газовых смесей от кислорода // 2784197

Изобретение относится к глубокой очистке газов от примеси кислорода с помощью твердых сорбентов и может найти применение в химической, металлургической, машиностроительной, приборостроительной и электротехнической промышленности. Способ очистки газовых смесей от кислорода включает контактирование сорбента на основе оксидного соединения с газовой смесью при повышенной температуре.

Установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения co2 и способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора // 2783771

Изобретения относятся к установкам и их модификации. Описана установка для регенерации абсорбирующего раствора, содержащая: регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO2 из абсорбирующего раствора, поглотившего CO2; основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO2, в регенератор; регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора; трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер; отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвляющийся от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенный с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера; и нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство расположено на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

Блочный композитный материал для аккумулирования газов и способ его получения // 2782932

Изобретение относится к способу получения блочного композитного материала для аккумулирования газов. Способ включает смешение компонентов со связующим, формование получаемой смеси в блоки и их последующую сушку.

Водная вытяжка из ствола сосны и комплексная производственная линия для получения водной вытяжки из ствола сосны // 2782764

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности и производству продукта, содержащего биологически активные вещества из ствола сосны. Водная вытяжка из ствола сосны, включающая активные компоненты, такие как пентаналь, гексаналь, гексилформиат, бензальдегид, 1-октанол, фенхон, фенхол, транс-пинокарвеол, карвеол, борнеол, карвеол-ацетат, 1-метилфенилкарбамат, α-терпинеол, терпен-4-ол, β-терпинеол, р-Цимен-8-ол, вербенон, борнил хлорид, метилизоэвгенол, воду, при этом массовая доля активных компонентов 0,04-0,06%, остальное вода, где рН 3,5-6,0, плотность при + 20°С, г/см3 0,89-0,999, показатель преломления при + 20°С 1,325-1,350.

Газоочистная установка с функцией измерения расхода газа и способ измерения расхода газа // 2782421

Группа изобретений относится к газоочистным установкам, обладающим функцией измерения расхода газа, благодаря которой обеспечивается автоматическое регулирование воздухообмена в очищаемом помещении. Заявленная система может использоваться в системах кондиционирования помещений любых типов, а именно в блоках фильтрации таких систем кондиционирования.

Способ и установка для получения чистого гелия // 2779486

Изобретение относится получению чистого гелия. Способ (100, 200) получения чистого гелия с использованием первой стадии (1) мембранной сепарации, второй стадии (2) мембранной сепарации и третьей стадии (3) мембранной сепарации, в котором на первую стадию (1) мембранной сепарации подают первую содержащую гелий подаваемую смесь, на вторую стадию (2) мембранной сепарации подают вторую содержащую гелий подаваемую смесь и на третью стадию (3) мембранной сепарации подают третью содержащую гелий подаваемую смесь и на первой стадии (1) мембранной сепарации получают первый пермеат и первый ретентат, на второй стадии (2) мембранной сепарации получают второй пермеат и второй ретентат и на третьей стадии (3) мембранной сепарации получают третий пермеат и третий ретентат, отличающийся тем, что первую подаваемую смесь получают с использованием по меньшей мере части содержащей гелий исходной смеси, вторую подаваемую смесь получают с использованием по меньшей мере части первого пермеата, третью подаваемую смесь получают с использованием по меньшей мере части второго пермеата, третий пермеат по меньшей мере частично обрабатывают посредством адсорбции (10) с перепадом давления с получением чистого гелия и остаточной смеси, и по меньшей мере часть остаточной смеси используют при получении второй или третьей подаваемой смеси.