Установка для осуществления противотока раствора и гранулированного сорбента

 

О Il И С А "Н -"И

Союз Советских

Соцналисткческмх

Республик ()719684

ИЗОБРЕТЕЫ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву. — . (22) Заявлено 26.06.78 (21) 2631818/23-26 (51) М. Кл.

B0l J 1/06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 66.067..22 (088.8) Опубликовано 05.03.80. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 15.03.80 до делам изобретений и открытий

Н. Б. Ферапонтов, В. И. Горшков, Г. А. Медведев, Д. Н. Муравьев и Ю. А. Коваленко (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявйтель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОТИВОТОКА

РАСТВОРА И ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА

Изобретение относится к ионообменной и сорбционной технологии и может быть использовано в химической, гидрометаллургической, нефтехимической и других отрас-, лях промышленности.

Известны два типа противоточных установок для раствора и гранулированного сорбента, процессы в которых характеризуются малыми значениями высоты, эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС).

К первому типу установок относятся установки с движением сорбента навстречу потоку раствора под действием силы тяжести.

Скорость движения ионита определяется скоростью его увода (1).

Установки этого типа работают только с малыми скоростями движения фаз. При увеличении скорости раствора, вследствие разрыхления слоя сорбента и перемешивания, ВЭТС резко возрастает.

Ко второму типу относятся установки с поочередным движением раствора через неподвижный слой ионита и перемещением слоя при прекращении подачи раствора. В этих установках раствор подается с большой скоростью. Примерами установок второго типа являются контакторы Хиггинса и

Асахи.

В контакторе Хиггинса во время рабочего цикла раствор движется сверху вниз через неподвижный слой сорбента. После обработки части слоя подача раствора прекращается, и с помощью гидроудара слой иони. та перемещается снизу вверх. Отработанная часть его выводится, а в нижнюю часть колонны добавляется отрегенерированный ионит. После этого возобновляется подача раствора, и цикл повторяется (2).

В контакторе Асахи во время рабочего цикла раствор движется снизу вверх со скоростью, обеспечивающей поджимание слоя ионита к фильтру, расположенному в верхней части колонны (3).

После отработки части слоя подача раствора прекращается, в нижней части колонны открывается выход для раствора, а через фильтр в колонну возвращается некоторое количество отработанного раствора, Слой ионита оседает под действием силы тяжести. Одновременно наверху колонны открывается клапан, из резервуара выводят суспензию ионита. После этого начинается подача раствора в часть колонны, располо19684 женную выше отработанного слоя, ионит под нимается, поджимается к фильтру, и процесс пйвторяется.

Осйовным недостатком установок вто— рого типа является то, что при перемещении слоя сорбента сорбционные зоны размываются вследствие прохождения через ионит отработанного раствора в обратном направ- "лении и нарушения структуры слоя. ОсобенIIo сильно это проявляется в тех случаях, когда в сорбционном процессе увеличивается набухаемость сорбента. При"этом усложняется контроль за ходом процесса, отбор продукта вследствие постоянного перемещения сорбционной зоны по высоте колонны.

Наиболее блйзкой по технической сущ ности и достигаемому результату является установка, включающая колонну, насос для подачи раствора, узел фильтрации раствора .--и дозатор сорбента (4).

Недостаток установки — малая эффективность процесса.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса при сохранении плотной упаковки слоя сорбента без нарушения его структуры путем устранения вредного влияния изменения набухаемости сорбента.

Поставленная цель достигается тем, что колонна снабжена герметичным кожухом и выполнена в виде рукава из эластичного материала, натянутого на корпус дозатора, ""имеющего форму усеченного конуса, С целью уменьшейия"треййя ме жду наружной и внутренней стенками колонны, концы рукава из эластичного материала вывернуты наружу и герметично соединены, а замкнутый объем между стенками колонны заполнен жидкостью. Для обеспечения возвратного перемещения наружной стенки рукава и плотного прилегания"колбнны х- хорпусу дозатора, внутренняя стенка рукава выполнена с диаметром, равным 90 — 95% от наружного диаметра нижнего основания корпуса дозатора. ми=.:..:.:.„=.::=;., :.а.= :..;:."- ..

На чертеже схематичесКй-ФредСтавлена уста нов к а, общи и вид.

Установка состоит из колонны 1, выполнейной в виде рукава "из "эластичного материала с вывернутыми наружу и герметично соединенными концами, между наружной и внутренней стенками колонны образован

- замкнутый объем 2, заполненный жидкостью.

Рукав " Фа1 Фй 1" йа нйжнюю часть- корпуса доза тора 3, имеющего форму усеченного конуса, причем внутренний диаметр рукава должен быть на 5 — 10% ìå1Iûé6 диаметра нижнего основания конуса корпуса дозатора.;

При этих условиях рукав плотно облегает "" " корпус"й крепко на нем держится. В к*орпус дозатора 3 вмонтирован фильтр 4 и разме-, щен штуцер 5 для отвода раствора, пробоотборники 6, в нижние концы которых вставлены фильтры. В верхней части ус*тановки размещен шнек 7, приводимый во врафейие мотором 8. Для подачи суспензии отрегенерированного сорбента предназначена емкость 9, соединенная с установкой трубопроводом 10.

Колонна 1 помещена в герметичный кожух 11, снабженный штуцером 12 для подачи раствора и клапаном 13 для вывода отработанного ионита. Перед запуском устанбвки в" рукав вставляются полые жесткие кольца 14, которые придают его внутреннему объему цилиндрическую форму, Помещенная в замкнутый объем 2 жид.1о кость растягивает наружную стенку рукава, не давая ей прижиматься к внутренней стенке. Для подачи обрабатываемого раствора в установку предусмотрен насос 15.

Установка работает следующим обра15 зом.

В герметичный кожух 11 через штуцер 12 насосом 15 подается обрабатываемый pactвор, который через нижнее отверстие поступает в рукав колонны 1, фильтруется через фильтр 4 и вытекает через штуцер 5. Скоio pocfI подачи раствора в начальный период должна быть достаточной для предотвращения осыпания ионита. Из емкости 9 по трубопроводу 10 в какал шнека 7 поступает суспензия сорбента. Ее жидкая фаза так же, ы как и рабочий раствор фильтруется через фильтр 4 и вытекает через штуцеры 5, а твердая фаза заполняет внутренний объем конуса. Для продвижения твердой фазы вниз включают мотор 8, который приводит во вращейие шнек 7. Вращаясь, шнек 7 выдавлиjp вает ионит из своего канала в зону фильтрации, а из нее — в рукав. Подаваемый навстречу раствор и трение о стенки не

: — дают возможности иониту продвигаться вниз относительно стенок рукава, поэтому поступающий сверху ионит, упираясь во

З5 внутреннюю стенку рукава, начинает стягивать с фильтра весь рукав. Однако срыва не происходит, поскольку силы упругости, стремясь придать телу минимальный объем подтягивают наружную стенку рукава вверх, 4o вЫвбрачивая наружу его нижнюю асть.

Кольца, освобождаясь, падают вниз, а рукав 3aIIQJIH5IBTc5I ионитам. Регулируя скорость подачи жидкой и твердой фаз, устанавливают нужное положение сорбционной зоны, контроль за которой ведется с

45 "помощью пробоотборников 6. Отработанный ионит осыпается на дно кожуха и через клапан 13 отводится на регенерацию.

В установке изменение набухаемости сорбента не оказывает вредного влияния на эффективность процесса, так как вследствие эластичности стенок колонны происходит, соответствующее изменение диаметра слоя.

Осуществление массообмена при нлотнейшей упаковке слоя позволяет проводить процессы при минимальных значениях ВЭТС. Это обстоятельство, а также отсутствие необходимости перемещения сорбционной зоны по вйсоте колонны приводит к значительному уменьшению размера установки.

719684

Формула изобретения

Составитель Э. Яшкова

Техред К. Шуфрич Корректор Г. Назарова

Тираж 809 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Редактор А. Долннич

Заказ 253/3

1. Установка для осуществления противотока раствора и гранулированного сорбента, включающая колонну, насос для подачи раствора, узел фильтрации раствора и дозатор сорбента, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса при сохранении плотной упаковки слоя сорбента без нарушения его структуры путем устранения вредного влияния изменения набухаемости сорбента, колонна снабжена герметичным кожухом и выполнена в виде рукава из эластичного материала, натянутого на корпус дозатора, имеющего форму усеченного конуса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения трения между наружной и внутренней стенками колонны, концы рукава из эластичного материала вывернуты наружу и герметично соединены, 6 а замкнутый объем между стенками колонны заполнен жидкостью.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возвратного перемещения наружной стенки рукава и плотного прилегания колонны к корпусу дозатора, S внутренняя стенка рукава выполнена с диаметром, равным 90 — 95% от наружного диаметра нижнего основания корпуса-дозатора.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Журнал прикладной химии», 1961, № 34, с. 2669.

2. Ind. Eng. Chem. 1961, № 53, р. 635—

637.

3. Патент США № 3244561, кл. 127 — 46, 1966.

4. «Цветные металлы», 1974; № 1, с. 53—

54.