Установка для осуществления противотока раствора и гранулированного сорбента

(23) Приоритет -Государственный комитет СССР до делам изобретений и открытий.22 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.80 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(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОТИВОТОКА РАСТВОРА И ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА1Изобретение 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 не о подвижный слой ионита и перемещением слоя при прекращении подачи раствора. В этих установках раствор подается с большой скоростью. Примерами установок вто 2рого 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 3 , вй ъФейыж.Ф.в дыЫ с ь. л женную выше отработанного слоя, ионит поднимается, поджимается к фильтру, и процесс- -" -пйвторяется.Осйовным недостатком установок- вто " роготипа является то, что при перемещениислоя сорбента сорбционные зоны размываются вследствие прохождения через ионитотработанного раствора в обратном направ" "лении и нарушения структуры слоя. Особенйо сильно этопроявляется в тех случаях,когда в сорбционном процессе увеличивается набухаемость сорбента. При"этомусложняется контроль за ходом процесса, отборпродукта вследствие постоянного перемещения сорбционной зоны по высоте колонны.Наиболее блйзкой по технической сущ"" ности и достигаемому результату являетсяустановка, включающая колонну, насос дляподачи раствора, узел фильтрации раствора" и дозатор сорбента 14,Недостаток установки - малая эффективность процесса.Цель изобретения - повышение эффективности процесса при сохранении плотнойупаковки слоя сорбента без нарушения егоструктуры путем устранения вредноговлияния изменения набухаемости сорбента.Поставленная цель достигается тем, чтоколонна снабжена герметичным кожухом ивыполнена в виде рукава из эластичного материала, натянутого на корпус дозатора,имеющего форму усеченного конуса,С целью уменьшейия треййя между наружной и внутренней стенками колонны, концы рукава из эластичного материалавывернуты наружу и герметично соединены, азамкнутый объем между стенками колоннызаполнен жидкостью. Для обеспечения возвратного перемещения наружной стенки рукава и плотного прилегания"колбнны ккорпусу дозатора, внутренняя стенка рукававыполненас диаметром, равным 90 - 95% отнаружного диаметра нижнего "основаниякорпуса дозатора. мж. - ;=.:;:;.:.а.",;..-На чертеже схематичесЮ"ФредСтавленаустановка, общий вид.Установка состоит из колонны 1,выполнейнойв ввде рукава "из-"эластнчего материала с вывернутыми наружу и герметично соединенными-концами, между наружнойи внутренней стенками колонны образован. замкнутый объем 2, заполненный жидкостью,Рукав "Фатяйут йа нйжнюю часть корпусадоза тора 3, имеющего форму усеченногоконуса, причем внутренний диаметр рукавадолжен быть на 5 - 10%меныйедиаметранижнего основания конуса корпусадозатора,При этих условиях рукав плотно облегает-корпус"й крепкона немдержится. В корпусдозатора 3 вмонтирован фильтр 4 и разме-,щен штуцер 5 для отвода раствора, пробоотборники 6, в нижние концы которых вставлены фильтры. В верхней части установкиразмещен шнек 7, приводимый во вроейиемотором 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 выводаотработанного ионита, Перед запуском установки в рукаввставляютсяполые жесткиекольца 14, которые придают его внутреннему объему цилиндрическую форму,Помещенная в замкнутый объем 2 жид.10 кость растягивает наружную стенку рукава,не давая ей прижиматься к внутренней стенке. Для подачи обрабатываемого растворав установку предусмотрен насос 15.Установка работает следующим обра"зом.В герметичный кожух 11 через штуцер 12насосом 15 подается обрабатываемый раствор, который через нижнее отверстие поступает в рукав колонны 1, фильтруется черезфильтр 4 и вытекает через штуцер 5. Ското "роСть подачи раствора в начальный периоддолжна быть достаточной для предотвращения осыпания ионита. Из емкости 9 потрубопроводу 10 в канал шнека 7 поступаетсуспензия сорбента. Ее жидкая фаза так же,ыкак и рабочий раствор фильтруется черезфильтр 4 и вытекает через штуцеры 5, атвердая фаза заполняет внутренний объемконуса. Для продвижения твердой фазы внизвключают мотор 8, который приводит во вращейие шнек 7. Вращаясь, шнек 7 выдавлизв вает ионит из своего канала в зону фильтрации, а из нее - в рукав. Подаваемыйнавстречу раствор и трение о стенки не: - дают возможности иониту продвигатьсявниз относительно стенок рукава, поэтомупоступающий сверху ионит, упираясь воивнутреннюю стенку рукава, начинает стягивать с фильтра весь рукав. Однако срыване происходит, поскольку силы упругости,стремясь придать телу минимальный объемподтягиваютнаружную стенку рукава вверх,4" вывбрачиВая наружу его нижнюю асть.Кольца, освобождаясь, падают вниз, а ру кав заполняется ионитам. Регулируя скорость подачи жидкой и твердой фаз, устанавливают нужное положениесорбционной зоны, контроль за которой ведется с4 ф "помощью пробоотборников 6. Отработанный ионйт 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 вследствиеэластичности 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 зоныпо вйсоте колонны приводит к значительному уменьшению размера установки.Составитель Э. ЯшТехред К, ШуфричТираж 809Государственногоелам изобретений исква, Ж - 35, РаушПатент, г, Ужгоро кона Назаро Корректор Подписное митета СССР открытий ая наб., д. 4ул. Проекти Редактор А, Долннич Заказ 253/3 ЦНИИ по 113035,илиал ПП4 1. Установка для осуществления противо- тока 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,6а 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, 5внутренняя стенка рукава выполнена с диаметром, равным 90 - 95% от наружного диаметра нижнего основания корпуса-доза- тора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Журнал прикладной химии, 1961,34, с. 2669.2. 1 пд. Епр. СЬегп. 1961,53, р. 635 -637.3. Патент США3244561, кл. 127 - 46,1966,4, Цветные металлы, 1974;1, с. 53 -54.