Ионообменная колонна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И) 51)4 В 01 Л 47 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 юл. У 30 М.П.Петро .Агалаков.8)У 3378339 й видетельство СССР115/04, 1976,ли"нийю вер- аен огГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) .1 ИОНООБИЕННАЯ КОЛОННА,включающая вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода с распределителем, эагруэочный бункер дляионита и дренажное устройство вверхней 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 продольногоперемешивания, 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 корпуса2. Колонна по п. 1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что нижний конус снабжен прикрепленной к большему основанию цилиндрической обечайко высота которой составляет О, 1-0,3 ее диаметра.3. Колонна по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что труба для ввода раствора установлена вертикальР но и снабжена эрлифтом для вывода ионита. 4. Колонна по пп. 1-3, о т ч а ю щ а я с .я тем, что вер конус установлен с воэможност тикального перемещения и снаб раничителями.Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для ионообменного извлечения пенных компонентон из растворов, и может найти применение в гидрометаллургии цветных металлов, например при извлечении молибдена из растворов кучного и,подземного ньпцелачивания.Известен аппарат для ионообмена, включающий корпус, заполненный ионо О 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. 2 ОНедостатками этого аппарата является неравномерная подача раствора по сечению колонны; большое гидравлическое сопротивление при,истечении жидкости; повышенный износ ионообменной 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 являет. ся 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 там меньше, а следовательно, снижается и общая сорбционная емкость выгружаемой смолы.Подача технологического раствора н 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 данления при прохождении раствора через перфорацию в результате увеличения гидравлического сопротивления.При зарастании перфорации конуса в патрубке усилится поперечное и продольное перемешинание 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 н 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 н 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 выводаионита.Целесообразно, также верхний конус установить с возможностью вертикального перемещения и снабдить ограничителями.На чертеже изображен общий нидпротивоточной ионообменной колонны.Ионообменная колонка включает всебя вертикальный корпус 1, загру"зочный бункер 2, верхнее дренажноеустройство 3, выполненное в видефильтрущцих кассет, патрубки 4 вывода маточного раствора. Корпус имеетконическое днище 5. Ввод растворапроизводится через трубу 6, нижнийконус 7, верхний конус 8. К нижнему882 4Экспериментально установлено соотношение (и О, 1-0,3) высоты Ьцилиндрической обечайки и ее диаметра (0), при котором обеспечиваетсяудержание гидростатического столбасмолы в колонне при минимальном гид"равлическом сопротивлении слоя смолыв кольцевом пространстве.Большие основания верхнего инижнего конусов относятся так 1:2-4,т. е. диаметр верхнего конуса в2-4 раза меньше диаметра нижнего конуса. При таком соотношении диаметров часть потока обрабатываемогораствора направляется непосредственнов центральную часть колонны в пространство между конусами 7 и 8. Верхний конус 8 выполнен с возможностьювертикального перемещения, Что позволяет изменять сеченич между конусами и таким образом регулироватьрасход раствора, подаваемого в центральную часть, Оптимальное расстояние между конусами 7 и 8 поддерживается с помощью ограничителей, закреп"ленных на верхнем конусе 8, для удобства обслуживания диаметр верхнегоконуса выполнен меньше диаметра горловины бункера, что позволяет извлекать его иэ колонны и изменять принеобходимости длину ограничителей.Ограничители хода выполняются так,что конусы 7 и 8 могут как соприкасаться, так и оставаться не соприкасающимися. При соприкасающихся конусахв верхнем конусе 8 выполняются прорези для вывода раствора из пространства между конусами в колонну. Работа колонны осуществляется вдва цикла: фильтрация раствора черезслой ионообменной смолы, выгрузка10и загрузка ионита в колонну. 3 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 /мч, При скорости 12 - 15 м/мч обеспечивается уплотнение слоя смолы в кольце, в результате 1 Фчего возрастает гидравлическое сопротивление для прохождения раствора, З 0 и большая часть обрабатываемого раствора поступает в колонну из пространства между разновеликими, соосно установленными усеченными ко-. нусами 7 и 8. Таким образом, раствор 35 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, ираствор 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, который удерживает столб смолы в колонне при объемной .скорости фильтрации не менее 6 мз/мф ч. При отсутствии обечайки имеет место перемешиваниенижних 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,027882 ректор М.Максимишинец Редактор О.Юрко ехред А,Бабинец Тираж 541 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушЗаказ 5764 Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,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 реакционной 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 й конуса = 0,9 П.колонны обеспечивается удержание слоя смолы в колонне при Ы = 12-15 м/мч вкольцевом пространстве. При меньшемсоотношении пропорционально увеличивается скорость, необходимая дляудержания слоя смолы в колонне.Оптимальное соотношение по результатам испытаний, при которомобеспечиваются небольшие скорости 10 для удержания смолы в колонне придостаточно быстрой выгрузке смолы,составляет й = 0,6:0,9 Р.Использование такой колонны позволяет реализовать преимущества 15 фильтрации через зажатый слой в противоточном режиме, при этом полностью исключается продольное перемешивание даже при небольших объемныхскоростях фильтрации, что весьма важ но в аппаратах регенерации, промывки, конверсии, работающих, как правило, при небольших скоростях фильтрации.