Способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре и устройство для его осуществления

ССЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН З 511 В 01 Л 49/02 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ИОНИТА В ПРОТИВОТОЧНОМ ИОНИТНОМ ФИЛЬТРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превьпиающей скорость движения раствора реагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности способа, отс работанный раствор реагента вводят локальными потоками.2. Устройство для регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным средством, патрубки. для подачи и отвода промывочной воды и раствора реагента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, оно снабжено установленной над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикрепленными к плите под отверстиями. 3, Устройство для регенерации поп. 2. о т л и ч а ю щ е е с я тем,что отверстия в плите имеют круглуюили прямоугольную форму.Устройство для регенерациипо пп. 2 и 3 о т л и ч а ю щ ее с я тем, что отражатели выполненыв вице пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах,5, Устройство для регенерации по пп. 2 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала.Изобретение относится к технике очистки воды и водных растворов от примесей, находящихся в виде ионов, с помощью ионообменных материалов ионитов и может быть использовано во всех ионитных фильтрах, применяющихся в народном хозяйстве.Наиболее экономичным способомудаления из воды растворенных примесей является противоточный способионирования, заключающийся в том,что обрабатываемая вода и растворреагента, вводимый для восстановления ионообменной емкости ионита,подаются в фильтр в противоположныхнаправлениях. Применение противотокапри ионообмене позволяет существенно снизить расход реагентов на регенерацию ионитов и повысить качество фильтрата.Наибольший эффект при использовании противотока достигается тогда,когда слой ионита в фильтре в процессе его регенерации находится в гидравлически зажатом состоянии. Дляэтого в выпускаемых промышленностьюпротивоточных фильтрах над среднимсборно-распределительным устройством,которое осуществляет отвод отработанного раствора реагента, размещается блокирующий слой ионита, предназначенный для предотвращения расширения слоя ионита, расположенногониже среднего сборно-распределительного устройства 1,11,Однако даже при использовании вкачестве ионообменного материаласульфоугля, масса которого в воде выше, чем у синтетических ионитов,например катионита КУ, в 2,5 раза,не обеспечивается надежное зажатиеионита, что в конечном счете приводит к повышенному расходу реагентови получению низкой ионообменной ем 10 кости катионита.Известен способ зажатия слоя ионита, включающий одновременно с вводомраствора реагента в направлении снизу вверх подачу потока воды в направлении сверху вниз 12 1.Однако в этом случае происходитсущественное разбавление отработанного раствора реагента и соответственно увеличение объема перерабаты 2 О ваемых стоков.Известен способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре,включающий взрыхление слоя ионитаи блокирующего слоя промывочной во 2 дой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатиеблокирующего слоя путем ввода в еговерхнюю часть отработанного растворареагента со скоростью, превышающейскорость движения раствора реагента 133,Известно устройство для регенерации противоточного ионитного фильЗ 5 тра, содержащее корпус, верхнее, 3 1111 нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно- распределительным устройством, патрубки для подвода и отвода воды, а также раствора реагента 33.Однако вследствие того, что плотность синтетических ионитов близка к плотности воды (1,1-1,2 г/смЭ), а высота блокирующего слоя меньше высоты слоя ионита, размещенного под средним сборно-распределительным устройством, в 5-10 раэ, для обеспечения надежного гидравлического зажатия блокирующего слоя требуется установка такого насоса, производительность которого превышала бы расход реагента в 3-6 раз. Это приводит к необходимости установки громоздких насосов, высокому расходу электроэнергии и применению крупногабаритных труб и арматуры.Цель изобретения - повышение экономичности и уменьшение расхода электроэнергии и металлоемкости 25 устройства.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, включающему взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раст35 вора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, отработанный раствор реагента вводят локальными потоками.40Кроме того, устройство для регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные45 средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным средством, патрубки для подачи и отвода промывочной воды и раствора реагента, снабжено установленной50 над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикрепленными к плите под отверстиями. При этом отверстия в плите имеют круглую или прямоугольную форму55Отражатели выполнены в вице пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах. Причем плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала,На фиг. 1 представлен фильтр,продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 ф на фиг. 4 - вариант выполнения отбойников в случаепрямоугольных отверстий; на фиг.5то же, при круглых отверстиях вплитах,Устройство состоит из плиты 1,имеющей щели круглой 2 или прямоугольной 3 формы, под которыми установлены отражатели, имеющие такжекруглую 4 или прямоугольную 5 форму.Плита смонтирована над блокирующим:слоем 6, расположенным над среднимсборно-распределительным устройством7, ниже которого размещен слой 8 фильтрующего ионита, Крепление плиты осуществляется к корпусу фильтра 9, имеющего днище 10. Объем 11 над плитой 1 заполнен водой и предусматривается для расширения материала при его взрыхлении, Фильтр снабжен также верхним 12 и нижним 13 сборно- распределительными устройствами.Для ввода исходной воды в фильтр предусмотрена труба 14, для отвода отработанной воды - труба 15. Труба 16 предназначена для ввода воды в блокирующий слой, труба 17 установлена в нижней части фильтра для подачи промывочной воды при взрыхлении всего слоя ионита, Труба 18 установлена для отвода из фильтра загрязненных вод. Труба 19 установленав нижней части фильтра для подачираствора реагента, Трубы 20 и 21связаны с насосом 22 и соединяютсреднее сборно-распределительноеустройство 7 с верхней частью фильтра. Труба 23 предназначена для отвода избытка отработанного раствора реагента из среднего сборно-распределительного устройства 7,П р и м е р. Исходную воду подают по трубе 14, она проходит верхнее сборно-распределительное устройство 12, водяную "подушку" - объем 11, щели в плите 1 и далее с помощью отражателей изменяет направление движения на 90 и в виде локальныхопотоков поступает в блокирующий слой 6. После пропускания через слои 6 и 8 обработанную воду по трубе 15 направляют к потребителю. При появ 1111лении в фильтрате концентрации удаляемого иона вьппе допустимого предела фильтр отключают на регенерацию, Для этого вначале производится взрыхление блокирующего слоя путем подачи по трубе 16 промывочной воды, которая, пройдя среднее сборно-распределительное устройство 7, далее вытесняет часть материала блокирующего слоя 6 через щели 2 в плите 1 10 в пространство над плитой, Воду, содержащую отмытые загрязнения и ионитную мелочь, дренируют по трубе 18, Периодически взрыхлению подвергают весь слой ионита. В этом случае промывочную воду вводят в фильтр по трубе 17. По окончании взрыхления осуществляют регенерацию ионита. При регенерации, например, анионита марки АВв нижнюю часть фильтра по трубе 19 вводят 4%-ный раствор едкого натра, который пропускают снизу вверх (противоточно) при скорости движения раствора 4 м/ч. Отработанный раствор щелочи собирают р средним сборно-распределительным устройством 7 и через трубы 20 и 21 насосом 22 направляют в верхнюю часть фильтра. Скорость движения отработанного раствора щелочи в пространстве над плитой 1 поддерживают на уровне 4 м/ч путем открытия на соответствующую величину задвижки на трубе 23, используемой для удаления избыточного объема отработан 35 ного раствора. Далее отработанный раствор щелочи пропускают через щели в плите 1 и после отражателей вводят локальными потоками в верхнюю часть блокирующего слоя. При использовании в качестве материала блокирующего слоя того же ионита, который используется для ионирования воды, скорость движения локальных потоков отработанного раствора реагента поддерживают на уровне, превьппающем значение скорости движения раствора реагента через слой ионита, расположенных под средним сборно- распределительным устройством в 3- 6 раз. В данном случае, при использовании в качестве материала блокирующего слоя аниопита марки АВ, скорость движения локальных потоков отработанного раствора щелочи поддерживают в пределах 12-24 м/ч. В55 тех случаях, когда в качестве материала блокирующего слоя используют инертньп 1 материал, удельная масса в воде которого в 4-5 раз ниже удельной массы ионита, то скорость движения локальных потоков увеличиваюти ее значение, по экспериментальнымданным, превышает скорость движенияраствора реагента в слое ионита в,12-15 раз.Отмывка ионита от продуктов взаимодействия осуществляется аналогично регенерации с той разницей,что вместо раствора реагента в нижнюю часть фильтра по трубе 17 вводятотмывочную воду. Скорость движенияотмывочной воды в слое ионита увеличивают до 8 м/ч, а локальных потоковв блокирующем слое - до 24-48 м/ч,После окончания отмывки фильтр включают в работу.При обработке воды со скоростью15-60 м/ч происходит уплотнениефильтрующего материала, в результате чего площадь входа локальных потоков воды в блокирующий слой увеличивается и скорость движения воды увхода в слой приближается к скоростиее движения в фильтре над плитой.При регенерации скорость движенияотработанного раствора реагента вфильтре в 5-20 раз меньше, чем приобработке воцы, и составляет 310 м/ч, В этом случае происходитменьшее, но достаточное уплотнениеблокирующего слоя, обеспечивающеенадежное зажатие слоя ионита за счеттого, что скорость движения локальных потоков выше, чем скорость движения регенерационного раствора в3-15 раз,Изменение направления 1 движения воды с помощью отражателей на 90 позволяет осуществить равномерное распределение движущегося потока по сечению фильтра и исключить возможность образования участков с повышенным гидравлическим сопротивлением,При использовании для регенерации ионита 5-10%-ного раствора соляной кислоты плита со щелями и отражателями должна изготавливаться из полимерных материалов, При использовании 2-5%-ного раствора серной кислоты возможно применение нержавеющей стали. Применение углеродистой стали с противокоррозионным покрытием возможно для обоих указанных случаев.Таким образом, введение отработанного реагента в верхнюю частьблокирующего слоя в виде локальныхпотоков, по сравнению с известнымспособом, приводит к образованиюпотоков, используемых для зажатияслоя, с высокими сокростями движения,в результате чего возможно снижение Фиг. Составитель С. КрасносельскаяТехред Ж;Кастелевич Корректор Е. Сирохман актор О. Б Заказ 6376/6 Подписиенного комитета СССРтений и открытий, Раушская наб., д. 4/ ВНИИПИ П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Фил Тираж 532 Государст о делам иэобр Москва, Ж11815 8расхода отработанного раствора реагента в 3-6 раз, и, как следствие, это ведет к повышению экономичности за счет уменьшения производительнос ти насоса, экономии электроэнергии,