УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ЗЕРНИСТОГО ИОНООБМЕННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК B01J47/02 

Изобретение относится к арматурному оформлению массообменных колонных аппаратов для гетерофазных систем и предназначено для использования его в химической, энергетической, а также других отраслях промышленности, при осуществлении процессов ионообменной очистки (или концентрирования) растворов электролитов.

Для контактирования ионообменного зернистого (гранулированного) материала с растворами электролитов в сорбционных процессах применяются сорбционные аппараты колонного типа. При осуществлении перегрузки порции ионита из одного аппарата в другой, необходимой для осуществления процесса в квази-непрерывных условиях, возникает необходимость в применении эффективной запорной аппаратуры для герметичного отключения потока ионита в его трубопроводе. Запорная аппаратура для выключения (включения) участков трубопровода ионита функционирует по принципу изменения площади проходного сечения отверстия.

Известно устройство, в котором в качестве управляющего расходом ионита и транспортной жидкости, сопровождающей ионит при его перемещении, используется шаровой клапан, работающий по принципу шарового крана, где ось подвижного тела вращения расположена перпендикулярно оси трубопровода. Недостатком такой конструкции является необходимость регулирования зазора между подвижной деталью крана и его корпусом, что в условиях жесткой конструкции аппарата является трудноосуществимым. Дополнительным недостатком такой конструкции является наличие механического привода подвижной части клапана и значительные геометрические размеры самого клапана, что затрудняет его монтаж и обслуживание. Применение же устройства с меньшим условным диаметром снижает производительность сорбционного аппарата по очищаемому раствору, величина которого обратно пропорциональна времени на перемещение ионита из одной колонны в другую.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является запорное устройство, представляющее собой запоpное приспособление в виде пирамиды. Аппарат колонного типа имеет две камеры, соединенные между собой патрубком квадратного сечения с резиновым пологом. Подвижная часть клапана имеет форму четырехгранной пирамиды, причем основание ее больше, чем сечение квадратного патрубка. При перегрузкe ионита из одной камеры в другую ионит под действием собственной силы тяжести нажимает на пирамиду, перемещает ее вниз и перетекает в нижнюю камеру аппарата. В рабочем цикле под действием давления в нижней камере пирамида передвигается вверх, прижимается к резиновым пологам, тем самым прекращая операцию перегрузки ионита в нижнюю камеру.

Данная конструкция не обеспечивает достаточную герметичность между камерами аппарата из-за попадания в пространство между резиновыми пологами и гранями пирамиды зерен ионита. Наличие резиновых пластин, работающих в агрессивной среде, не обеспечивает достаточную долговечность устройства. Недостатком устройства является и необходимость создания под пирамидальным клапаном избыточного давления, гораздо большего, чем над этим клапаном. Указанное приводит к еще большей величине этого давления в самом низу нижней части аппарата в месте ввода в аппарат очищаемого раствора.

Технической задачей изобретения является достижение необходимой герметичности между камерами аппарата и управления и обслуживания. Это достигается тем, что в устройстве для перегрузки зернистого ионообменного материала, выполненного в виде клапана с поршнем, корпус клапана имеет форму цилиндра со сквозными отверстиями и гидропривод, а поршень имеет распределительное устройство.

На чертеже изображен общий вид устройства для перегрузки зернистого ионообменного материала.

Устройство представляет из себя, расположенный между камерой 1 и корпусом 2 аппарата клапан, снабженный гидроприводом 3. В корпусе 4 перемещается поршень 5. Цилиндрический корпус 4 клапана имеет сквозные отверстия 6, равномеpно расположенные по окружности корпуса. Давление, необходимое для перемещения поршня 5, обеспечивает насос 7, запитанный из емкости корпуса 2. Поршень 5 снабжен распределительным устройством 8, имеющим центральное отверстие по оси поршня 5 и несколько отверстий в верхней его части расположенных перпендикулярно центральному. При осуществлении перегрузки ионита из камеры 1 в нижнюю камеру корпуса 2 ионообменной колонны, открывается клапан 9 и раствор из пространства под поршнем 5 перетекает в наддренажное пространство корпуса 2, поршень 5 перемещается в нижнее положение, открывая сквозные отверстия 6 цилиндра 4 клапана, и зернистый ионообменный материал из верхней камеры 1 через сквозные отверстия перемещается в нижнюю. При прекращении операции перегрузки необходимо поршень 5 вернуть в верхнее положение до упора в седло 10 цилиндра, для чего клапан 9 закрывается, а насос 7 нагнетает раствор в пространство под поршнем 5. Для поддержания герметичности между верхней и нижней камерами аппарата в поршне 5 предусмотрено распределительное устройство 8, которое при включенном насосе 7 перемещает раствор под давлением в зону между корпусом 4 и поршнем 5, препятствуя таким образом смешению растворов в различных камерах аппарата.

Расход раствора на управление клапаном незначительный и не сказывается на технологических параметрах аппарата. Размещение заявляемого устройства в промышленных сорбционных аппаратах позволит существенно улучшить условия эксплуатации последних и стабилизировать качество очищаемого раствора (воды).

Применение: устройство для перегрузки зернистого ионообменного материала относится к арматурному оформлению массообменных колонных аппаратов для гетерофазных систем и предназначено для использования его в химической, энергетической, а также других отраслях промышленности при осуществлении процессов ионообменной очистки (или концентрирования) растворов электролитов. Сущность изобретения: за счет применения цилиндрического поршня с дренажом, расположенного между камерами сорбционной колонны, заполненными сорбентом и служащими для осуществления различных операций ионного обмена (сорбция, регенерация, отмывка), устройство позволяет повысить производительность ионообменных аппаратов при осуществлении операции перегрузки ионита, обеспечить герметичность между камерами колонны и упростить управление и обслуживание клапана. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ЗЕРНИСТОГО ИОНООБМЕННОГО МАТЕРИАЛА, выполненное в виде клапана с поршнем, отличающееся тем, что корпус клапана выполнен в виде цилиндра со сквозными отверстиями и гидроприводом, а поршень имеет распределительное устройство.