ИОНООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01J47/02 

Изобретение относится к технике очистке жидкостей, например ионным обменом, может быть использовано в химической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен ионообменный аппарат [1] состоящий из батареи колонн, заполненных ионитом, причем ионообменные колонны установлены в сквозных отверстиях верхнего и нижнего колец, связанных между собой осью вращения и размещенных между верхней и нижней неподвижными плитами со сквозными отверстиями для подачи и отбора различных жидкостей.

Аппарат снабжен кольцами, вращающимися непрерывно или скачкообразно, со сквозными отверстиями для установки колонн, а также неподвижными плитами с отверстиями для подачи в колонны различных жидкостей и отбора их из колонн. При вращении верхней и нижней подвижных плит со вставленными в их сквозные отверстия колоннами, заполненными ионитом, торцы колонн последовательно совмещаются со сквозными отверстиями верхней и нижней неподвижных плит. При этом различные жидкости через отверстия одной из неподвижных плит подводится к колоннам, а через отверстия другой отводятся.

Недостатком известного устройства является его достаточно низкая удельная производительность, сложность аппаратурного оформления.

Известно и взято в качестве прототипа [2] устройство для адсорбционной очистки жидкостей и газов от примесей, включающее корпус, внутреннюю и внешнюю цилиндрические решетки с расположенным между ними поглотителем, верхнее и нижнее днища с патрубками для ввода и вывода очищаемой среды, причем внешняя цилиндрическая решетка выполнена съемной и снабжена в нижней части фланцем, соединяющим ее с корпусом и нижним днищем, а в средней демпфером, выполненным в виде звездообразной пружины, расположенной с наружной стороны внешней цилиндрической решетки, а верхнее днище выполнено с концентрическими пазами, соединяющими его с внешней и внутренней цилиндрическими решетками, причем внешняя цилиндрическая решетка выполнена высотой, меньшей высоты внутренней цилиндрической решетки.

Жидкость (или газ) подается через входной патрубок, проходя через слой зернистого поглотителя, очищается от примесей и выходит из устройства через патрубок выхода.

Недостатком известного устройства является его достаточно низкая удельная производительность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение удельной производительности.

Поставленная цель достигается тем, что известный ионообменный аппарат, содержащий корпус со съемными днищем и крышкой, к которым присоединены соответственно подводящий и отводящий патрубки, установленный по оси корпуса распределитель в виде перфорированного цилиндра, коаксиально установленную с внешней стороны последовательно перфорированную цилиндрическую перегородку и гранулированную ионообменную загрузку, размещенную в кольцевом пространстве между распределителем и перегородкой, снабжен жестко прикрепленным к верхнему торцу перфорированной перегородки диском из водонепроницаемого материала, расположенным на расстоянии от крышки, и средством для последовательного соединения корпусов в колонну, выполненных в виде уплотнительных колец и рамы с запорным устройством, при этом распределитель жестко прикреплен к днищу и соотношение объемов распределителя и кольцевого пространства выполнено составляющим 0,01-0,5.

Отличие предлагаемого аппарата от прототипа заключается: 1) в компоновке съемных секций, заполненных ионитом, и составленных вертикально друг на друге и стянутых запорным устройством, установленным на раме; 2) во внутреннем устройстве съемных секций, выполненных из следующих элементов: корпус со смотровым окном, распределитель со сплошным основанием и перфорированными стенками, элемент по форме обратного стакана со сплошным дном и перфорированными стенками, закрепляемыми на сплошном основании распределителя, фиксируемый уплотнительным кольцом; 3) в соотношении объема распределителя к объему обратного стакана, равном 0,01-0,5.

Применение вертикальной компоновки съемных секций (друг на друге) позволяет значительно облегчить монтажно-демонтажные работы, снизить занимаемую производственную площадь, следовательно, увеличить производительность.

Применение рамы с запорным устройством и уплотнительными кольцами позволяет упростить монтажно-демонтажные работы, обеспечить надежное соединение съемных секций и, в сочетании с другими элементами, увеличить удельную производительность.

Применение смотрового окна на корпусе съемных секций позволяет осуществить достаточно простой контроль за работой аппарата, что облегчает совместно с другими элементами обслуживание аппарата.

Применение до 5 съемных секций позволяет одновременно решать несколько технологических задач (селективное извлечение из протекающей жидкости различных катионов и анионов примесей).

В результате патентно-информационного поиска не выявлены технические решения, в которых бы использовались в одной конструкции все указанные выше общие и отличительные признаки по их прямому или аналогичному назначению и достигаемому эффекту. Поэтому предлагаемый аппарат соответствует критериям "новизна" и "cущественные отличия".

На фиг. 1 изображена компоновка предлагаемого аппарата; на фиг. 2 вертикальный разрез одной из съемных секций.

Предлагаемый аппарат содержит раму 1, на которую крепятся одна на другую съемные секции 2, по мере насыщения ионитом сменяемые на новые. Для временного и жесткого закрепления секций между собой и рамой 1 аппарат снабжен запорным устройством 3, а для герметичности уплотнительными кольцами 4. Для контроля состояния насыщения каждая секция снабжена смотровым окном 5.

Каждая съемная секция содержит корпус 6, внутри которого установлен элемент в форме обратного стакана 7, имеющего сплошное дно 8 и перфорированные стенки 9, в него установлен распределитель 10, имеющий сплошное основание 11, перфорированные стенки 12. Пространство между дном 8 и стенками 9 обратного стакана 7 и основанием 11 распределителя 10 заполнено ионитом 13. Причем обратный стакан 7 закреплен на основании 11 распределителя 10, а последнее фиксируется уплотнительным кольцом 4.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом (один из вариантов технологии).

Рабочую жидкость подают в съемную секцию первую по ходу снизу вверх по распределителю, внутрь через перфорированные стенки последнего, пропускают через ионит, где улавливают ионы примесей, далее продавливают через перфорированные стенки обратного стакана в зазор между последними и корпусом секции, а затем в следующую по ходу съемную секцию и далее выводят из аппарата.

По насыщении ионита по улавливаемым ионам, соответствующую съемную секцию вынимают из аппарата, расслабив запорное устройство, и вводят на ее место новую или последующую секции. Насыщенный ионит подвергают регенерации в другом аппарате и далее возвращают в основной процесс.

В случае замены или заполнения съемной секции новой порцией ионита предусмотрена следующая последовательность.

Съемную секцию переворачивают, отделяют уплотнительное кольцо, вынимают распределитель, высыпают (или насыпают) ионит, вводят распределитель, соединяют его сплошное основание с уплотнительным кольцом, переворачивают секцию и вводят ее в аппарат.

Таким образом, предлагаемый аппарат по сравнению с описанным в прототипе и при его использовании в технологическом процессе позволяет максимально использовать объем каждой съемной секции, сэкономить занимаемую полезную производственную площадь, облегчить монтажно-демонтажные работы и, следовательно, повысить удельную производительность при одновременном повышении степени очистки жидкости.

Сущность изобретения: ионообменный аппарат состоит из корпуса со съемными днищем и крышкой, установленного по оси корпуса распределителя в виде перфорированного цилиндра, жестко прикрепленного к днищу, коаксиально установленной с внешней стороны последнего перфорированной цилиндрической перегородки, размещенной между ними в кольцевом пространстве гранулированной загрузки, расположенного на расстоянии от крышки водонепроницаемого диска и средства для последовательного соединения корпусов в колонну в виде уплотнительных колец и рамы с запорным устройством, при этом соотношение объемов распределителя и кольцевого пространства выполнено составляющим 0,01-0,5. 2 ил.

ИОНООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус со съемными днищем и крышкой, к которым присоединены соответственно подводящий и отводящий патрубки, установленный по оси корпуса распределитель в виде перфорированного цилиндра, коаксиально установленную с внешней стороны последнего перфорированную цилиндрическую перегородку и гранулированную ионообменную загрузку, размещенную в кольцевом пространстве между распределителем и перегородкой, отличающийся тем, что он снабжен жестко прикрепленным к верхнему торцу перфорированной перегородки диском из водонепроницаемого материала, расположенным на расстоянии от крышки, и средством для последовательного соединения корпусов, выполненным в виде уплотнительных колец и рамы с запорным устройством, при этом распределитель жестко прикреплен к днищу и отношение объемов распределителя и кольцевого пространства составляет 0,01 0,5.