ИОНООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК B01J47/02 G21F9/12 

Изобретение относится к оборудованию для проведения ионообменных процессов и может быть использовано в химикометаллургическом и радиохимическом производствах при переработке ядерноопасных материалов.

Известно устройство [Авторское свидетельство СССР N 789127, M. кл³ B 01 D 15/04, B 01 J 47/02, 1980] для противоточного контактирования твердого зернистого ионообменного материала с раствором, включающее цилиндрический корпус с крышкой, в которой установлены дренажные кассеты с зернистым наполнителем. В нижней части корпуса размещены цилиндрические перегородки и кольцеобразные воронки. Устройство снабжено патрубками ввода и вывода контактирующих фаз. Корпус аппарата заполнен ионообменным материалом.

Устройство не может быть использовано в технологии извлечения радиоактивных материалов ядерноопасных материалов.

Известен ионообменный аппарат [Авторское свидетельство СССР N 695674, M. кл², B 01 D 15/04, B 01 J 1/06, 1979, прототип], включающий корпус с кольцевым днищем, образованный коаксиально расположенными обечайками, между которыми размещена ионообменная смола.

В верхней и нижней частях корпуса установлены перегородки, в которых закреплены дренажные патроны. В центральной части аппарата установлен стабилизатор, соединенный с фланцем внутренней обечайки. Аппарат снабжен крышкой, жестко соединенной с корпусом, патрубками ввода и вывода фаз.

Недостатки аппарата заключаются в том, что в нем не предусмотрены средства для обнаружения и удаления из кольцевого зазора раствора, появляющегося в случае нарушения целостности внутренней обечайки, в результате чего аппарат становится ядерноопасным. Жесткое соединение корпуса аппарата с крышкой, днищем и перегородками не позволяет осуществить разборку аппарата для осмотра, проверки работоспособности узлов и их ремонт. Отсутствие контроля целостности дренажных патронов создает условия ядерной опасности в последующем ядерноопасном оборудовании в случае попадания в него ионообменной смолы.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности ионообменного аппарата при работе с коррозионными ядерноопасными материалами.

Поставленная задача решается тем, что ионообменный аппарат, содержащий корпус с кольцевым днищем, образованный коаксиально расположенными обечайками, между которыми размещены ионообменная смола и дренажные патроны, крышку и патрубки для ввода и вывода фаз, снабжен опорой и поглощающей нейтроны вставкой, установленной на раме по оси корпуса с зазором относительно внутренней обечайки, при этом опора размещена в верхнем торце вставки и герметично соединена с внутренней обечайкой. Кроме того аппарат содержит слой металлического порошка, в котором расположены дренажные патроны, и патроны соединены в группы, которые подключены к коллектору для отвода фильтрата через смотровые фонари.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Аппарат содержит корпус 1, образованный коаксиально расположенными наружной обечайкой 2 и внутренней обечайкой 3, кольцевое днище 4, крышку 5. Кольцевое пространство между обечайками 2 и 3 заполнено в верхней части ионообменной смолой 6, а в нижней - зернистым металлосферическим порошком 7, например, из нержавеющей стали марки 06ХH28МДТ с диаметром частиц 0,315 - 0,63 мм и пористостью слоя 0,41. Между крышкой 5 и корпусом 1 размещено устройство с фильтрующей сеткой 8. Кольцевое днище 4 снабжено патрубками 9, в которых закреплены дренажные патроны 10 с патрубками 11 для отвода фильтрата. Для контроля исправности дренажных патронов аппарат содержит смотровые фонари 12, размещенные между патрубками 11 и коллектором 13. Дренажные патроны 10 расположены в слое металлосферического порошка с обеспечением слоя над дренажными патронами, необходимого для более полного улавливания взвесей и смолы. В центральной части аппарата, по его оси, размещена крестообразная вставка 14, поглощающая нейтроны, содержащая металлический кожух 15 с ребрами жесткости 16, используемыми для увеличения жесткости и прочности вставки, а также для монтажа и транспортировки вставки. В кожухе 15 вставки размещены замедлитель и поглотитель нейтронов 17. Вставка 14 установлена на раму 18, содержащую стойки 19, на которые опирается вставка 14 концами крестовины. Верхний торец вставки является опорной поверхностью для опоры 20 аппарата. Вставка установлена с зазором 21 относительно внутренней обечайки 3, которая герметично соединена с опорой 20. Дренажные патроны соединены в группы попарно. Аппарат содержит патрубок 22 для подачи исходного раствора и выдачи десорбирующего раствора, патрубок 23 для выдачи фильтрата и подачи десорбирующего раствора, патрубок 24 для выгрузки смолы и порошка, патрубок 25 для выгрузки смолы.

Аппарат работает следующим образом. Исходный раствор через патрубок 22 поступает в корпус 1, проходит через фильтрующее устройство 8, где улавливается крупная фракция взвесей, и далее направляется через объем ионообменной смолы 6 и слой металлосферического порошка 7, дренажные патроны 10, патрубки 11 для отвода фильтрата, а затем через смотровые фонари 12 в коллектор 13. Металлосферический порошок не участвует в ионообменном процессе, а служит дополнительным фильтром перед дренажными патронами, предотвращая проскок смолы и взвесей в коллектор 13.

Регенерацию дренажных патронов, слоя металлосферического порошка и смолы осуществляют обратным потоком воды, подаваемой в коллектор через патрубок 23. При этом фильтрующее устройство 8 предотвращает унос смолы и частиц металлосферического порошка из аппарата. В случае нарушения целостности внутренней обечайки 3 раствор удаляется через зазор 20, значительно уменьшая время коррозионного контакта раствора с материалом кожуха 15 вставки.

В условиях ядерной опасности и коррозионных сред обеспечивается надежная и безопасная эксплуатация аппарата, сборка, разборка и ремонт узлов за счет размещения опоры на верхнем торце вставки, наличия зазора между обечайкой и вставкой, расположения смотровых фонарей и соединения дренажных патронов в группы, а также для улучшения качества фильтрата за счет дополнительного фильтрующего слоя из металлосферического порошка, в котором расположены дренажные патроны.

Изобретение предназначено для проведения ионообменных процессов. Аппарат содержит корпус с кольцевым днищем, образованный наружной и внутренней обечайками, между которыми размещены ионообменная смола и слой металлосферического порошка, в котором расположены дренажные патроны; по оси аппарата расположена поглощающая нейтроны вставка, установленная на раму; на верхнем торце вставки размещена опора аппарата и герметично соединена с внутренней обечайкой корпуса. Кроме того, дренажные патроны соединены в группы, подключенные к коллектору выдачи фильтрата через смотровые фонари. Изобретение позволяет обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию аппарата, сборку, разборку и ремонт узлов, а также улучшение качества фильтрата, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ионообменный аппарат, содержащий корпус с кольцевым днищем, образованный коаксиально расположенными обечайками, между которыми размещены ионообменная смола и дренажные патроны, крышку и патрубки для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что он снабжен опорой и поглощающей нейтроны вставкой, установленной на раме по оси корпуса с зазором относительно внутренней обечайки, при этом опора размещена на верхнем торце вставки и герметично соединена с внутренней обечайкой. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он содержит слой металлосферического порошка, в котором расположены дренажные патроны. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дренажные патроны соединены в группы, которые подключены к коллектору для отвода фильтрата через смотровые фонари.