ИОНООБМЕННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2023 года по МПК B01D24/02 B01D24/46 B01J47/02 

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена.

Известен ионообменный фильтр с неподвижным слоем ионита, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора и промывочной воды, штуцера для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды. Полный цикл аппарата складывается из следующих стадий: 1) очистка воды, 2) регенерация ионита, 3) отмывка ионита от регенерационного раствора, 4) взрыхление ионита с целью отмывки его от механических примесей [Иониты в химической технологии / Под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романкова. - Л.: Химия, 1982. - 416 с.].

Недостатком известного аппарата является то, что в нем невозможно использовать ионообменные материалы, например, на основе целлюлозы (модифицированные древесные опилки, хлопковую целлюлозу и др.), плотность которых меньше, чем плотность очищаемой воды, поскольку они не образуют внутри аппарата плотный неподвижный слой, а всплывают вверх аппарата.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является ионообменная установка, содержащая ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, трубу с запорным устройством, соединенную с ионообменным фильтром, емкость, в верхней части которой расположен штуцер для подвода и отвода воздуха, выполненную с возможностью приема по трубе части инертного материала с водой для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала [Патент 2768624 РФ, МПК B01D 24/02, B01D 24/46, B01J 47/02 / Ионообменная установка / Натареев С.В., Соколов А.А..; заявитель патента ФГБОУВО «Ивановский государственный химико-технологический университет» - №2021111039; заявл. 20.04.01; опубл. 24.03.22; бюл. №9].

Недостатком известной ионообменной установки является то, что для стадии взрыхления не происходит отмывка слоя частиц инертного материала от механических примесей.

Техническим результатом изобретения является возможность отмывки частиц инертного материала от механических примесей для стадии взрыхления.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменной установке, содержащей ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, запорное устройство, емкость, выполненную с возможностью приема инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита и свободный объем, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита, согласно изобретению, внутри емкости расположены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства для обеспечения для стадии взрыхления псевдоожиженного слоя частиц инертного материала.

Технический результат достигается за счет создания в емкости псевдоожиженного слоя частиц инертного материала для удаления из этого слоя механических примесей.

На фиг. 1 изображена ионообменная установка для стадий очистки воды, регенерации и отмывки, на фиг. 2 - ионообменная установка для стадии прекращения подачи воды в установку, на фиг. 3 - ионообменная установка для стадии взрыхления, на фиг. 4 - нижнее дренажно-распределительное устройство.

Ионообменная установка состоит из ионообменного фильтра 1, запорного устройства 2 и емкости 3. Внутри ионообменного фильтра 1 установлены верхнее 4 и нижнее 5 (фиг. 4) дренажно-распределительные устройства. Внутри емкости 3 установлены верхнее 6 и нижнее 7 дренажно-распределительные устройства. Для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра 1 неподвижный слой частиц ионита 8 и слой частиц инертного материала 9 (фиг. 1). Для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра 1 неподвижный слой частиц ионита 8 и свободный объем 10, и расположены сверху вниз по высоте емкости 3 свободный объем 11 и слой частиц инертного материала 9 (фиг. 2). Для стадии взрыхления расположены внутри ионообменного фильтра 1 слой псевдоожиженного ионита 12 и внутри емкости 3 слой псевдоожиженных частиц инертного материала 13 (фиг. 3).

Ионообменная установка работает следующим образом.

Полный цикл работы ионообменной установки складывается из следующих стадий: 1) очистка воды, 2) регенерация ионита, 3) отмывка ионита, 4) взрыхление ионита. Перед началом работы в ионообменный фильтр 1 помещают ионит с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, инертный материал в форме сферических частиц с плотность, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, и заливают в аппарат воду. Ионит всплывает вверх ионообменного фильтра 1, а инертный материал опускается вниз. Для стадии очистки воды (фиг. 1) исходная воды поступает в ионообменный фильтр 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 5 (фиг. 4), проходит сквозь слой частиц инертного материала 9, неподвижный слой частиц ионита 8, где очищается от ионов целевого компонента, а затем выводится из ионообменного фильтра 1 через верхнее дренажно-распределительное устройство 4. Для стадии регенерации регенерационный раствор поступает в ионообменный фильтр 1 через верхнее дренажно-распределительное устройство 4, проходит сквозь неподвижный слой частиц ионита 8, регенерирует его, а затем проходит через слой частиц инертного материала 9 и выводится из фильтра 1 с помощью нижнего дренажно-распределительного устройства 5. Для стадии отмывки очищенная вода поступает в ионообменный фильтр 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 5, проходит сквозь слой частиц инертного материала 9, неподвижный слой частиц ионита 8, отмывает ионит от остатков регенерационного раствора, а затем выводится из ионообменного фильтра 1 через верхнее дренажно-распределительное устройство 4. Для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку (фиг. 2) открывают запорное устройство 2, и суспензия инертный материал-вода самотеком переходит из ионообменного фильтра 1 через запорное устройство 2 в емкость 3. В нижней части ионообменного фильтра 1 образуется свободный объем 10. В нижней части емкости 3 образуется неподвижный слой частиц инертного материала 9, а над ним свободный объем 11. Для стадии взрыхления (фиг. 3) запорное устройство 2 закрыто. При этом очищенная вода поступает в ионообменный фильтр 1 через верхнее дренажно-распределительное устройство 4, проходит сквозь слой псевдоожиженного ионита 12, отмывает его от механических примесей и удаляется из ионообменного фильтра 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 5. Очищенная вода поступает в емкость 3 через нижнее дренажно-распределительное устройство 7, проходит сквозь слой псевдоожиженных частиц инертного материала 13, отмывает его от механических примесей и удаляется из емкости 3 через верхнее дренажно-распределительное устройство 6. После отмывки ионита и частиц инертного материала от механических примесей открывают запорное устройство 2, прекращают в ионообменном фильтре 1 подачу и отбор очищаемой воды соответственно через верхнее 4 и нижнее 5 дренажно-распределительные устройства, переводят верхнее дренажно-распределительное устройство 4 в положение с возможностью отбора воды из ионообменного фильтра 1, прекращают в емкости 3 отбор очищаемой воды через верхнее дренажно-распределительное устройство 6 и увеличивают в емкость 3 объемный расход очищаемой воды, подаваемой с помощью нижнего дренажно-распределительного устройства 7. При этом скорость движения очищаемой воды в емкости 3 возрастает, что приводит к массовому уносу частиц инертного материала из емкости 3 потоком воды через запорное устройство 2 в ионообменный фильтр 1, где в верхней его части расположен неподвижный слой частиц ионита 8, а в нижней его части образуется неподвижный слой частиц инертного материала 9. Очищенная вода удаляется из ионообменного фильтра 1 с помощью верхнего дренажно-распределительного устройства 4. После перехода частиц инертного материала из емкости 3 в ионообменный фильтр 1 запорное устройство 2 закрывают и цикл повторяется.

Предлагаемая ионообменная установка позволяет отмывать в емкости частицы инертного материала от механических примесей для стадии взрыхления.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Ионообменная установка содержит ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, запорное устройство, емкость, выполненную с возможностью приема инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита и свободный объем, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита. Внутри емкости расположены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства для обеспечения для стадии взрыхления псевдоожиженного слоя частиц инертного материала. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности удаления из псевдоожиженного слоя частиц инертного материала механических примесей. 4 ил.

Ионообменная установка, содержащая ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, запорное устройство, емкость, выполненную с возможностью приема инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита и свободный объем, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита, отличающаяся тем, что внутри емкости расположены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства для обеспечения для стадии взрыхления псевдоожиженного слоя частиц инертного материала.