ИОНООБМЕННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2024 года по МПК B01D24/04 B01D24/46 C02F1/42 

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена.

Известна ионообменная установка, содержащая ионообменный фильтр, безнапорную колонну и трубы, соединяющие данные аппараты, внутри ионообменного фильтра установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, расположены на стадии сорбции сверху вниз слой частиц инертного материала с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, слой частиц ионита с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды, и слой псевдоожиженного ионита, расположены на стадии регенерации сверху вниз слой частиц инертного материала, свободный объем и слой частиц ионита, расположены на стадиях отмывки и взрыхления сверху вниз слой частиц инертного материала, свободный объем, большего размера, чем на стадии регенерации, и слой частиц ионита, часть которого перемещена по трубе в безнапорную колонну и находится в ней в псевдоожиженном состоянии [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛи принт, 2004. С. 125-127].

Недостатком известной ионообменной установки является то, что в ионообменном фильтре невозможно проводить процесс во взвешенном слое ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, например, с ионитами на основе целлюлозы (модифицированными древесными опилками, хлопковой целлюлозой и др.),поскольку частицы ионита всплывают вверх аппарата, образуя неподвижный плотный слой.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является ионообменный аппарат со взвешенным слоем ионита, корпус которого выполнен конической формы с расширяющимся кверху сечением, при этом ионообменный аппарат содержит перераспределительные решетки, распределительную тарелку, распределительное устройство, штуцера для ввода исходной воды, вывода очищенной воды и выгрузки ионита [Иониты в химической технологии / Под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романкова. - Л.: Химия, 1982. - с. 259].

Недостатком прототипа является то, что в ионообменном аппарате невозможно проводить процесс во взвешенном слое ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, например, с ионитами на основе целлюлозы (модифицированными древесными опилками, хлопковой целлюлозой и др.), поскольку частицы ионита всплывают вверх аппарата, образуя неподвижный плотный слой, а также на стадии регенерации ионита имеет место повышенный расход регенерационного раствора, поскольку он занимает свободный объем между частицами ионита и объем внутри аппарата, не заполненным ионитом.

Техническим результатом изобретения является возможность проводить процесс ионного обмена во взвешенном слое ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, например, с ионитами на основе целлюлозы (модифицированными древесными опилками, хлопковой целлюлозой и др.), и уменьшить расход регенерационного раствора.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменной установке, содержащей ионообменный аппарат для очистки воды со взвешенным слоем ионита, корпус которого выполнен конической формы, штуцера для ввода исходной воды и вывода очищенной воды согласно изобретению конический корпус ионообменного аппарата для очистки воды выполнен с сужающимся кверху сечением, в нижней части которого установлены две перфорированные решетки, между которыми расположен слой частиц инертного материала, и коническое днище с трубой для вывода из аппарата очищенной воды, а верхней его части - коническая крышка, водораспределительная решетка, штуцер для ввода исходной воды и переточная труба с запорным устройством, к которому присоединен аппарат для регенерации и отмывки ионита, выполненный цилиндрической формы, в верхней части которого установлены дренажно-распределительное устройство, эллиптическая крышка со штуцером для ввода в аппарат регенерационного раствора и промывочной воды, а в нижней его части - коническое дренажно-распределительное устройство, коническое днище со штуцерами для вывода из аппарата отработанного регенерационного раствора и отработанной промывочной воды.

Технический результат достигается за счет создания в ионообменном аппарате для очистки воды взвешенного слоя ионита и перемещения ионита с помощью трубы в аппарат для регенерации и отмывки ионита.

На фиг. 1 изображена ионообменная установка в исходном состоянии. На фиг. 2изображена ионообменная установка для стадии очистки воды. На фиг. 3 изображена ионообменная установка для стадий регенерации и отмывки ионита.

Ионообменная установка (фиг. 1) состоит из ионообменного аппарата 1 для очистки воды с коническим корпусом с сужающимся кверху сечением, в нижней части которого установлены две перфорированные решетки 2 и 3, между которыми расположен слой частиц инертного материала 4, и коническое днище5 с трубой6 для вывода из аппарата очищенной воды, а верхней его части - коническая крышка 7, водораспределительная решетка8, штуцер 9 для ввода исходной воды и переточная труба 10 с запорным устройством11, к которому присоединен аппарат 12 для регенерации и отмывки ионита, выполненный цилиндрической формы, в верхней части которого установлены дренажно-распределительное устройство 13, эллиптическая крышка 14 со штуцером 15 для ввода в аппарат регенерационного раствора и промывочной воды, а в нижней его части - коническое дренажно-распределительное устройство 16, коническое днище 17 со штуцерами 18и 19для вывода из аппарата отработанного регенерационного раствора и отработанной промывочной воды.

В исходном состоянии в верхней части ионообменного аппарата 1 для очистки воды (фиг. 1) расположен неподвижный плотный слой ионита 20, прижатый к водораспределительной решетке 8. Для стадии очистки воды в верхней части ионообменного аппарата 1 (фиг. 2) под водораспределительной решеткой 8 расположен взвешенный слой ионита 21. Для стадии регенерации и отмывки ионита внутри аппарата 12 (фиг. 3) расположен неподвижный плотный слой ионита 22.

Ионообменная установка работает следующим образом.

Полный цикл работы ионообменной установки складывается из следующих стадий: 1) очистка воды; 2) регенерация ионита; 3) отмывка ионита.

Перед началом работы в ионообменный аппарат1 для очистки воды помещают ионит с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и заливают в аппарат 1 через штуцер 9 воду. Ионит всплывает вверх аппарата 1, образуя неподвижный плотный слой частиц ионита 21 (фиг. 1). Для стадии очистки воды исходная вода поступает в аппарат 1 (фиг. 2) через штуцер 9, последовательно проходит сквозь водораспределительную решетку 8, взвешенный слой частиц ионита 21,где очищается от ионов целевого компонента, слой частиц инертного материала 4, расположенный между перфорированными решетками 2 и 3, который задерживает частицы ионита, и затем очищенная вода выводится из аппарата 1через трубку 6. После насыщения ионита целевым компонентом запорное устройство 11открывают, трубку 6 закрывают, и суспензия ионит-вода поступает из аппарата 1 по переточной трубе 10 в аппарат 12, где частицы ионита заполняют все свободное пространство, образуя неподвижный плотный слой 22 (фиг. 3). Поступающая в аппарат 12 вода выводится из данного аппарата через дренажно-распределительное устройство 13 и штуцер 15. После удаления из аппарата 1 ионита запорное устройство 11 закрывают. Для стадии регенерации ионита регенерационный раствор поступает в аппарат 12(фиг. 3) через штуцер 15, проходит последовательно дренажно-распределительное устройство 13, неподвижный слой частиц ионита 22, регенерирует его, и отработанный регенерационный раствор выводится из аппарата 12с помощью конического дренажно-распределительного устройства16 через штуцера18 и 19. Для стадии отмывки ионита от остатков регенерационного раствора промывочная вода поступает в аппарат 12 (фиг. 3) через штуцер 15, проходит последовательно дренажно-распределительное устройство 13, неподвижный слой частиц ионита 22, отмывает его от остатков регенерационного раствора, и отработанная промывочная вода выводится из аппарата 12 с помощью конического дренажно-распределительного устройства 16 через штуцера 18 и 19. После завершения стадии отмывки ионита запорное устройство 11 открывают, штуцера 18 и 19закрывают,и суспензия ионит-вода поступает через запорное устройство 11 по переточной трубе 10 в аппарат 1, где частицы ионита образуют неподвижный плотный слой 20 (фиг. 1), а вода выводится из аппарата 1 через водораспределительную решетку 8 и штуцер 9. После удаления ионита из аппарата 12 подачу промывочной воды через штуцер 15 прекращают и запорное устройство 11 закрывают. Аппарат 1 принимает исходное положение (фиг. 1). Затем цикл повторяется.

Предлагаемая ионообменная установка позволяет очищать воду во взвешенном слое ионита, плотность которого меньше, чем плотность очищаемой воды, и уменьшить расход регенерационного раствора, поскольку он находится только в свободном объеме между частицами ионита.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Описан ионообменный аппарат с коническим корпусом, выполненным с сужающимся кверху сечением, в нижней части которого установлены две перфорированные решетки, между которыми расположен слой частиц инертного материала, и коническое днище с трубой для вывода из аппарата очищенной воды. Верхняя часть корпуса имеет коническую крышку, водораспределительную решетку, штуцер для ввода исходной воды и переточную трубу с запорным устройством, к которому присоединен аппарат для регенерации и отмывки ионита, выполненный цилиндрической формы, в верхней части которого установлены дренажно-распределительное устройство, эллиптическая крышка со штуцером для ввода в аппарат регенерационного раствора и промывочной воды, а в нижней его части - коническое дренажно-распределительное устройство, коническое днище со штуцерами для вывода из аппарата отработанного регенерационного раствора и отработанной промывочной воды. Техническим результатом изобретения является проведение процесса ионного обмена во взвешенном слое ионита и уменьшение расхода регенерационного раствора. 3 ил.

Ионообменная установка, содержащая ионообменный аппарат для очистки воды со взвешенным слоем ионита, корпус которого выполнен конической формы, штуцера для ввода исходной воды и вывода очищенной воды, отличающаяся тем, что конический корпус ионообменного аппарата для очистки воды выполнен с сужающимся кверху сечением, в нижней части которого установлены две перфорированные решетки, между которыми расположен слой частиц инертного материала, и коническое днище с трубой для вывода из аппарата очищенной воды, а в верхней его части - коническая крышка, водораспределительная решетка, штуцер для ввода исходной воды и переточная труба с запорным устройством, к которому присоединен аппарат для регенерации и отмывки ионита, выполненный цилиндрической формы, в верхней части которого установлены дренажно-распределительное устройство, эллиптическая крышка со штуцером для ввода в аппарат регенерационного раствора и промывочной воды, а в нижней его части - коническое дренажно-распределительное устройство, коническое днище со штуцерами для вывода из аппарата отработанного регенерационного раствора и отработанной промывочной воды.