Ионообменная колонна Советский патент 1985 года по МПК B01J47/02 

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для ионообменного извлечения f eHHbK компонентов из растворов, и может найти применение в гидрометаллургии цветных металлов, например при извлечении молибдена из растворов кучного и, подземного выщелачивания.

Известен аппарат для ионообмена, включающий корпус, заполненный ионообменным материалом, загрузочный бункер, дренажное устройство, патрубки для ввода и вывода раствора и смолы lj .

В этом аппарате обеспечивается движение раствора снизу вверх через плотный слой ионита и непрерывная или периодическая выгрузка части ионообменной смолы при прекращении подачи раствора.

Недостатками этого аппарата является неравномерная подача раствора по сечению колонны; большое гидравлическое сопротивление при. истечении жидкости; повышенный износ ионообменной смолы в зоне контакта с раствором а также неравномерная выгрузка ионообменной смолы rf3 колонны.

Известна ионообменная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода раствора с распределителем, загрузочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса 2j .

Недостатком этого аппарата является неравномерность выгрузки смолы из колонны из-за нарушения движения слоя. Центральный по сечению аппарата слой смолы, составляющий 0,2-0,3 от диаметра колонны, движется на выгрузку, примерно на 20-25% быстрее слоев, находящихся у стенок корпуса колонны. Поэтому, например, при сорбции из растворов насыщения центрального слоя смолы по ценным компонентам меньше, а следовательно, снижается и общая сорбционная емкость выгружаемой смолы. I

Подача технологического раствора

в этом аппарате осуществляется под усеченный перфорированный конус. Размер перфорации соизмерим с размером гранул ионообменной смолы. Поэтому при работе колонны на реальных технологических растворах перфорация зарастает, что приводит к значительным потерям давления при прохождении раствора через перфорацию в результате увеличения гидравлического сопротивления.

При зарастании перфорации конуса в патрубке усилится поперечное и продольное перемешивание ионита, что приводит к трению частичек смолы друг о друга и о стенки аппарата и измельчению ее. Измельченная смола теряется при последующих технологических операциях, что вызывает, кроме того, унос с нею редкого металла

Наличие распределителя технологического раствора, установленного под центральным отверстием, в значительной мере затрудняет процесс выгрузки ионообменной смолы, что снижает производительность колонны как по раствору, так и по иониту.

Целью изобретения является повышение эффективности работы колонны за счет исключения продольного перемешивания.

Цель достигается тем, что в ионообменной колонне, включакицей вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода раствора с распределителем .загрузочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса, распределитель раствора выполнен в виде верхнего и нижнего соосно установленных на расстоянии друг от друга усеченных конусов, при этом диаметр большего основания нижнего конуса составляет 0,6-0,9 диаметра корпуса.

Целесообразно нижний конус снабдить цилиндрической обечайкой, высота которой составляет 0,1-0,3 ее диаметра.

Целесообразно также трубу для. ввода раствора установить вертикально и снабдить эрлифтом для вывода ионита.

Целесообразно .также верхний конус установить с возможностью вертикального перемещения и снабдить ограничителями.

На чертеже изображен общий вид противоточной ионообменной колонны.

Ионообменная колонна включает в себя вертикальный корпус 1, загрузочный бункер 2, верхнее дренажное устройство 3, выполненное в виде фильтрующих кассет, патрубки 4 вывода маточного раствора. Корпус имеет коническое днище 5. Ввод раствора производится через трубу 6, нижний конус 7, верхний конус 8. К нижнему конусу 7 крепитсй направленная вниз цилиндрическая обечайка 9, а к верх нему конусу крепятся ограничители хода 10. Отработанньй ионит выводит ся эрлифтом 11, Патрубок 12 служит для дренирования колонны. Работа колонны осуществляется в два цикла: фильтрация раствора чере слой ионообменной смолы, выгрузка и загрузка ионита-в колонну. Рабочий цикл - фильтрация раство ра через слой ионообменной смолы в колонне осуществляется с помощью устройства ввода раствора. Раствор через трубу 6 подается в пространст между верхним конусом & и нижним конусом 7. При этом часть потока раствора поступает в конус 7 и через нижнюю кромку цилиндрической обечайки 9 - в кольцевое пространство между обечайкой 9 и Kopnycoi 1 колонны. Скорость фильтрации раст вора в кольце должна быть больше скорости псевдоожижения, т. е. W - 4-15 . При скорости 12 15 обеспечивается уплотнени слоя смолы в кольце, в результате чего возрастает гидравлическое сопротивление для прохождения раствора и большая часть обрабатываемого раствора поступает в колонну из пространства между разновеликими, соосно установленными усеченными ко нусами 7 и 8. Таким образом, раство вытесняется в реакционную зону в ме нее плотный слой, в результате чего резко снижается гидравлическое сопр тивление при истечении раствора, а при дальнейшем увеличении подачи раствора происходит плавное поджати всего слоя смолы в колонне. Смола из кольцевого пространства вытесняется в корпус 1 колонны, и раствор равномерно распределяется по всему сечению колонны. Наличие цилиндриче кой обечайки 9 позволяет стабилизировать поток раствора в кольцевом пространстве и создать в сечении кольца достаточно плотный слой, кот рый удерживает столб смолы в колонн при объемной .скорости фильтрации не менее 6 . При отсутствии обечайки имеет место перемешивание нижних слоев ионита в колонне и не обеспечивается зажатие слоя ионита при малых скоростях фильтрации раст вора. Экспериментально установлено соотношение (п 0,1-0,3) вьюоты h цилиндрической обечайки и ее диаметра (D), при котором обеспечивается удержание гидростатического столба смолы в колонне при минимальном гидравлическом сопротивлении слоя смолы в кольцевом пространстве. Большие основания верхнего и нижнего конусов относятся так 1:2-4, т, е, диаметр верхнего конуса в 2-4 раза меньше диаметра нижнего конуса. При таком соотношении диаметров часть потока обрабатываемого раствора направляется непосредственно в центральную часть колонны в пространство между конусами 7 и 8. Верхний конус 8 выполнен с возможностью вертикального перемещения, то позволяет изменять сеченич между конусами и таким образом регулировать расход раствора, подаваемого в центральную часть. Оптимальное расстояние между конусами 7 и 8 поддерживается с помощью ограничителей, закрепленных на верхнем конусе 8, для удобства обслуживания диаметр верхнего конуса выполнен меньше диаметра горловины бункера, что позволяет извлекать его из колонны и изменять при необходимости длину ограничителей. Ограничители хода выполняются так, что конусы 7 и 8 могут как соприкасаться, так и оставаться не солрикасающимися. При соприкасаюсцихся Конусах в верхнем конусе 8 выполняются прорези для вывода раствора из пространства между конусами в колонну. Обрабатываекв 1й раствор после контакта с ионообменной смолой в колонне отделяется на верхнем дренажном устройстве 3 и выводится из колонны через патрубок 4. Продолжительность цикла 4 шьтрации определяется технологическим регламентом, и по окончании его производится цикл перегрузки сорбента. Перегрузка ионообменной смолы производится при одновременном выводе раствора из нижней части колонны через патрубок 12. Освобождакяцийся объем запсханяется отработанным сорбентом, который затем с помощью эрлифта 11 выводится из корпуса 1 колонны. В верхнюю часть колонны из бункера 2 догружается определенный объем ионообменной смолы. Операция по выгрузке и загрузке ионообменной смолы осуществляется

1. ИОНООБМЕННАЯ КОЛОННА, включающая вертикальный цилиндрический корпус, трубу для ввода с распределителем, загрузочный бункер для ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повьшения эффективности работы колонны за счет исключения продольного перемешивания, распределитель раствора выполнен в виде верхнего и нижнего соосно установленных на расстоянии друг от друга усеченных конусов, при этом диаметр большего основания нижнего конуса составляет 0,6-0,9 диаметра корпуса. 2.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что нижний конус снабжен прикрепленной к большему основанию циливдрической обечайкой, высота которой составляет ,3 ее диаметра. 3.Колонна попп. 1и2, отличающаяся тем, что труба для i ввода раствора установлена-вертикально и снабжена эрлифтом для вывода ионита. 4.Колонна по пп. 1-3, о т л и чающаяся тем, что верхний конус установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен ограничителями.