Устройство для контактирования твердой фазы с жидкостью Советский патент 1984 года по МПК B01J47/02 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для противоточного контактирования жидкой фазы с твердой зернистой фазой, и может быть использовано, например в процессах ионообмена. Известно устройство для контактирования твердой фазы с жидкостью, включающее корпус, нижний дренаж, загрузочную трубу с бункером верхней части 1. Недостаток известного устройства состоит в неравномерном продвижении твердой фазы по сечению аппарата. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контактирования твердой фазы с жидкостью, включающее вер тикальный цилиндрический корпус, нижний дренаж, гидрозатвор, верхний кольцевой желоб с наклонным днищем, коническую загрузочную трубу с загрузочным бункером в верхней части, распределитель жидкости патрубка ввода и вывода жидкости и трубопровод подачи воздуха 2. Недостатком такого устройства является невысокие надежность и эффективность процесса ввиду того, что процесс перемещения фаз в аппарате происходит не стабильно. Возможны произвольные остановки устройства из-за отсутствия фиксации уровня жидкости. Цель изобретения - повыщение надежности и эффективности работы устройства за счет стабилизации операции загрузки и выгрузки ионита. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контактирования твердой фазы с жидкостью, включающем вертикальный цилиндрический корпус, нижний дренаж, гидрозатвор, верхний кольцевой желоб с наклонным днищем, коническую загрузочную трубу с загрузочным бункером в верхней части, распределителем жидкости, патрубки ввода и вывода жидкости и трубопроводы подачи воздуха, загрузочный бункер снабжен коническим герметичным клапаном со щтоком, установленным с возможностью вертикального перемещения, а трубопровод подачи воздуха размещен между клапаном и верхним краем загрузочной грубы. Кроме того, патрубок вывода жидкости размещен выще дренажа. С целью стабилизации загрузки ионита загрузочный бункер снабжен клапаном, причем во время подъема клапана верхняя поверхность его рыхлит ионит, а при опускании нижняя коническая поверхность герметично прилегает к седлу бункера. Интенсификация операции выгрузка-загрузка ионита в устройство достигается за счет использования энергии сжатого воздуха, который поступает по трубопроводу, вмонтированному между клапаном и верхним краем загрузочной трубы, причем подача воздуха регламентирована технологическим циклом и осуществляется автоматически. Надежность работы устройства обеспечивается также тем, что исключено понижение уровня жидкости в нем ниже оптимального. Это условие необходимо, поскольку жидкость в устройстве используется как жидкостный поршень, на который действует сжатый воздух, и как транспортирующая среда для ионита. Стабилизация уровня жидкости в устройстве достигается тем, что ее вывод смонтирован выше уровня дренажа. На чертеже показано предлагаемое устройство, разрез. В вертикальный цилиндрический корпус 1 установлен дренаж 2 насыпного или другого типа. В корпусе под нижним дренажом имеется патрубок 3 для подсоединения трубопровода, по которому подается и сбрасывается сжатый воздух и выводится жидкость. Патрубок 4 с вентилем служит для освобождения устройства от жидкости в период ремонта. В верхней части корпуса закреплен кольцевой желоб 5 с наклонным днищем. В центре корпуса размещена загрузочная коническая труба 6, в верхней части - загрузочный бункер 7 с герметичным клапаном 8, который связан штоком 9 с исполнительным механизмом. В бункер ионит с жидкостью поступает по патрубку 10, а излищек его возвращается по переливному патрубку 11. Регенерирующая жидкость поступает в устройство по патрубку 12, который связан с коническим распределителем жидкости 13. Клапан 14 установлен на линии сжатого воздуха, клапан 15 - на линии сброса сжатого воздуха в атмосферу клапан 16 - на линии сброса сжатого воздуха из загрузочного узла, а клапан 17 - на патрубке 18 вывода жидкости из устройства. К дренажу снизу герметично примыкает гидрозатвор 19, который размещен в пульсационной камере 20 устройства. Устройство работает следующим образом. При регенерации корпус 1 устройства заполнен твердым зернистым ионитом, который находится в плотноупаковочном состоянии. Регенерирующая жидкость поступает в устройство по патрубку 12 в конический распределитель 13 жидкости, который равномерно ее распределяет по поверхности ионита. Регенерирующая жидкость под действием сил тяжести фильтруется через плотный слой ионита, приобретает ка чество товарного регенерата. Далее он проходит дренаж 2 и поступает в гидрозатвор 19, откуда через открытый низ гидрозатвора поступает в пульсационную камеру 20, откуда по патрубку 3 через патрубок 18 и клапан 17 выводится из устройства. Ионит вместе с транспортирующей жидкостью, которой может быть часть товарного регенерата, непрерывно поступает в бункер 7 по патрубку 10, где ионит осаждается, а жидкость возвращается по переливному патрубку 11. По истечении определенного отрезка времени в верхних слоях полностью происходит ионообмен, и появляется необходимость выгрузить отрегенерированный ионит сверху и загрузить свежий ионит снизу. Эта операция называется выгрузка-загрузка ионита, которая занимает менее 1% времени регенерации и осуществляется в следующей последовательности. Закрываются клапаны 1716 и открывается клапан 14. Сжатый воздух устремляется по патрубку 3 в пульсационную камеру, где начинает вытеснять вниз товарный регенерат, который благодаря гидрозатвору 19 изменяет направление своего движения на 180°, проходит дренаж и как порщень поднимает весь слой плотнолежащего ионита. Поднимающийся плотный слой отрегенерированного ионита наталкивается на внешнюю коническую поверхность распределителя 13 жидкости, что изменяет направление его движения. Отрегенерированный ионит перетекает в кольцевой желоб 5 с наклонным днищем, по которому и выводится из устройства самотеком. После того, как отрегенерированный ионит выгрузится из вертикального цилиндрического корпуса 1 устройства, клапан 14 закрывается и открывается клапан 15, через который избыточное давление воздуха из пульс-камеры сбрасывается. Однако, когда сжатый воздух поступает в устройство для импульса, одновременно он поступает через вентиль и обратный клапан сверху в загрузочную трубу 6 и действует на поверхность жидкости, которая является товарным регенератом, а ниже находится свежий ионит. Действие сжатого воздуха в загрузочной трубе увеличивает действие сил гравитации. Благодаря этому дополнительному усилию в момент, когда сбрасывается избыточное давление из пульсационной камеры, а плотный слой ионита находится еще в приподнятом состоянии, происходит мощный и энергичный выплеск свежего ионита из трубы б вниз активной зоны устройства. После загрузки порции свежего ионита открывается клапан 16, сбрасывается избыточное давление из трубы 6 и тут же поднимается клапан 8 бункера 7, встряхивает ионит, который под действием силы собственного веса устремляется в трубу 6, заполняя только что освободившееся пространство. После выдачи дозы ионита с жидкостью, исполнительный механизм опускает щток 9 и закрывает герметично бункер клапаном 8. Далее открывается клапан 17 и снова начинается процесс десорбции ионита. Использование изобретения позволит сократить объем ионита, находящегося в процессе, на 20%, уменьщить расход реагентов на 30%, снизить расход сжатого воздуха на 10%, а также сократить обводнение процесса и повысить содержание ценного компонента в товарном регенерате, а часть его использовать в качестве транспортирующей среды при загрузке свежего ионита, обеспечить надежную работу устройства в эксплуатации и полностью автоматизировать процесс десорбции ионита.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТИРОВАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ С ЖИДКОСТЬЮ, включающее вертикальный цилиндрический корпус, нижний дренаж, гидрозатвор, верхний кольцевой желоб с нак17 1В лонным днищем, коническую загрузочную трубу с загрузочным бункером в верхней части, распределитель жидкости, патрубки ввода и вывода жидкости и трубопровод подачи воздуха, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и эффективности работы устройства за счет стабилизации операции загрузки и выгрузки твердой фазы, загрузочный бункер снабжен коническим герметичным клапаном со щтоком, установленным с возможностью вертикального перемещения, а трубопровод подачи воздуха размещен между клапаном и верхним краем загрузочной трубы. 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что патрубок вывода жидкости размещен выще дренажа. i КА (Я /2 1 О5 ОО