Сорбционная установка Советский патент 1992 года по МПК B01D47/00 

Изобретение относится к технологиям, применяющим оборудование для проведения непрерывного процесса сорбции из растворов тех или иных компонентов (ионов металлов), и может быть использовано в глиноземном производстве, например, для уменьшения каустического модуля алюми- натного раствора перед декомпозицией.

Наиболее близким техническим решением является сорбционная установка, состоящая из нескольких последовательно соединенных колонок, содержащих неподвижный ионит, а также систему переключения их с операции сорбции на регенерацию и наоборот. При этом система переключения состоит из кранов, как минимум, двух на каждую колонку, установленных на транспортных трубопроводах в нижней части установки.

Недостатками установки являются сложность ее эксплуатации, из-за наличия переключающих кранов, никоим образом не

связанных между собой, периодичность работы, а также то, что при переключении на регенерацию, раствор, оставшийся в колонках, не сливается по назначению (нет специального трубопровода), а смешивается с элюатом (при обратном переключении элю- ат смешивается с раствором). Все это снижает эффективность работы установки.

Целью изобретения является повышение эффективности работы сорбционной установки за счет исключения перемешивания элюата и раствора.

На чертеже изображен общий вид предложенной установки.

Установка состоит из колонок 1, 2, 3, 4, заполненных ионитом (сорбентом), связанных трубопроводами 5-12, с четырьмя за- порно-распределительными устройствами для проведения процесса сорбции, состоящими в свою очередь из корпусов 13,14, 15, 16 с запорными органами 17, 18, 19, 20 и с четырьмя устройствами для проведения

сл

с

ч| Јь

оо о

ел

процесса регенерации, состоящими из корпусов 21 22, 23, 24 и запорных органов 25, 26, 27, 28. Кроме того, все корпуса 13-16 соединены между собой параллельно двумя отдельными трубопроводами 29,30 для подвода и отвода раствора, а корпуса 21-24 соединены параллельно трубопроводами 31, 32 для подвода воды и отвода элюата,

Установка работает следующим образом.

В положении запорных органов 17-20 и 25-28, как указано на чертеже, исходный раствор поступает в полость корпуса 13 и далее по трубе 5 в колонку 1, в которой поднимается вверх, проходя через слой ионита (во всех колонках 1-4 в верхней части есть патрубки, которые на чертеже не указаны, для выхода воздуха). При этом объем колонки 1, как и всех других, должен быть таким, чтооы не было полного ее заполнения раствором и выхода его через воздушный патрубок Иомиг сорбирует из раствора тот или иной ион металла и покидает колонку 1 (опускается в ней) через трубу 30, после того, как орган 17 повернется на угол 90° (поступление раствора в колонку 1 прекращаем ) и займет положение аналогичное органу 18 в корпусе 14. Когда в колонке 1 идет подъем раствора, в колонке 2 раствор опускается и удаляется из нее через полость корпуса 14 в трубу 30. Таким образом, процесс сорбции состоит из двух операций - подъема и опускания раствора поочередно в колонках 1-4. При зюм запорный орган 17 постоянно повернут на 90° по часовой стрелке относительно органа 18 (т.е. по ходу процесса) а тот - на 90° относительно органа 19 и т.д После слива раствора из колонки 1 процесс сорбции в ней заканчивается и орган 17 занимает положение аналогичное органу 19 на чертеже, т.е. за время проведения двух операций орган 17 поворачивается на 180°, ка, и все другие органы, После этого в колонке 1 начинается процесс регенерации ионита. В нее начинает поступать по трубам 6 и 5 регенерирующая жидкость (например, вода) из трубы 31, т.к. корпус 13 сорбционно-распределительного устройства колонки 1 соединен параллельно через трубу б с корпусом 21 регенеративно-распределительного устройства этой же колонки 1 через трубу 5, а запорный орган 25, постоянно повернутый относительно органа 17 на 180°, занимает в данный момент положение, которое последний занимал в начале процесса сорбции (как указано на чертеже). Вода поднимается в колонке 1, омывает ионит, насыщается ионами и превращается в элюат, Когда запорный орган 25 поворачивается на 90°, начинается опускание элюата в колонке 1 и выход его через полость камеры 21 и трубу 32 (при этом орган 25 находится в положении как орган 18 на чертеже). Процесс регенерации заканчивается, когда весь элюат вытекает под действием силы тяжести из колонки 1, а орган 25 занимает положение, как указано на «ертеже. Вновь начинается процесс сорбции в копонке 1, т к орган 17 вернулся в

0 исходное положение и раствор из трубы 29 может через пол оиь камеры 13 и трубу 5 поступать в колонку 1. Во всех других колонках 2, 3, 4 происходят аналогичные операции и в той же последовательности, но

5 только со сдвигом на одну операцию походу процессов, благодаря сдвигу запорных органов 17-20 и 25-28 относительно друг друга в одном направлении (в данном случае по часовой стрелке) на 90°. А так как операций

0 четыре, то сдвиг на 90° дает сдвиг ча одну операцию (90° составляет 1 /4 от 360°) Кроме того, запорные органы 17, 25; 18, 26; 9, 27 и 20, 28, попарно принадлежащие, соответственно, колонкам 1,2 3, 4, установлены

5 в каждой паре с угловым сдвигом 180°, благодаря чему после окончании процесса сорбции в той или иной колонке 1-4 начинается регенерация, и наоборот. Таким образом, согласно предложенном схеме подключе0 ния колонок 1-4 к распределительным устройствам, всегда в двух колонках (на чертеже колонки 1 и 2) идет процесс сорбции (начало и окончание, т е подъем и опускание раствора), а в двух других колонках

5 (на чертеже - 3 и 4) идет процесс регенерации (начало и окончание, т.е. подъем воды и опускание элюата). Но для этого необходим но только угловой сдвиг рабочих органов 17- 20 и 25-28 на 90° от носи те тьно друг дру0 га, а органов 17, 25 колонки 1, органов 18, 26 колонки 2 и т.д. на 180°, но и необходимо параллельное соединение корпусов 13-16 двумя параллельными трубопроводами 29, 30 и корпусов 21-24трубопроводами 31, 32,

5 чтобы раствор, вода и элюат могли непре-. рыэно подводиться и отводиться из установки, несмотря на периодичность процессов в колонках 1-4, которые тоже соединены между собой параллельно через распредели0 тельные устройства. Например, согласно чертежу в колонке 3 начинается процесс регенерации,а в колонке 4 - заканчивается, при этом вода по трубе 31 поступает в полость корпуса 23 и затем по трубе 10 попа5 дает в колонку 3. А из колонки А в это время вытекает элюат по трубе 12, полость корпуса 24 и через трубу 32. Когда колонка 3 заполнится водой, орган 27 повернется на 90° и займет положение как орган 28, а тот займет положение как орган 25 и перекроет

трубу 12 В колонку 4 начнет поступать раствор, т.к. орган 20 будет в противофазе органу 28, т.е. займет положение как орган 17. Камера 24 будет отсечена от колонки 4 и подача воды в нее вместе с раствором будет невозможна.

При работе установки не происходит смешения раствора с элюатом, т к. они удаляются из колонок полностью благодаря расположению за порно-распределительных устройств и всех коммуникаций ниже колонок. При этом запорно-распредели- тельные устройства находятся на одном уровне и работают синхронно, например, соединены одним валом от электропривода. Формула изобретения Сорбционная установка, включающая последовательно соединенные между со0

5

бой колонки, заполненные ионитом, и систему трубопроводов с запорной арматурой для подвода элюата и раствора и переключения колонок на сорбцию или регенерацию, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет исключения перемешивания элюата и раствора, каждая колонка снабжена двумя, параллельно соединенными между собой запорно-распределительными устройствами, одно из которых -для проведения сорбции, а другое - для проведения регенерации, при этом запорные органы распределительных устройств каждой колонки установлены с угловым сдвигом на 180° относительно друг друга и на 90° относительно запорного органа распределитепьного устройства соседней колонки.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности в установках для осуществления ионнообменных процессов. Сорбционная установка включает последовательно соединенные колонки, заполненные ионитом, и систему трубопроводов с запорной арматурой, основная особенность которой заключается в том, что каждая колонка снабжена двумя параллельно соединенными запорно-распределительными устройствами, запорные органы которых установлены с угловым сдвигом 180° относительно друг друга и на 90° относительно запорного органа распределительного устройства соседней колонки. 1 ил.

Вода

25 21

21 J/

Элюат