Ионообменная колонна Советский патент 1993 года по МПК B01D15/04 B01J47/02 

Изобретение относится к аппаратам для массообменных процессов и может быть использовано в химической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности, для осуществления непрерывного массообмена между твердой зернистой и жидкой фазой, в частности для сорбционного извлечения металлов из растворов с низкой х концентрацией, напри-, мер, из растворов хвостохранилищ, растворов кучного или подземного выщелачивания.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса путем улучшения гидродинамического режима и упрощения выгрузки обработанного сорбента.

На чертеже изображена предлагаемая ионообменная колонна, поперечный разрез.

Колонна содержит цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2. В верхней части корпуса расположены дренажное устройство 3, патрубок 4 ввода сорбента, патрубок 5 вывода раствора с запорным

устройством 6. В средней части корпуса установлен патрубок 7 ввода раствора с запорным устройством 8 на входе в патрубок 7 и коническим распределителем 9 раствора на выходе.

Конический распределитель 9 раствора расположен в коническом днище 2 и образует с ним кольцевой трапециевидный зазор, площадь поперечного сечения которого в нижней части составляет 1,2-2 площади нижнего основания распределителя 9 раствора. Причем, угол конусности конического распределителя 9 раствора и угол конусности конического днища составляет 30-55°.

В нижней части колонны расположен патрубок 10 вывода сорбента с запорным устройством 11 на выходе, установленный параллельно образующей конического днища входным концом над нижним основанием распределителя 9 раствора.

Колонна работает следующим образом.

Рабочий объем цилиндрического корпуса 1 и конического днища 2 колинны загру w

fe

00

GO

4 О

XI

k

GO

жается сорбентом (твердой зернистой фазой) через патрубок 4. После заполнения и герметизации колонны обрабатываемый раствор через открытое запорнре устройство 8 по патрубку 7 поступает в конический распределитель 9 и далее в кольцевой трапециевидный зазор между коническим днищем 2 и распределителем 9.

В кольцевом трапециевидном зазоре линейная скорость раствора в центре и на периферии его выравнивается и раствор равномерно распределяется по сечению зазора идорпуса колонны.

Восходящий поток раствора частично или полностью вытесняет сорбент из кольцевого зазора и уплотняет его.

Проходя через слой сорбента в колонне раствора в процессе ионообмена с ним очищается и через дренажное устройство 3 и патрубок 5 выводится из колонны.

Обработанный сорбент периодически выгружается из колонны через патрубок 10,

Для выгрузки сорбента закрывают запорное устройство 8 на патрубке 7 ввода раствора, открывают запорное устройство 11 на патрубке 10 и запорным устройством

8по патрубку 7 подают раствор в распределитель 9 и далее в кольцевой трапециевидный зазор и патрубок 10.

При этом сорбент в колонне разрыхляется и опускается в коническое днище до уровня нижнего основания распределителя

9и по патрубку 10 выводится потоком раствора из колонны. Объемную долю сорбента в смеси его с раствором выводимую по патрубку 10 регулируют запорным устройством 8.

По мере выгрузки сорбента весь слой его в колонне опускается без перемешивания вниз. Для прекращения вывода сорбен- та.закрывают запорные устройства 11 и 8 на патрубках 10 и 7.

Одновременно или после выгрузки заданного количества обработанного сорбента в колонну загружают свежий сорбент. Для этого в колонну через патрубок 4 подается сорбента в смеси с водой, избыток которой через дренажное устройство 3 выводится по патрубку 5. По окончании загрузки сорбента закрывают патрубок 4 и устанавливают скорость раствора в корпусе колонны больше скорости свободного падения частиц сорбента, увеличивая проходное сечение запорного устройства 8 на патрубке 7.

При этом поток раствора, восходящий через кольцевой трапециевидный зазор полностью или частично вытесняет сорбент из конического днища 2, а сорбент из пат- рубка 10 высыпается коническое днище и потоком раствора поджимается к границе раздела сорбент-раствор.

Далее процесс повторяется.

Установлено, что равномерное распре

деление раствора .по сечению кольцевого

трапециевидного зазора обеспечивает устойчивый гидродинамический режим в колонне при угле между образующими кольцевого трапециевидного зазора равном

30-55°С.

При величине угла более 55° в кольцевом трапециевидном зазоре появляются локальные потоки раствора, приводящие к неравномерному распределению потока

раствора по его сечению.

При величине угла менее 30° повышается трудоемкость изготовления колонны без улучшения гидродинамического режима работы.

Таким образом, предложенная конструкция колонны обеспечивает обработку сорбента, а также выгрузку обработанного и загрузку свежего сорбента без перемешивания его и, тем, самым, позволяет за счет

улучшения гидродинамического режима повысить эффективность ионообменного процесса. Кроме того, упрощается выгрузка обработанного сорбента и предотвращается забивание сорбентом выводящего патрубка.

Формула изобретения

Ионообменная колонна, включающая

цилиндрический корпус с коническим днищем, дренажное устройство, патрубки для ввода и вывода сорбента и раствора и конический распределитель раствора, отличающаяся тем, что, с целью повышения

эффективности процесса путем улучшения гидродинамического режима и упрощения выгрузки обработанного сорбента, конический распределитель раствора размещен в коническом днище корпуса и образуете ним

кольцевой трапециевидный зазор с углом между образующими 30-35°, а патрубок вывода сорбента установлен параллельно образующей конического днища, входным концом над нижним основанием распределителя раствора.

Использование: техника сорбционного извлечения ценных компонентов из растворов. Сущность изобретения: в ионообменной колонне конический распределитель раствора размещен в коническом днище с образованием трапециевидного кольцевого зазора, угол, между образующими которого составляет 30-55°С, а патрубок вывода сор- . бента установлен параллельно образующей конического днища, входным концом над нижним основанием распределителя раствора. 1 ил.