Ионообменная колонна Советский патент 1979 года по МПК B01J1/06 

1

Изобретение относится к химическому машиностроению а именно к ионообменным колоннам ДЛЯ-извлечения различных элементов из растворов при гидрометаллургических процессах.

Известна ионообменная колонна, включающая корпус с коническим днищем, загрузочный бункер сорбента, запирающий конус-распределитель сорбента, дренаж в виде сеток с фильтрующим материалом из смеси твердых част;иц и частиц эластичного материала, устройство для ввода раствора и патрубков для вывода сорбента.

Однако при больщих скоростях потока раствора эластичный материал сжимается и резко снижает дренажную способность, что понижает эффективность процесса.

Наличие сеток, между которыми размешен фильтру;п1ций материал, органичивает его подвижность, а при забивании требуется переборка фильтрующего материала.

Цель изобретения повышение эффективности процесса, снижение эксплуатационных расходов, обеспечение самоочищаемости фильтрующего материала и создание равномерного распределения потоков раствора.

, Для этого дренаж выполнен в виде кольцевой камеры и установленной коаксиально ей кольцевой перегородки, нижняя часть которой не доходит до дна камеры, а верхняя, соединена с запирающим конусом.

Для равномерного распределения потоков устройство для ввода растворов выполнено в виде камеры с тангенциальными щелями и установлено на коническом днище колонны.

В качестве фильтрующего материала применен зернистый материал с размерами и удельным весом зерен, большим чем у зерен сорбента.

На фиг. 1 представлена ионообменная колонна, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А -А фиг. 1.

Ионообменная колонна содержит корпус I с коническим днищем 2, устройство для ввода растворов в виде камеры 3, патрубок 4 для вывода раствора, патрубок 5 для вывода, сорбента, загрузочный бункер 6 сорбента, запирающий конус - распределитель 7 сорбента, кольцевую 36 камеру 8, фильтрующий материал 9 и кольцевую перегородку 10, верхняя часть которой сое динена с запирающим конусом ;- распределителем ионита (сорбента). Ионообменная колонна работает следующим образом. Корпус 1 ионообменной колонны загружается сорбентом через загрузочный бункер сорбента, затем через устройство 3 нагнетают раствор, который, проходя через тангенциальные щели, поступает в коническое днище 2 корпуса колон ны, равномерно распределяясь по всему сечению колонны. Сорбент потоком раствора поднимается и за жимается в колонне .сверху запирающим конусом - распределителем 7 сорбента, а снизу напором поступающего раствора. Раствор, равномерно фильтруясь через столб сорбента в колонне, поступает в кольцевую камеру 8 и дренируя через фильтрующий материал 9 (на- i пример, нержавеющую стальную дробь), выводится через патрубок 4 из колонны. Так как скорость потока для выноса нержавеющей сталь ной дроби велика (150-200 м/час),а процесс ионного обмена в колоннах ведут при скороетях потока раствора порядка 50-100 м/час, то выноса дроби из дренажа не происходит. Таким образом, изменшием давления на филь рующую дробь в процессе работы ионообменно колонны можно производить ее сдвижение и тем самым осуществлять самоочистку. При достижении определенной емкости сор бента rib полезному комйонент подача раствооа в корпус 1 прекращается, открывается запорное устройство (на чертеже не показано), сорбент с раствором опускается и выгружается из колонны через патрубок 5. Одновременно с этим сорбент поступает из загрузочного бун.кера 6 под действием собственного веса в запи рающий распределитель сорбента 7 и заполняет освоб дивщееся вверху колонны пространство. При оседании сорбента и раствора вниз при разгрузке раствор выводится из корпуса кольцевой камеры 8 и обратным потоком вымывает застрявщие в граничном слое дроби зерна сорбента. . В таком же порядке цикл работы ионообмеь кой колонны повторяется. Предлагаемая колонна. обеспечивает отказ о использования дорогостоящих нержавеющих стальных сеток, их ремонта и замены; самоочи щение дренажа за счет подвижности зернистого фильтрующего материала при изменении скорос ти потока раствора, а также npii обратном ходе раствора при выгрузке сорбента; долговечность работы зернистого фильтрующего материала. Кроме того, при аварийном превыщенин давления в колонне зернистьж материал имеет возможность перемещаться в дренаже, вплоть до выноса, исключая разрыв колонны, а ввод раствора через тангенциальные щели обеспечивает созданиеравномерного потока раствора в колонне. Предлагаемая ионообменная колонна диаметром 35 мм и высотой 1200 мм была испытана на предприятии-заявителе в лабораторных условиях. В качестве зернистого материала использовалась свинцовая дробь диаметром 2 мм при высоте слоя 20 мм. Размер зерен сорбента 0,61 мм. На модели производились только испытания на скорость прохождения жидкости через слой сорбента и зернистый материал. В результате опыта установлено, что линейная скорость составляет 150-200 , причем 9рновная потеря напора раствора происходит ъ слое сорбента, сопротивление же слоя дроби незначительно; слой зернистого материала (свинцовая дробь) полностью задерживает зерна сорбента, а забивания.слоя зернистого фильтрующего материала не происходит. Предаагаемая ионообменная колонна проста в конструктивном исполнении и эксплуата1щи, а также экономична. Формула изобретения 1.Ионообменная колонна, включающая корпус с коническим днищем, загрузочный сорбента, запирающий конус, дренаж с фильтрующим материалом, устройство для ввода раствора и патрубки для вывода сорбента и раствора, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса, снижения эксплуатационных расходов, обеспечения самоочищаемости фильтрующего материала и создания равномерного распределения потоков, дренаж выполнен в виде кольцевой камеры и установленной коаксиально ей кольцевой перегородки, нижняя часть которой не доходит до дна, а верхняя соединена с запирающим конусом. 2.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что устройство ввода раствора выполнено в виде камеры с тангенциальными щелями. 3.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующий материал выполнен из зернистого материала с размером и удельным весом , чем у зерен сорбента.

-f.

| ±:iij

Фигл

-/

9иг.2