Ионитный фильтр Советский патент 1981 года по МПК B01D23/20 B01J47/02 

(54) ИОНИТНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей методом ионного обмена через зернистыйфильтрующий материал и может быть исполь зовано в атомной энергетике для очис ки жидкого теплоносителя от солей и продуктов коррозии, а также в других отраслях промышленности, где тре буется очистка жидкостей. Известен.фильтр для очистки вод на АЭС, содержащий корпус с крышкой и Днищем, расположенные в корпусе распределительное устройство и дренажное устройство, лаз для внутреннего осмотра аппарата, устройство для отвода фильтрата, патрубок для гидравлической выгрузки, размещенные в дИище и корпусе фильтра, и фильтрующие элементы дренажного устройст ва.IB этом фильтре с целью уменьшения объема мертвой зоны, расположенной под дренажным устройством, фильтрующие элементы последнего выполнены наклонными 1. Недостатком этого устройдтва яв ляется то, что в нем образуется мер вая зона, граница которой определяе ся расположением верхних точек дренажного устройства, т.е. 20% сорбен та не участвует в процессе очистки жидкости. Кроме того, для осуществления выгрузки сорбента из аппарата его необходимо привести во взвешенное состояние и в таком состоянии поддерживать. Наиболее близким техническим решением к изобретению является ионитный фильтр, содержащий корпус, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса с плоским съемным дном, патрубок для входа и выхода воды и реагентов, размещенный на плоском дне, дренажно-распределительное устройство в виде сеток, расположённое в конической части корпуса и патрубок для загрузки и выгрузки ионита, в верхней части корпуса. В этом фильтре сорбент находится только над дренажно-распределительным устройстйом, имеющим плоскую форму, что исключает образование застойных (мертвых) зон 2. Недостатком этого устройства является большой расход воды на гидравлическую выгрузку, так как в нем требуется ожижать весь объем фильтрующего материала. Кроме того в фильтре наблюдается большая забиваемость сеток, изготавливаемых обычно из проволоки круглого сечения, объясняющееся заклиниванием частиц, попадающих в клиновидно уменьшающиеся зазоры между соседними п1роволочками .Частицы внедряются в сетку такж .в местах контакта проволочек,зажимаюся там, и сетка в дальнейшем не под(Дается регенерации. При увеличении забивания сетки частицами ее живое сечение уменьшается, увеличивается гидравлическое сопротивление и, следствие, увеличиваются энергетические затраты на продавливание жидкости через дренажное устройство.

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и расхода воды на гидравлическую выгрузку фильтрующего материала.

Поставленная цель достигается тем что в ионитном фильтре, содержащем корпус с гранулированным фильтрующим материалом, распределитель для жидкости, установленный в верхней части корпуса, патрубок для отвода фильтрата и поДачи промывной воды с крышкой, расположенный в нижней части корпуса, и дренажно-распределительное устройство, корпус снабжен дополнительным патрубком для гидравлической выгрузки фильтрующего материала, установленным на патрубке для отвода фильтрата и подачи промывной воды, и дренажно-распределительное устройство смонтировано на крышке.

Целесообразно дренажно-распределительное устройство выполнять в виде плоской плиты, оборудованной дренажными элементами щелевого типа.

На чертеже представлен фильтр, общий вид.

Ион1;тный фильтр состоит из корпуса 1, сферической крышки 2, днища 3, гранулированного фильтрующего материала или сорбента 4, патрубка 5 для пода1чи обрабатываемой воды, распределителя 6, патрубка 7 для загрузки сорбента. На.днище 3, которое может иметь эллиптическую, сферическую или коническую форму, выполнен патрубок 8, закрываемый плоской крышкой 9 на которой посредством стакана 10 крепится дренажно-распределительное устройство 11. Последнее может быть выполнено, например, в виде щелевых колпачков или набора кольцевых : пластин, смонтированных с образованием- щелей между ними и установлен.ных На перфорированной плите 12. Над дренажно-распределительным устройством 11 установлен патрубок 13 для гидравлической выгрузки отработанного сорбента. Для отвода фильтрата и подачи промывной воды на крышке 9 имеется патрубок 14.

Экспериментсшьно установлено, что для нормальной работы фильтра необходимое отношение площадей поперечных сечений корпуса 1 и патрубка (или патрубков) 8 должно составлять 3 т 4 : 1.

Фильтр работает следующим образом.

Жидкость содержащая примеси, поступает в корпус 1 через патрубок 5 и распределитель б, проходит через слой сорбента 4, очищается от примесей и через дренажно-распределительjHoe устройство 11 и патрубок 14 выводится из фильтра. При прохождении жидкости через слой .сорбента 4 фронт сорбции, распределяющий зоны отработанного и свежего сорбента, перемещается вниз. Так как скорости движения очищаемой жидкости по сечению фильтра одинаковы, насыщение сорбента извлекаемыми из жидкости ионами происходит равномерно, фронт сорбции перемещается параллельно границе раздела сорбента и жидкости и по истечении определенного промежутка времени, определяемого условиями массообмена, достигается дренажно-распределительного устройства 11i

Вследствие того, что сорбент 4 находится только над дренажным устройством 11, весь сорбент участвует .в работе и мертвая зона над дренажным устройством 11 отсутствует.

Так как в процессе эксплуатации сорбент теряет свои ионообменные свойства либо разрушается, требуется его выгрузка из аппарата.

Выгрузка отработанного сорбента 4 осуществляется.гидравлическим методом, при этом вода подается снизу через дренажное распределительное устройство 11, ожижает сорбент 4, находящийся только в патрубке 8, и пульпа (смесь сорбента и воды) отводится через патрубок 13, расположенный над дренажным устройством 11, т.е. в зоне сжиженного сорбента. Сорбент 4 из корпуса 1 и днища 3 под действием силы тяжести поступает в освобождающийся в процессе выгрузки Сбъем патрубка 8. Поскольку площадь поперечного сечения патрубка 8 в 34 раза меньше площади поперечного сечения корпуса 1, то и количество воды при выгрузке, необходимое для ожижения сорбента, в 3-4 раза меньше по сравнению с такой же операцией в известном фильтре.

При возникновении необходимости в осмотре или ремонте дренажного устройства требуется лишь снять крышку 9 с закрепленным на ней дренажнораспределительным устройством 11.

При загрязнении радиоактивными веществами дренажное устройство в сборе с крышкой может быть тщательно дезактивировано вне фильтра. Это исключает необходимость нахождения обслуживающего персонала внутри фильтра и работу во вредных для здоровья условиях.

Кроме того-, практически все подобные фильтры являются аппаратами, подведомственными Госгортехнадзору СССР. По правилам эксплуатации . таких аппаратов необходимо периодическое их освидетельствование, связанное и с внутренним осмотром поверхностей корпуса. Для этих целей в крышке или корпусе фильтров известных конструкций выполняется специальный лаз. В фильтре предлагае,мой конструкции выполнения лаза специально для осмотра не требуется, так как для этой цели можно использовать патрубок 8,

Формула изобретения

Тр

Iff

«1 874109

крышкой, расположенный в нижней части корпуса, и дренажно-распределительное устройство, о т л и ч а rota и и с я тем, что, с целью сокргицения энергозатрат и расхода воды на гидравлическую выгрузку, корпус снабжен дополнительным патрубком для гидравлической ыгрузки фильтрующего материала, установленным на патрубке для отвода фильтрата и подачи промывной воды, -и дренажно-распредели0тельное устройство смонтировано на крышке.

Источники информации, принятые во внимание пр1и экспертизе 0 1. Фильтры водоподогревательные для АЭС, ОСТ 24.271. 29-74, с. 19.

2. Патент США 2803347, кл. 210-190, 1957.