RU2047358C1

RU2047358C1 - Ion-exchange apparatus

Info

Publication number: RU2047358C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Каблуков; О.И. Прошин; А.В. Сухов; Г.Н. Фетисов
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: ion-exchange apparatus comprises housing provided with detachable bottom and cover, distributor mounted at the axis of the housing, made up as a perforated cylinder rigidly, and rigidly secured to the bottom, perforated cylindric baffle mounted outside of the bottom, granule charger interposed between them in the ring space, water-tight disk positioned at a distance of the cover, and facility for connecting the housings in series to define a column made up as sealing rings and frame with a locking device. The volume of the distributor relates to the volume of the ring space as 0.01-0.5. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике очистке жидкостей, например ионным обменом, может быть использовано в химической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to techniques for cleaning liquids, for example by ion exchange, can be used in the chemical, metallurgical industry and other sectors of the economy.

Известен ионообменный аппарат [1] состоящий из батареи колонн, заполненных ионитом, причем ионообменные колонны установлены в сквозных отверстиях верхнего и нижнего колец, связанных между собой осью вращения и размещенных между верхней и нижней неподвижными плитами со сквозными отверстиями для подачи и отбора различных жидкостей. Known ion-exchange apparatus [1] consisting of a battery of columns filled with ion exchanger, and ion-exchange columns are installed in the through holes of the upper and lower rings, interconnected by the axis of rotation and located between the upper and lower fixed plates with through holes for supplying and selecting various liquids.

Аппарат снабжен кольцами, вращающимися непрерывно или скачкообразно, со сквозными отверстиями для установки колонн, а также неподвижными плитами с отверстиями для подачи в колонны различных жидкостей и отбора их из колонн. При вращении верхней и нижней подвижных плит со вставленными в их сквозные отверстия колоннами, заполненными ионитом, торцы колонн последовательно совмещаются со сквозными отверстиями верхней и нижней неподвижных плит. При этом различные жидкости через отверстия одной из неподвижных плит подводится к колоннам, а через отверстия другой отводятся. The apparatus is equipped with rings rotating continuously or in steps, with through holes for installing columns, as well as fixed plates with holes for supplying various liquids to the columns and selecting them from the columns. When the upper and lower movable plates rotate with columns filled with ion exchanger inserted into their through holes, the ends of the columns are successively aligned with the through holes of the upper and lower fixed plates. In this case, various liquids through the openings of one of the fixed plates are supplied to the columns, and through the openings of the other are discharged.

Недостатком известного устройства является его достаточно низкая удельная производительность, сложность аппаратурного оформления. A disadvantage of the known device is its relatively low specific productivity, the complexity of the hardware design.

Известно и взято в качестве прототипа [2] устройство для адсорбционной очистки жидкостей и газов от примесей, включающее корпус, внутреннюю и внешнюю цилиндрические решетки с расположенным между ними поглотителем, верхнее и нижнее днища с патрубками для ввода и вывода очищаемой среды, причем внешняя цилиндрическая решетка выполнена съемной и снабжена в нижней части фланцем, соединяющим ее с корпусом и нижним днищем, а в средней демпфером, выполненным в виде звездообразной пружины, расположенной с наружной стороны внешней цилиндрической решетки, а верхнее днище выполнено с концентрическими пазами, соединяющими его с внешней и внутренней цилиндрическими решетками, причем внешняя цилиндрическая решетка выполнена высотой, меньшей высоты внутренней цилиндрической решетки. It is known and taken as a prototype [2] a device for the adsorption purification of liquids and gases from impurities, comprising a housing, an inner and outer cylindrical grating with an absorber located between them, an upper and lower bottom with nozzles for input and output of the medium to be cleaned, and the outer cylindrical grating made removable and provided in the lower part with a flange connecting it to the housing and the lower bottom, and in the middle damper, made in the form of a star-shaped spring located on the outside of the outer cylindrical eshetki and upper bottom formed with concentric grooves, connecting it with the outer and inner cylindrical screens, wherein the outer cylindrical lattice formed height smaller than the height of the inner cylindrical array.

Жидкость (или газ) подается через входной патрубок, проходя через слой зернистого поглотителя, очищается от примесей и выходит из устройства через патрубок выхода. Liquid (or gas) is supplied through the inlet pipe, passing through a layer of granular absorber, cleaned of impurities and leaves the device through the outlet pipe.

Недостатком известного устройства является его достаточно низкая удельная производительность. A disadvantage of the known device is its relatively low specific productivity.

Целью предлагаемого изобретения является повышение удельной производительности. The aim of the invention is to increase specific productivity.

Поставленная цель достигается тем, что известный ионообменный аппарат, содержащий корпус со съемными днищем и крышкой, к которым присоединены соответственно подводящий и отводящий патрубки, установленный по оси корпуса распределитель в виде перфорированного цилиндра, коаксиально установленную с внешней стороны последовательно перфорированную цилиндрическую перегородку и гранулированную ионообменную загрузку, размещенную в кольцевом пространстве между распределителем и перегородкой, снабжен жестко прикрепленным к верхнему торцу перфорированной перегородки диском из водонепроницаемого материала, расположенным на расстоянии от крышки, и средством для последовательного соединения корпусов в колонну, выполненных в виде уплотнительных колец и рамы с запорным устройством, при этом распределитель жестко прикреплен к днищу и соотношение объемов распределителя и кольцевого пространства выполнено составляющим 0,01-0,5. This goal is achieved by the fact that the known ion-exchange apparatus comprising a housing with a removable bottom and a cover, to which are connected inlet and outlet pipes, a distributor mounted in the form of a perforated cylinder mounted on the axis of the housing, a sequentially perforated cylindrical partition and a granular ion-exchange loading coaxially mounted from the outside located in the annular space between the distributor and the partition, is equipped with rigidly attached to the upper end perforated septum with a disk of waterproof material located at a distance from the lid and means for sequentially connecting the housings to the column made in the form of o-rings and a frame with a locking device, the distributor being rigidly attached to the bottom and the ratio of the volumes of the distributor and the annular space is 0 , 01-0.5.

Отличие предлагаемого аппарата от прототипа заключается: 1) в компоновке съемных секций, заполненных ионитом, и составленных вертикально друг на друге и стянутых запорным устройством, установленным на раме; 2) во внутреннем устройстве съемных секций, выполненных из следующих элементов: корпус со смотровым окном, распределитель со сплошным основанием и перфорированными стенками, элемент по форме обратного стакана со сплошным дном и перфорированными стенками, закрепляемыми на сплошном основании распределителя, фиксируемый уплотнительным кольцом; 3) в соотношении объема распределителя к объему обратного стакана, равном 0,01-0,5. The difference between the proposed apparatus and the prototype is: 1) in the layout of removable sections filled with ion exchanger, and vertically stacked on top of each other and pulled together by a locking device mounted on the frame; 2) in the internal structure of removable sections made of the following elements: a housing with a viewing window, a distributor with a solid base and perforated walls, an element in the form of a return glass with a continuous bottom and perforated walls fixed on a solid base of the distributor, fixed by a sealing ring; 3) in the ratio of the volume of the dispenser to the volume of the return glass, equal to 0.01-0.5.

Применение вертикальной компоновки съемных секций (друг на друге) позволяет значительно облегчить монтажно-демонтажные работы, снизить занимаемую производственную площадь, следовательно, увеличить производительность. The use of the vertical layout of removable sections (on top of each other) can significantly facilitate installation and dismantling work, reduce the occupied production area, and therefore increase productivity.

Применение рамы с запорным устройством и уплотнительными кольцами позволяет упростить монтажно-демонтажные работы, обеспечить надежное соединение съемных секций и, в сочетании с другими элементами, увеличить удельную производительность. The use of a frame with a locking device and o-rings makes it possible to simplify installation and dismantling works, to ensure reliable connection of removable sections and, in combination with other elements, to increase the specific productivity.

Применение смотрового окна на корпусе съемных секций позволяет осуществить достаточно простой контроль за работой аппарата, что облегчает совместно с другими элементами обслуживание аппарата. The use of a viewing window on the housing of removable sections allows a fairly simple control over the operation of the apparatus, which facilitates the maintenance of the apparatus together with other elements.

Применение до 5 съемных секций позволяет одновременно решать несколько технологических задач (селективное извлечение из протекающей жидкости различных катионов и анионов примесей). The use of up to 5 removable sections makes it possible to simultaneously solve several technological problems (selective extraction of various cations and anions of impurities from a flowing liquid).

В результате патентно-информационного поиска не выявлены технические решения, в которых бы использовались в одной конструкции все указанные выше общие и отличительные признаки по их прямому или аналогичному назначению и достигаемому эффекту. Поэтому предлагаемый аппарат соответствует критериям "новизна" и "cущественные отличия". As a result of the patent information search, no technical solutions have been identified in which all the above general and distinctive features according to their direct or similar purpose and the achieved effect would be used in one design. Therefore, the proposed device meets the criteria of "novelty" and "significant differences".

На фиг. 1 изображена компоновка предлагаемого аппарата; на фиг. 2 вертикальный разрез одной из съемных секций. In FIG. 1 shows the layout of the proposed apparatus; in FIG. 2 vertical section of one of the removable sections.

Предлагаемый аппарат содержит раму 1, на которую крепятся одна на другую съемные секции 2, по мере насыщения ионитом сменяемые на новые. Для временного и жесткого закрепления секций между собой и рамой 1 аппарат снабжен запорным устройством 3, а для герметичности уплотнительными кольцами 4. Для контроля состояния насыщения каждая секция снабжена смотровым окном 5. The proposed apparatus contains a frame 1, on which removable sections 2 are attached one to another, which are replaced by new ones as they are saturated with ion exchange resin. For temporary and rigid fastening of the sections between themselves and the frame 1, the apparatus is equipped with a locking device 3, and for tightness, the sealing rings 4. To control the saturation state, each section is equipped with a viewing window 5.

Каждая съемная секция содержит корпус 6, внутри которого установлен элемент в форме обратного стакана 7, имеющего сплошное дно 8 и перфорированные стенки 9, в него установлен распределитель 10, имеющий сплошное основание 11, перфорированные стенки 12. Пространство между дном 8 и стенками 9 обратного стакана 7 и основанием 11 распределителя 10 заполнено ионитом 13. Причем обратный стакан 7 закреплен на основании 11 распределителя 10, а последнее фиксируется уплотнительным кольцом 4. Each removable section contains a housing 6, inside of which an element is installed in the form of a return glass 7 having a continuous bottom 8 and perforated walls 9, a distributor 10 is installed in it, having a continuous base 11, perforated walls 12. The space between the bottom 8 and the walls 9 of the return glass 7 and the base 11 of the distributor 10 is filled with ion exchange resin 13. Moreover, the return cup 7 is fixed to the base 11 of the distributor 10, and the latter is fixed by the sealing ring 4.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом (один из вариантов технологии). The proposed device operates as follows (one of the technology options).

Рабочую жидкость подают в съемную секцию первую по ходу снизу вверх по распределителю, внутрь через перфорированные стенки последнего, пропускают через ионит, где улавливают ионы примесей, далее продавливают через перфорированные стенки обратного стакана в зазор между последними и корпусом секции, а затем в следующую по ходу съемную секцию и далее выводят из аппарата. The working fluid is fed into the removable section, the first along the bottom up the distributor, inside through the perforated walls of the latter, passed through the ion exchanger, where impurity ions are captured, then forced through the perforated walls of the return glass into the gap between the latter and the section body, and then into the next along the way a removable section and then removed from the apparatus.

По насыщении ионита по улавливаемым ионам, соответствующую съемную секцию вынимают из аппарата, расслабив запорное устройство, и вводят на ее место новую или последующую секции. Насыщенный ионит подвергают регенерации в другом аппарате и далее возвращают в основной процесс. According to the saturation of the ion exchanger by the captured ions, the corresponding removable section is removed from the apparatus by loosening the locking device, and a new or subsequent section is introduced in its place. Saturated ion exchanger is subjected to regeneration in another apparatus and then returned to the main process.

В случае замены или заполнения съемной секции новой порцией ионита предусмотрена следующая последовательность. In case of replacement or filling of the removable section with a new portion of ion exchanger, the following sequence is provided.

Съемную секцию переворачивают, отделяют уплотнительное кольцо, вынимают распределитель, высыпают (или насыпают) ионит, вводят распределитель, соединяют его сплошное основание с уплотнительным кольцом, переворачивают секцию и вводят ее в аппарат. The detachable section is turned upside down, the sealing ring is removed, the distributor is removed, the ion exchanger is poured (or poured), the dispenser is inserted, its solid base is connected to the sealing ring, the section is turned over and introduced into the apparatus.

Таким образом, предлагаемый аппарат по сравнению с описанным в прототипе и при его использовании в технологическом процессе позволяет максимально использовать объем каждой съемной секции, сэкономить занимаемую полезную производственную площадь, облегчить монтажно-демонтажные работы и, следовательно, повысить удельную производительность при одновременном повышении степени очистки жидкости. Thus, the proposed apparatus in comparison with that described in the prototype and when it is used in the process allows maximum use of the volume of each removable section, to save the occupied useful production area, to facilitate installation and dismantling work and, therefore, to increase the specific productivity while increasing the degree of liquid purification .

Claims

ION-EXCHANGE APPLIANCE, comprising a housing with a removable bottom and a cover, to which are connected inlet and outlet pipes, a distributor mounted in the form of a perforated cylinder mounted along the axis of the housing, a perforated cylindrical partition wall and a granular ion-exchange charge placed in the annular space between the distributor coaxially mounted on the outside of the latter and a partition, characterized in that it is provided with a rigidly attached to the upper end of the perforated partition d a suit made of waterproof material, located at a distance from the cover, and means for sequentially connecting the housings, made in the form of o-rings and a frame with a locking device, the distributor is rigidly attached to the bottom and the ratio of the volumes of the distributor and the annular space is 0.01 0.5 .