Способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре и устройство для его осуществления

 

1. Способ регенерации ионита в противоточном ИОНИТНОМ фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности способа, отработанный раствор реагента вводят (Л локальными потоками. СХ) ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

3еи В 01 Л 49/02

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3585711/23-26 (22) 24.02.83 (46) 07.09.84. Бюл. 1"- 33 (72) Д.Л. Цырульников, E.Á. Юрчевский, А.П. Мамет, В.Е. Бухин, Ю.А. Постников, Е.Н. Иванов, Т.В. Алексеева, В.С. Глазунов и В.А. Харкевич (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (53) 66.067.322(088.8) (56) 1. Водоподготовительное оборудование. Каталог. M. НИИЭинформэнергомаш, 1979, с. 25 °

2. roc. Sos. Wect. Pa 34th Tnt.

Watev Conf Pittsburgh. Pa., 1973, s.å. 111-120, Discuss, 120-128.

3. Патент Франции М 2087387, кл. С 02 В 1/00, 1972..Л0„„1111 5 А (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ИОНИТА В

ПРОТИВОТОЧНОМ ИОНИТНОМ ФИЛЬТРЕ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности способа, от- g с работанный раствор реагента вводят локальными потоками.

2. Устройство для регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным средством, патрубки. для подачи и отвода промывочной воды и раствора реагента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, оно снабжено установленной над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикрепленными к плите под отверстиями.

3. Устройство для регенерации по п. 2. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что отверстия в плите имеют круглую или прямоугольную форму.

Устройство для регенерации по пп. 2 и 3„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что отражатели выполнены в вице пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах.

S. Устройство для регенерации по пп. 2 и 4, отличающееся тем, что плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала.

Изобретение относится к технике очистки воды и водных растворов от примесей, находящихся в виде ионов, с помощью ионообменных материалов ионитов и может быть использовано во всех ионитных фильтрах, применяющихся в народном хозяйстве.

Наиболее экономичным способом удаления из воды растворенных примесей является противоточный способ ионирования, заключающийся в том, что обрабатываемая вода и раствор реагента, вводимый для восстановления ионообменной емкости ионита, подаются в фильтр в противоположных направлениях. Применение противотока при ионообмене позволяет существенно снизить расход реагентов на регенерацию ионитов и повысить качество фильтрата. с

Наибольший эффект при использовании противотока достигается тогда, когда слой ионита в фильтре в процессе его регенерации находится в гидравлически зажатом состоянии. Для этого в выпускаемых промышленностью противоточных фильтрах над средним сборно-распределительным устройством, которое осуществляет отвод отработанного раствора реагента, размещается блокирующий слой ионита, предназначенный для предотвращения расширения слоя ионита, расположенного ниже среднего сборно-распределительного устройства (1 .

Однако даже при использовании в качестве ионообменного материала сульфоугля, масса которого в воде выше, чем у синтетических ионитов, например катионита КУ-2, в 2,5 раза, не обеспечивается надежное зажатие ионита, что в конечном счете приводит к повышенному расходу реагентов и получению низкой ионообменной ем10 кости катионита.

Известен способ зажатия слоя ионита, включающий одновременно с вводом раствора реагента в направлении снизу вверх подачу потока воды в направлении сверху вниз 12 1.

Однако в этом случае происходит существенное разбавление отработанного раствора реагента и соответственно увеличение объема перерабаты2б ваемых стоков.

Известен способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной во2> дой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента 533.

Известно устройство для регенерации противоточного ионитного фильg5 тра, содержащее корпус, верхнее, 3 1111 нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборнораспределительным устройством, патрубки для подвода и отвода воды, а также раствора реагента 31.

Однако вследствие того, что плотность синтетических ионитов близка к плотности воды (1,1-1,2 г/cM ), а высота блокирующего слоя меньше высо- 0 ты слоя ионита, размещенного под средним сборно-распределительным устройством, в 5-10 раз, для обеспечения надежного гидравлического зажатия блокирующего слоя требуется установка такого насоса, производительность которого превышала бы расход реагента в 3-6 раз. Это приводит к необходимости установки громоздких насосов, высокому расходу элект- 2< роэнергии и применению крупногабаритных труб и арматуры.

Цель изобретения — повышение экономичности и уменьшение расхода электроэнергии и металлоемкости 25 устройства.

Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, включающему взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раст

Q5 вора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, отработанный раствор реагента вводят локальными потоками.

Кроме того, устройство для регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные

45 средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным средством, патрубки для подачи и отвода промывочной воды и раствора реагента, снабжено установленной

50 над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикреплен ными к плите под отверстиями.

При этом отверстия в плите имеют круглую или прямоугольную формул 55

Отражатели выполнены в вице пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах.

815 4

Причем плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала.

На фиг. 1 представлен фильтр, продольный разрез, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 — вариант выполнения отбойников в случае прямоугольных отверстий; на фиг.5 то же, при круглых отверстиях в плитах.

Устройство состоит из плиты 1, имеющей щели круглой 2 или прямоугольной 3 формы, под которыми установлены отражатели, имеющие также круглую 4 или прямоугольную 5 форму.

Плита смонтирована над блокирующим. слоем 6, расположенным над средним сборно-распределительным устройством

7, ниже которого размещен слой 8 фильтрующего ионита. Крепление плиты осуществляется к корпусу фильтра

9, имеющего днище 10. Объем 11 над плитой 1 заполнен водой и предусматривается для расширения материала при его взрыхлении. Фильтр снабжен также верхним 12 и нижним 13 сборнораспределительными устройствами.

Для ввода исходной воды в фильтр предусмотрена труба 14, для отвода отработанной воды — труба 15. Труба

16 предназначена для ввода воды в блокирующий слой, труба 17 установлена в нижней части фильтра для подачи промывочной воды при взрыхлении всего слоя ионита. Труба 18 установлена для отвода из фильтра загрязненных вод. Труба 19 установлена в нижней части фильтра для подачи раствора реагента. Трубы 20 и 21 связаны с насосом 22 и соединяют среднее сборно-распределительное устройство 7 с верхней частью фильтра. Труба 23 предназначена для отвода избытка отработанного раствора реагента из среднего сборно-распределительного устройства 7.

Пример. Исходную воду подают по. трубе 14, она проходит верхнее сборно-распределительное устройство 12, водяную "подушку" — объем

11, щели в плите 1 и далее с помощью отражателей изменяет направление движения на 90 и в виде локальных о потоков поступает в блокирующий слой

6. После пропускания через слои 6 и 8 обработанную воду по трубе 15 направляют к потребителю. При появ5 лении в фильтрате концентра 1ии удаляемого иона выше допустимого предела фильтр отключают на регенерацию.

Для этого вначале производится взрыхление блокирующего слоя путем подачи по трубе 16 промывочной воды, которая, пройдя среднее сборно-распределительное устройство 7, далее вытесняет часть материала блокирующего слоя 6 через щели 2 в плите 1 1б в пространство над плитой. Воду, содержащую отмытые загрязнения и ионитную мелочь, дренируют по трубе 18, Периодически взрыхлению подвергают весь слой ионита. В этом случае промывочную воду вводят в фильтр по трубе 17. По окончании взрыхления осуществляют регенерацию ионита.

При регенерации, например, анионита марки АВ-17 в нижнюю часть фильтра по трубе 19 вводят 47-ный раствор едкого натра, который пропускают снизу вверх (противоточно) при скорости движения раствора 4 м/ч. Отработанный раствор щелочи собирают р средним сборно-распределительным устройством 7 и через трубы 20 и 21 насосом 22 направляют в верхнюю часть фильтра. Скорость движения отработанного раствора щелочи в пространстве над плитой 1 поддерживают на уровне 4 м/ч путем открытия на соответствующую величину задвижки на трубе 23, используемой для удаления избыточного объема отработан35 ного раствора. Далее отработанный раствор щелочи пропускают через щели в плите 1 и после отражателей вводят локальными потоками в верхнюю часть блокирующего слоя. При использовании в качестве материала блокирующего слоя того же ионита, который используется для ионирования воды, скорость движения локальных потоков отработанного раствора реагента поддерживают на уровне, превышающем значение скорости движения раствора реагента через слой ионита, расположенных под средним сборнораспределительным устройством в 36 раз. В данном случае, при использовании в качестве материала блокирующего слоя аниопита марки АВ-17, скорость движения локальных потоков отработанного раствора щелочи поддерживают в пределах 12-24 м/ч. В

55 тех случаях, когда в качестве материала блокирующего слоя используют инертный материал, удельная масса в воде которого в 4-5 раз ниже удельной массы ионита, то скорость движения локальных потоков увеличивают и ее значение, по экспериментальным данным, превышает скорость движения раствора реагента в слое ионита в, 12-15 раз.

Отмывка ионита от продуктов взаимодействия осуществляется аналогично регенерации с той разницей, что вместо раствора реагента в нижнюю часть фильтра по трубе 17 вводят отмывочную воду. Скорость движения отмывочной воды в слое ионита увеличивают до 8 м/ч, а локальных потоков в блокирующем слое — до 24-48 м/ч.

После окончания отмывки фильтр включают в работу.

При обработке воды со скоростью

15-60 м/ч происходит уплотнение фильтрующего материала, в результате чего площадь входа локальных потоков воды в блокирующий слой увеличивается и скорость движения воды у входа в слой приближается к скорости ее движения в фильтре над плитой.

При регенерации скорость движения отработанного раствора реагента в фильтре в 5-20 раз меньше, чем при обработке воцы, и составляет 310 м/ч. В этом случае происходит меньшее, но достаточное уплотнение блокирующего слоя, обеспечивающее надежное зажатие слоя ионита за счет того, что скорость движения локальных потоков выше, чем скорость движения регенерационного раствора в

3-15 раз.

Изменение направления движения воды с помощью отражателей на 90 позволяет осуществить равномерное распределение движущегося потока по сечению фильтра и исключить возможность образования участков с повышенным гидравлическим сопротивлением.

При использовании для регенерации ионита 5-10%-ного раствора соляной кислоты плита со щелями и отражателями должна изготавливаться из полимерных материалов. При использовании 2-5Х-ного раствора серной кислоты возможно применение нержавеющей стали. Применение углеродистой стали с противокоррозионным покрытием возможно для обоих указанных случаев.

Таким образом, введение отработанного реагента в верхнюю часть

Составитель С. Красносельская

Редактор О. Бугир Техред Ж;Кастелевич Корректор Р

E . Сирохман

Заказ 6376/6 Тираж 532 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 блокирующего слоя в виде локальных . потоков, по сравнению с известным способом, приводит к образованию потоков, используемых для зажатия слоя, с высокими сокростями движения, в результате чего возможно снижение

11815 8 расхода отработанного раствора реагента в 3-6 раз, и, как следствие, это ведет к повышению экономичности эа счет уменьшения производительности насоса, экономии электроэнергии, снижения габаритов труб и арматуры.