Способ очистки синтетических органических сорбентов и установка для его осуществления

 

Использование: для очистки синтетических сорбентов, например, в водоподготовке. Сущность: способ предусматривает очистку водной суспензии сорбента в акустическом поле звуковых колебаний низких частот с последующей очисткой потока водной суспензии в ультразвуковом поле. Установка для осуществления способа содержит две последовательно соединенные камеры: предочистки в акустическом поле, создаваемом гидродинамическими излучателями, и очистки в ультразвуковом поле, создаваемом магнитострикционными преобразователями, подсоединенными к генератору. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предложенное изобретение относится к области очистки синтетических органических сорбентов, в частности используемых при эксплуатации водоподготовительных установок на тепловых электростанциях, и может быть использовано для очистки ионитов от таких примесей, как оксиды и гидроксиды железа, масла, нефтепродукты, органические вещества и другие примеси, накапливаемые поверхностью зерен ионитов и приводящие к снижению их обменной емкости, ухудшению качества фильтрата и другим нежелательным последствиям.

Известен способ очистки анионитов, используемых в водоподготовке, путем их промывки щелочью и водой (патент RU N 2056943, B 01 J 41/12, 1996).

Недостатком известного способа является использование химических реагентов в процессе.

Известен способ очистки сорбента в фильтрующей колонне, включающий его отмывку водой, при этом воду подают струями, создаваемыми гидродинамическими активаторами (патент RU N 2060822, B 01 J 47/02, 1996).

Недостатком способа является высокий расход воды и недостаточная степень очистки сорбента.

Известен способ очистки синтетических органических ионитов путем их обработки ультразвуком в воде при t = 35 - 50^oC (патент RU N 2006286, B 01 J 49/00, 1994).

Данный способ позволяет проводить очистку без использования химических реагентов, однако при необходимости очистки больших количеств ионитов степень их очистки недостаточна.

Известен способ и установка для удаления загрязнений из ионообменной смолы, предусматривающие до воздействия на суспензию смолы ультразвуком добавлять в нее диспергатор, способствующий образованию коллоидов, например, гексаметафосфат натрия или серную кислоту (заявка ЕПВ N 0052453, B 01 J 49/00, 1982).

Известный способ позволяет получить высокую степень очистки и улучшить отделение от очищенного продукта, однако он не свободен от использования химических реагентов в процессе.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки синтетических органических ионитов путем обработки потока водой суспензии сорбента ультразвуком и установка, содержащая генератор ультразвука, емкость для загрязненного материала, камеру для ультразвуковой обработки с встроенными магнитострикционными преобразователями, подсоединенными к генератору, и снабженную входным и выходным соплами, и цилиндр для отмывки, из которого загрязнения выносятся встречными потоком воды (Блянкман Л.М. Очистки фильтрующих материалов. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 70 - 74).

Недостатком вышеописанного способа и установки является то, что при очистке сильнозагрязненных материалов для получения требуемой степени очистки возникает необходимость многократной очистки, для чего предусмотрена возможность изменения направления движения потока очищаемой суспензии.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа и создание установки, позволяющих получить высокую степень очистки сорбента в потоке с высокой производительностью без необходимости многократного повторения операций и без использования при очистке химических реагентов.

Поставленная задача решается описываемым способом очистки синтетических органических сорбентов, включающим предварительную обработку водной суспензии сорбента в зоне акустического поля звуковых колебаний низких частот, создаваемого подачей воды через гидродинамические излучатели акустических колебаний при барботаже (диспергирование) воздуха в водную суспензию сорбента, в последующую обработку потока водной суспензии в ультразвуковом поле.

При этом предпочтительно подавать воду через гидродинамические излучения под давлением.

Поставленная задача решается описываемой установкой для осуществления способа, содержащей входное сопло для сорбента, камеру предочистки, снабженную по крайней мере двумя гидродинамическими излучателями, установленными под углом друг у другу, предпочтительно равному для удобства монтажа 90^o, каждый из излучателей при этом снабжен штуцером для подачи воды и штуцером для подачи воздуха, камеру для ультразвуковой обработки с встроенными магнитострикционными преобразователями, подсоединенными к генератору, и выходное сопло.

Камера ультразвуковой обработки, преимущественно, расположена вертикально над камерой предочистки и соосно ей. Однако, в принципе, возможно и иное взаиморасположение вышеупомянутых камер.

Ниже приведен пример реализации способа по изобретению и предпочтительный вариант установки для его осуществления.

Пример.

Очистке подвергался синтетический органический сорбент (ионообменная смола) марки КУ-2-8 в количестве 14 м³. Смола до очистки эксплуатировалась в течение 5 лет в механическом фильтре на стадии Na - катионирования в промышленных условиях ТЭЦ.

Очистка сорбента осуществлялась на установке очистки синтетических органических сорбентов, схема одного из вариантов которой показана на чертеже.

Установка содержит: 1 - камера ультразвуковой обработки; 2 - входной патрубок; 3 - выходной патрубок; 4 - магнитострикционный преобразователь, подсоединенный к генератору; 5 - гидродинамический излучатель; 6 - штуцер подачи воздуха; 7 - штуцер подачи воды гидродинамического излучателя; 8 - смотровое окно; 9 - манометр; 10 - подставка; 11 - патрубки отбора проб; 12 - камера предочистки.

Водная суспензия загрязненного сорбента подается в установку по входному патрубку 2 и попадает в струйно-пульсирующее поле акустических колебаний, создаваемого гидродинамическими излучателями 5, вмонтированными под углом 90^o друг к другу в камеру предочистки 12. При прохождении воды через гидродинамические излучатели под давлением не менее 2,5 кгс/см², последние возбуждают струйно-пульсирующее поле акустических колебаний широкого спектра частот с основной гармоникой 2,5 кГц. Создаваемое при этом разрежение в резонаторных камерах гидродинамических излучателей затягивает в них атмосферный воздух через штуцер 6. Воздух, диспергируясь, барбатирует в водной суспензии сорбента, далее попадает вместе с ней в камеру ультразвуковой обработки 1. Сорбент в водной среде под воздействием акустического струйно-пульсирующего поля, насыщенного пузырьками диспергированного воздуха, подвергается предварительной (грубой) очистке в камере 12. При этом происходит декангломерация сорбента, диспергирование загрязнителя и очистка внешней поверхности.

Далее, поток сорбента в загрязненной водной среде поступает в камеру ультразвуковой очистки 1, где под воздействием ультразвукового поля подвергается дальнейшей (основной) очистке. Ультразвуковое поле создается магнитострикционными преобразователями МПС - 2,5 - 18, подключенными к ультразвуковому генератору УЗГ 3 - 10. Диспергированный воздух, попадая вместе с водной суспензией сорбента в камеру ультразвуковой очистки, способствует образованию дополнительных центров кавитации и пульсации, что в свою очередь интенсифицирует процесс глубокой очистки внутренних пор сорбента.

Для исключения возможности завоздушивания установки акустическая камера 1 смонтирована на подставке 10 вертикально над камерой предочистки 12. Для удобства обслуживания камера 1 снабжена смотровым окном 3 для визуального наблюдения за движением потока суспензии сорбента. Контроль за давлением в камере осуществляется манометром 9.

Для отбора проб сорбента на анализ, до и после очистки, установка снабжена соответствующими патрубками 11.

После очистки водная суспензия очищенного сорбента подается по выходному патрубку 3 в Na-катионитовый фильтр, из которого удаляется загрязненная вода.

В данном примере сорбент до очистки имел общее загрязнение 5,51 мас.%, после очистки - 0,36 мас.%, т.е. степень очистки сорбента составила 99,3%. После очистки сорбента Na-катионитовый фильтр повысил выход очищаемой воды в 1,6 раза, что позволило снизить удельный расход регенерационного раствора поваренной соли на 25 - 30%. Промышленная реализация предлагаемого изобретения позволяет существенно улучшить эколого-экономические показатели процесса водоподготовки.

Формула изобретения

1. Способ очистки синтетических органических сорбентов, включающий обработку потока водной суспензии сорбента в ультразвуковом поле, отличающийся тем, что водная суспензия сорбента предварительно обрабатывается в зоне акустического поля звуковых колебаний низких частот, создаваемого подачей воды через гидродинамические излучатели акустических колебаний, при этом в водную суспензию сорбента барботируют воздух.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду через гидродинамические излучатели подают под давлением.

3. Установка для очистки синтетических органических сорбентов, содержащая камеру для ультразвуковой обработки с встроенными магнитострикционными преобразователями, подсоединенными к генератору, входное и выходное сопла для сорбента, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит камеру предочистки, снабженную по крайней мере двумя гидродинамическими излучателями, установленными под углом друг к другу, при этом каждый гидродинамический излучатель снабжен штуцером для подачи воды и штуцером для подачи воздуха, а входное сопло для сорбента соединено с упомянутой камерой предочистки.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что камера ультразвуковой обработки расположена вертикально над камерой предочистки и соосно ей.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что гидродинамические излучатели установлены под углом, равным 90^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1