Аппарат для ионообменного процесса

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению ионообменных процессов и может быть использовано в химической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности. Аппарат включает корпус с патрубками ввода и вывода фаз, внутри которого на оси установлены контактные винтовые устройства, причем корпус дополнительно снабжен, по крайней мере, двумя цилиндрами, расположенными параллельно друг другу, и установленные в них с возможностью вращения в противоположных направлениях, контактные винтовые устройства. Углы подъема винтов в каждой паре цилиндров направлены в противоположные стороны. Винтовые устройства выполнены в виде винта Архимеда, поверхность которого перфорирована. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности аппарата и увеличить его производительность. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов, протекающих в системах "жидкость - твердое тело", таких как сорбция, выщелачивание, растворение, и может быть использовано в химической, гидрометаллургической и смежных с ними отраслях промышленности.

Известен аппарат для ионообменных процессов (патент DE № 1088466, кл. МПК⁷ B 01 J 47/10, опубл. 1957), включающий корпус с патрубками ввода и вывода фаз, внутри которого на оси установлены контактные устройства, выполненные в виде перфорированных секторных элементов, расположенных на спирали, причем радиус профиля перфорированных секторных элементов в поперечном сечении аппарата увеличивается неравномерно.

Недостатком аппарата является наличие перфорированных секторных элементов, расположенных на спирали, что не обеспечивает оптимального контакта взаимодействующих фаз и приводит к образованию застойных зон.

Наиболее близким техническим решением является аппарат для ионообменных процессов (патент РФ № 2105607, кл. МПК⁷ B 01 J 47/10 от 27.02.96, БИ № 6, 1998), включающий корпус с патрубками ввода и вывода фаз, внутри которого на оси установлены винтовые контактные перфорированные устройства, расположенные с чередующимися правым и левым ходами со смещением на 180°.

Недостатком аппарата является то, что максимальный для этого устройства массообмен возможен только в местах чередования правого и левого хода спирали, также возможно образование застойных зон между контактными устройствами и стенкой корпуса.

Технической задачей изобретения является интенсификация процессов массообмена за счет лучшего контакта взаимодействующих фаз и устранение застойных зон, а также расширение функциональных возможностей аппарата и увеличение его производительности.

Это достигается тем, что известный аппарат для ионнообменных процессов, включающий корпус с патрубками ввода и вывода фаз, внутри которого на оси установлены контактные винтовые устройства, дополнительно снабжен, по крайней мере, двумя цилиндрами, расположенными параллельно друг другу, и установленными в них с возможностью вращения в противоположных направлениях контактными винтовыми устройствами с углами подъема винтов в каждой паре цилиндров, направленными в противоположные стороны. Винтовые устройства выполнены в виде винта Архимеда, поверхность которого перфорирована.

Данное устройство позволит улучшить контакт взаимодействующих фаз (сорбента и раствора), что приведет к увеличению производительности аппарата.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид аппарата при параллельном расположении цилиндров относительно оси корпуса.

Аппарат для ионообменного процесса состоит из корпуса 1 с патрубками ввода и/или вывода 2, 3 раствора, внутри которого установлены параллельно друг другу два цилиндра 4 с установленными в них на осях с возможностью вращения в противоположных направлениях контактными винтовыми устройствами 5. Углы подъема винтов в каждой паре цилиндров 4 направлены в противоположные стороны. Винтовые устройства 6 выполнены в виде винта Архимеда, поверхность которого перфорирована. Корпус 1 в донной части снабжен патрубком 6 для вывода ионита.

Аппарат работает следующим образом.

Раствор вводят через патрубок 2 или 3 и при вращении цилиндров 4 в противоположные стороны происходит соприкосновение с контактным винтом Архимеда 5 раствора и сорбента, при этом фазы перемешиваются, приобретая поступательное движение вверх и вниз по цилиндрам 4. При выполнении винтов Архимеда 5 перфорированными фазы приобретают одновременно радиальное вращательное движение, создавая противоток и соответственно дополнительные условия для улучшения массообмена. По мере истощения сорбент выводится через патрубок 6.

Выбор количества винтов Архимеда, их размера и расположения определяют производительность и конструктивные размеры аппарата.

Использование данного изобретения по сравнению с прототипом позволит создать дополнительные возможности для интенсивного массообмена, сделать аппарат универсальным для любого объема перемешивающихся фаз путем изменения числа параллельно расположенных устройств и их высоты.

Универсальность аппарата заключается также в том, что можно варьировать при одинаковом объеме высоту и площадь устройства. Кроме того, сорбцию осуществляют из всего объема раствора сразу, что делает возможным производить более тщательный контроль и регулирование, а также поддержание оптимальной величины рН в течение всего процесса сорбции, что улучшает технологические показатели процесса (скорость сорбции, сорбционную обменную емкость, производительность).

Аппарат может быть использован не только для процессов ионного обмена, но и для элюирования, выщелачивания, растворения, экстракции, реэкстракции, образования и разрушения эмульсии и других процессов массообмена.

Формула изобретения

1. Аппарат для ионообменного процесса, состоящий из корпуса с входными и выходными патрубками, внутри которого на оси установлены контактные винтовые устройства, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен по крайней мере двумя цилиндрами, расположенными параллельно друг другу, и установленными в них с возможностью вращения в противоположных направлениях контактными винтовыми устройствами с углами подъема винтов в каждой паре цилиндров, направленными в противоположные стороны.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что контактные винтовые устройства выполнены в виде винта Архимеда.

3. Аппарат по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что винты Архимеда перфорированы.

РИСУНКИ

Рисунок 1