PL65165B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.Y.1972 KI. 12g, l/Ol MKP B Olj 1/06 UKD Twórca wynalazku: Romuald Bogoczek Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Urzadzenie do przeprowadzania w sposób ciagly procesów wymiany masy, pomiedzy faza ciekla a stala Wynalazek dotyczy kolumnowego urzadzenia slu¬ zacego do przeprowadzania w sposób ciagly proce¬ sów wymiany masy pomiedzy faza ciekla a stala, to jest takich jak wymiana jonowa, retardacja jo¬ nowa, ekskluzja jonowa oraz fizyczna adsorpcja i desorpcja wynikajaca miedzy innymi z dyfuzji czasteczkowej. Urzadizenie nadaje sie szczególnie dobrze do przeprowadzania z roztworów w sposób ciagly sorpcji i desorpcji molekularnej, z uwagi na jej dwustadyjnosc.Dotychczas znane jest kilka rodzajów urzadzen sluzacych do ciaglej wymiany masy pomiedzy faza ciekla a stala, zwlaszcza do wymiany jonowej.Najbardziej znane, nosza nazwy Asahi, znane sa na przyklad z patentu polskiego nr 53012, Higgins i Fluicon. Znane sa równiez urzadzenia skladajace sie z kolumn o dzialaniu ciaglym wedlug patentu polskiego nr 61507 oraz znane jest urzadzenie ko¬ lumnowe do adsorpcji i desorpcji wedlug patentu polskiego nr 41403.W trzech pierwszych wymienionych urzadzeniach, ruch zywicy nie odbywa sie scisle ciagle lecz na¬ stepuje on w sposób pulsacyjny. Czynnikiem trans¬ portujacym zywice z jednej kolumny do drugiej jest woda nosna, która wstrzykuje sie i dobiera w okreslonych miejscach aparatury. W urzadzeniu Asahi wedlug patentu polskiego nr 53012 dodatkowa role napedowa stanowia róznice cisnien istniejace pomiedzy kolumnami. W urzadzeniu wedlug pa¬ tentu polskiego nr 61507, transport zywicy z jednej 10 20 25 30 kolumny do drugiej odbywa sie sposobem pneuma¬ tycznym za pomoca pompy mamutowej.Urzadzenie wedlug patentu polskiego nr 41403 sklada sie z dwóch kolumn pionowych polaczonych ze soba u dolu i u góry specjalnymi komorami.W wymienionych kolumnach znajduje sie szereg ruchomych pojemników umieszczonych szeregowo jeden nad drugim. Pojemniki te sa wypelnione zlo¬ zem sorpcyjnym. W jednej kolumnie odbywa sie proces adsorpcji, w drugiej zas proces desorpcji.Z chwila gdy zloze znajduje sie w pojemniku kran¬ cowo polozonym w kolumnie, zostanie zupelnie wysycone danym skladnikiem ulegajacym adsorpcji lub zostanie zupelnie zregenerowane, bywa ono prze¬ mieszczane do komory laczacej obie kolumny i pod¬ stawione pod lub nad druga z kolumn a nastepnie zostaje wsuniete w druga z kolumn.Ruch ciagly zloza w tym urzadzeniu polega wiec na mechanicznym przemieszczeniu oddzielnych zbiorników zawierajacych zloze sorpcyjne z jednej kolumny do drugiej. Urzadzenie to zostalo zapro¬ jektowane dla rozdzielania mieszanin par i gazów z czego wynika caly szereg rozwiazan koniecznych dla zhermetyzowania ukladu.Wyzej wymienione urzadzenia, posiadaja szereg wad i niedogodnosci. W urzadzeniach tych rudh zywicy nie odbywa sie scis'Ie ciagle, leoz nastepuje on w sposób pulsacyjny lub wrecz skokowy. Pneu¬ matyczny transport zloza sorpcyjnego wedlug pa¬ tentu polskiego nr 61507 jest nierównomierny 6516565165 i trudny d/o regulacji w duzym zakresie. W znanyeh urzadzeniach brak jest ponadto dobrego rozwiazafnil umozliwiajacego oddzielanie od zloza sorpcyjnego jednej cieczy przed nadejsciem drugiej cieczy. Roz¬ wiazanie takie, na przyklad wedlug polskiego pa- 5 tentu nr 61507, poilega na potrzasaniu mokrego zloza sorpcyjnego na sitach, co tylko czesciowo oddziela ciecz Oid zloza. Znane, urzadzenia posiadaja równiez te niedogodnosc, ze nie mozna ich (zmniejszyc do skali.-laboratoryjnej bez istotnego zaklócenia ich 10 dzialania. Utrudnia to bardzo badanie nowych pro¬ cesów sorpcyjnych jakie powinno sie prowadzic w skali malej.Przyczyna tej ostatniej wadty- sa rózne zjawiska wystepujace w róznych wyliczonych wyzej, znanych *5 urzadzeniach sorpcyjnych. Glównym zjawiskiem przyczynowym isa rozmiary ziaren zlóz sorpcyjnych, lepkosc roztworów zjawiska adhezji i napiecie po¬ wierzchniowe roztworów. Niektóre z wymienionych zjawisk uniemozliwiaja na przyklad dzialanie pom- 20 py mamutowej jako urzadzenia transportujacego gastwe zloza sorpcyjnego, o ile srednica tej pompy nie przekroczy okreslanych rozmiarów, nieprzydat¬ nych juz wtedy do celów laboratoryjnych. Niedo¬ godny jest równiez skomplikowany mechanijzim 25 przemieszczajacy pojemniki z jednej kolumny do drugiej wedlug patentu polskiego nr 41403 w przy¬ padku skali laboratoryjnej.Wszystkie trzy glówne wady znanych urzadzen sorpcyjnych o dzialaniu ciaglym usuwa urzadzenie 30 wedlug wynalazku. Urzadzenie do przeprowadzenia w sposób ciagly procesów wymiany masy pomiedzy faza ciekla a stala, skladajacej sie z kolumn wypel¬ nionych ruchomym zlozem sorpcyjnym wedlug wy-' nalazku, charakteryzuje sie tym, ze ikolumny te sa 35 polaczone ze soba w swoich górnych i dolnych cze¬ sciach za pomoca przenosników slimakowych, które czesciowo usytuowane sa w komorach ssaco-myja- cych, wyposazonych w przegrody filtracyjne, pola¬ czone ze zbiornikami prózniowymi, wyposazonymi 40 w odplywy, prowadzace do ukladów zasilajacych kolumny oraz w przewody laczace je z pompami prózniowymi jak równiez przewody prowadzace do zbiorników cieczy myjacych lub par nasyconych tych cieczy ewentualnie do powietrza. 4S Takich komór moze byc kilka i j edne moga byc przeznaczone do przemywania cieczami myjacymi, drugie zas powinny byc prózniowe. Do kolumn do¬ chodza przewody doprowadzajace roztwory podle¬ gajace sorpcji, zgodnie z procesem technologicznym 50 lub powodujace desorpcje, a wychodza z nich prze¬ wody odprowadzajace roztwory pozbawione sklad-, nika zaadsorbowanego lub zawierajace skladnik zdesorbowany. Caly uklad aparaturowy, to jest ko¬ lumny i transportery slimakowe sa stale wypelnione 55 zlozem sorpcyjnym. W pierwszej kolumnie zachodzi proces sorpcji, czyli usuwanie z roztworu okreslo¬ nego skladnika, w drugiej kolumnie nastepuje de¬ sorpcja, czyli uaktywnianie zloza sorpcyjnego.W komorach ssacych nastepuje wysysanie cieczy 60 otaczajacej zloze sorpcyjne, w tym celu aby nie mieszala sie ona z innym roztworem znajdujacym sie w drugiej kolumnie. Komora taka moze sluzyc równiez do przemywania zloza ciecza obojetna z punktu widzenia procesu sorpcyjnego jak na przy- 65 klad woda. Komórv takich polaczonych szeregowo moze byc wiecej, na przyklad pierwsza prózniowa, druga myjaca, trzecia znów prózniowa;; ; '1 Przenosnik slimakowy, który laczy kolumny sorp¬ cyjne, na odcinku komory ssacej lub myjacej moze byc pozbawiony lopatki, slimakowej. Transport zywicy sorpcyjnej z jednej kolumny do drugiej, jest jednostajny i ciagly, a ponadto mozliwy do regulowania. Transport ten realizuje sie za po¬ moca przenosników slimakowych, posiadajacych regulowane obroty laczacych sasiednie kolumny sorpcyjne w dolnych i górnych ich czesciach. Miedzy kolumnami znajduja sie komory prózniowe. W ko¬ morach tych nastepuje dokladne oddzielenie cieczy od zloza sorpcyjnego przez wyssanie.U/rzadzenie wedlug wynalazku ' charakteryzuje mozliwie daleko posunieta prostota techniczna, co pociaga za soba bardzo wysoki stopien niezawod¬ nosci technicznej. Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc na tyle duze, aby nadawalo sie do pracy w skali wielkoprzemyslowej jak równiez moze zo-. stac zmniejszone do skali laboratoryjnej, bez istot¬ nego izaklócenia jego charakterystyki pracy. Z uwagi na staly i równomierny nacisk jaki wywiera prze¬ nosnik slimakowy na zloze sorpcyjne w kazdej czesci aparatury, unika sie jakiegokolwiek zawieszania zloza sorpcyjnego w kolumnach.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przedstawione na fig. 1 i sklada sie z kolumn sorpcyjnych 1 i 2, polaczonych za pomoca przenosników slimakowych 3 i 4, przechodzacych przez komory myjaco-ssace wyposazone w przegrody filtracyjne 5 i 6, a pola¬ czone ze zbiornikami prózniowymi 7 i,8. Kolumna 1 w której zachodzi proces sorpcyjny posiada przewód 9 doprowadzajacy roztwór podlegajacy procesowi sorpcyjnemu i przewód 10 odprowadzajacy roztwór zubozaly w skladnik jaki ulegl sorpcji.Kolumna 2 w której zachodzi proces desorpcji czyli uaktywnianie zloza sorpcyjnego, posiada prze¬ wód 11 doprowadzajacy roztwór regenerujacy zloze sorpcyjne i przewód 12, odprowadzajacy roztwór wzbogacony w skladnik jaki ulegl desorpcji. W ko¬ lumnach 1 i 2 ruch cieczy i zloza sorpcyjnego sa wzajemne prtzeciwpradowe. Ciecz jaka zostala wyssana ze zloza sorpcyjnego i przedostala sie do zbiornika 7, zostaje odprowadzona przewodem 13 na powrót do zbiornika zasilajacego kolumne 1.Ciecz która po wyssaniu ze zloza sorpcyjnego przedostala sie do zbiornika 8, przedostaje sie prze¬ wodem 16 do zbiornika zasilajacego kolumne 2.Przewody 17 i 18, 19 d 20 zaopatrzone w zawory, moga sluzyc do wprowadzania cieczy majacej naj¬ czesciej wody, lub pary nasyconej cieczy podlega¬ jacej procesowi sorpcji, ewentualnie powietrze.Manometry prózniowe 21 i 22 sluza do kontroli podcisnienia w zbiornikach prózniowych 7 i 8.Przyklad. Celem usuniecia jonów miedzi ze scieków zawierajacych okolo 1,5 g CUSÓ4 w litrze i odzyskania siarczanu miedzi w postaci bardziej stezonego roztworu, zastosowano aparature wedlug wynalazku. Aparatura ta sklada sie z dwóch ko¬ lumn szklanych o srednicy wewnetrznej 50 mm i wysokosci 950 mm. Kolumny te zaopatrzone w gó¬ rze w odpowietrzenie, zakonczone w dolnej i w gór¬ nej czesci lagodnym lukiem polaczone sa poziomymi5 65165 6 rurami. W rurach o wewnetrznej srednicy 25 mm umieszczone sa podluzne slimaki o ©gumowanych lopatkach. Slimaki polaczone sa poprzez uszczel¬ niacze gumowe i przekladnie z napedowymi wal¬ kami silników elektrycznych. W polowie górnego poziomego przewodu rurowego znajduje sie rozga¬ lezianie. Górny jego wylot zamkniety jest kurkiem szklanym, dolny zas przegroda filtracyjna a nastep¬ nie jest polaczony z kolba ssawkowa, do której pod¬ laczono laboratoryjna pompke prózniowa.Cala aparature wypelniono zawiesina zywicy ka- tionitowej Wofatit KS-10. Przez uruchomienie transporterów slimakowych i uregulowanie ich obrotów, wprowadzono w ruch okrezny cale zloze jonitowe. Predkosc przesuwania sie zloza wynosi 200 mi/godz. Do dolnej czesci tej kolumny, w której zloze zywiczne porusza sie w kierunku na dól, wprowadzono scieki siarczanu miedzi z predkoscia 6 litrów/godz. U góry tejze kolumny odbierano z taka predkoscia sciek pozbawiony zawartosci jo¬ nów miedzi ponizej zawartosci 1 X 10—5 gOu/litr. Do górnej czesci drugiej kolumny wprowadzono roiz- twór kwasu siarkowego o stezeniu 1,5 g z predkoscia 100 ml/godz. Na doie tej kolumny natomiast odbie¬ rano roztwór siarczanu miedzi z predkoscia 80 ml/godz. a zawierajacy okolo 115 g CuS04/litr.Tymczasem w kolbie ssawkowej umieszczonej na górnym przewodzie poziomym odbierano jeszcze okolo 1,5 n roztwór kwasu siarkowego z predkoscia 20 ml/godzine. Roztwór ten zawracano do górnego przewodu kolumny drugiej. Ilosc odzyskanego w ten sposób siarczanu miedzi przewyzszalo 99,5*70, przy czym jego stezenie wzroslo okolo 75-krotnie. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do przeprowadzania w sposób ciagly procesów wymiany masy pomiedzy faza ciekla a stala, skladajace sie z kolumin wypelnionych ru¬ chomym zlozem sorpcyjnym, znamienne tym, ze kolumny (1, 2) sa polaczone ze soba w swoich górnych i dolnych czesciach za pomoca przenosni¬ ków slimakowych (3), (4), na których sa usytuowane komory sisaco-myjace, wyposazone w przegrody fil¬ tracyjne (5, 6), polaczone ze zbiornikami próznio¬ wymi (7, 8), wyposazonymi w odplywy (13, 14) prowadzace do ukladów zasilajacych (9, 11) ko¬ lumny, oraz w przewody (15, 16) laczace je z pom¬ pami prózniowymi jak równiez w przewody (17, 18, 19, 20) prowadzace do zbiorników cieczy myjacych, lub par nasyconych tych cieczy, ewentualnie do powietrza. 10 15 25 PL PL