RU2685104C1 - Ion-exchange apparatus (versions) - Google Patents
Ion-exchange apparatus (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685104C1 RU2685104C1 RU2018139321A RU2018139321A RU2685104C1 RU 2685104 C1 RU2685104 C1 RU 2685104C1 RU 2018139321 A RU2018139321 A RU 2018139321A RU 2018139321 A RU2018139321 A RU 2018139321A RU 2685104 C1 RU2685104 C1 RU 2685104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- ion exchange
- exchange
- column
- pump
- Prior art date
Links
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims abstract description 184
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 16
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 28
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- -1 carboxyl cation Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001577 potassium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к аппаратам для проведения ионообменных процессов, и представлено двумя вариантами.The invention relates to the field of chemical technology, namely, apparatus for carrying out ion-exchange processes, and is presented in two versions.
Ионообменные процессы и аппараты, в которых они осуществляются, широко используются в современной химической технологии, в частности при производстве растворимых удобрений (см., например, патенты РФ №2201414, опубл. 27.03.2003 [1], №2608017, опубл. 11.01.2017 [2]). Подбирая комбинации различных ионных форм ионита в ионообменной колонне и исходных веществ, а также порядок пропускания растворов этих веществ через соответствующую колонну, можно получить широкий ассортимент удобрений. При этом производственный процесс может включать несколько стадий ионного обмена, в том числе - быть циклическим. В ходе такого процесса получают как готовый продукт, являющийся, в частности, растворимым удобрением, так и промежуточные продукты. На любой из этих стадий при наличии нерастворимых загрязняющих примесей в используемых исходных веществах может возникать проблема обеспечения надлежащей чистоты как готовых, так и промежуточных получаемых продуктов, а также проблема предотвращения загрязнения ионита в ионообменных колоннах.Ion exchange processes and apparatuses in which they are carried out are widely used in modern chemical technology, in particular, in the manufacture of soluble fertilizers (see, for example, patents of the Russian Federation No. 2012414, publ. March 27, 2003 [1], No. 2608017, publ. 11.01. 2017 [2]). By selecting combinations of various ionic forms of the ion exchanger in the ion exchange column and starting materials, as well as the order of transmission of solutions of these substances through the corresponding column, a wide range of fertilizers can be obtained. In this case, the production process may include several stages of ion exchange, including - to be cyclic. During this process, both the finished product, which is, in particular, soluble fertilizer, and intermediate products are obtained. At any of these stages, in the presence of insoluble contaminants in the used raw materials, there may be a problem of ensuring the proper purity of both the finished and intermediate products obtained, as well as the problem of preventing ionite contamination in the ion-exchange columns.
Например, такая проблема может возникнуть при получении высокочистых бесхлорных калийных минеральных удобрений ионообменным способом по патенту [2] с использованием относительно дешевых низкосортных видов исходного сырья, включая некоторые соли и удобрения технического качества (хлористый калий, аммиачную селитру и др.), а также наиболее доступные минеральные кислоты (экстракционную фосфорную кислоту, техническую серную кислоту). Такие процессы весьма экономически привлекательны, так как при этом заметно уменьшается себестоимость производства продукции и одновременно расширяется ассортимент получаемых удобрений.For example, such a problem may arise when obtaining high-purity chlorine-free potassium mineral fertilizers by the ion-exchange method according to the patent [2] using relatively cheap low-grade feedstock, including some salts and fertilizers of technical quality (potassium chloride, ammonium nitrate, etc.), as well as most available mineral acids (extraction phosphoric acid, technical sulfuric acid). Such processes are very economically attractive, as this significantly reduces the cost of production and at the same time expands the range of fertilizers.
В то же время снижение требований к содержанию в исходных сырьевых материалах нерастворимых или малорастворимых примесей или примесей, способных образовывать малорастворимые вещества в ходе ионообменных процессов получения растворимых минеральных удобрений, приводит к технологическим сложностям, заключающимся в том, что часть твердой фазы получаемой в ионообменной колонне суспензии с содержащимися в ней нерастворимыми и малорастворимыми примесями из-за эффекта фильтрации в плотном слое ионита неизбежно остается в колонне и приводит к снижению чистоты целевой продукции.At the same time, the reduction of requirements for the content of insoluble or poorly soluble impurities or impurities in the raw materials that can form poorly soluble substances during ion-exchange processes for obtaining soluble mineral fertilizers leads to technological difficulties in that part of the solid phase obtained in the ion-exchange suspension with insoluble and slightly soluble impurities contained in it, due to the filtering effect in the dense layer of ion exchanger, inevitably remains in the column and the drive ie to reduce the purity of the target product.
Аналогичные проблемы могут возникать и при проведении ионообменных процессов, не имеющих связи с получением растворимых удобрений, однако преодоление таких проблем особенно актуально именно применительно к технологии получения растворимых удобрений, к чистоте которых предъявляются весьма высокие требования, в частности при применении их в фертигационных системах.Similar problems may arise when carrying out ion-exchange processes that are not related to the production of soluble fertilizers, but overcoming such problems is particularly relevant with regard to the technology for obtaining soluble fertilizers, the purity of which is very high, especially when used in fertigation systems.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка ионообменного аппарата, конструкция которого позволяла бы избежать возникновения упомянутых проблем.The problem solved by the invention is the development of an ion-exchange apparatus, the design of which would avoid the occurrence of these problems.
К предлагаемому ионообменному аппарату по обоим вариантам в конструктивном отношении наиболее близок аппарат, входящий в состав установок, предназначенных для осуществления способа, являющегося предметом патента [2].The proposed ion-exchange apparatus in both variants is structurally closest to the apparatus, which is part of the installations intended for implementing the method that is the subject of the patent [2].
Этот аппарат имеет вход для подачи подлежащего переработке раствора исходного вещества из емкости для такого раствора и выход для получаемого жидкого продукта, предназначенный для соединения с емкостью для сбора такого продукта. Ионообменный аппарат содержит ионообменную колонну с ионитной загрузкой, имеющую верхнее и нижнее дренажные устройства, снабженные, соответственно, верхним и нижним патрубками, насос, вход которого является входом ионообменного аппарата, а также устройство для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, вход которого имеет соединение с верхним патрубком ионообменной колонны, а выход является выходом ионообменного аппарата. Ионообменный аппарат содержит, кроме того, средства коммутации входящих и выходящих потоковThis apparatus has an inlet for supplying a source material solution to be processed from a container for such a solution and an outlet for the resulting liquid product, intended to be connected to the container for collecting such a product. The ion-exchange apparatus contains an ion-exchange ion exchange column with upper and lower drainage devices equipped with upper and lower nozzles respectively, a pump whose inlet is the inlet of the ion-exchange apparatus, and a device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, the inlet which has a connection with the upper pipe of the ion exchange column, and the output is the output of the ion exchange apparatus. The ion-exchange apparatus contains, in addition, the means of switching the incoming and outgoing flows
Подаваемый на вход аппарата раствор исходного вещества, подлежащий переработке, как правило, содержит нерастворимые или малорастворимые примеси или примеси, способные образовывать нерастворимые и малорастворимые вещества в ходе ионообменного процесса. Эти вещества оказываются в составе суспензии, получаемой в ионообменной колонне и выходящей из нее. Хотя данный аппарат и содержит устройство для отделения твердой фазы получаемой в процессе ионного обмена суспензии, через которое эту суспензию пропускают перед подачей ее на выход аппарата, практика эксплуатации таких аппаратов показывает, что степень очистки получаемого продукта от упомянутых выше примесей часто оказывается недостаточной. Кроме того, сохраняется возможность загрязнения ионита этими примесями, что приводит со временем к их накоплению в ионите и в итоге - к снижению эффективности ионного обмена.The input solution of the original substance to be processed, as a rule, contains insoluble or slightly soluble impurities or impurities that can form insoluble and poorly soluble substances during the ion exchange process. These substances are in the composition of the suspension obtained in the ion exchange column and leaving it. Although this device contains a device for separating the solid phase obtained during the ion exchange suspension, through which this suspension is passed before feeding it to the output of the device, the practice of operating such devices shows that the degree of purification of the resulting product from the above-mentioned impurities is often insufficient. In addition, the possibility of contamination of the ion exchanger with these impurities remains, which leads over time to their accumulation in the ion exchanger and, as a result, to a decrease in the efficiency of ion exchange.
Предлагаемое изобретение, относящееся к ионообменному аппарату, в обоих его вариантах направлено на достижение технического результата, заключающегося в предотвращении попадания в получаемые продукты содержащихся в используемом исходном веществе загрязняющих примесей и предотвращении загрязнения ионита в ионообменной колонне за счет создания условий для их удаления из суспензии, получаемой в ионообменной колонне и выводимой из нее.The invention relating to the ion-exchange apparatus, in both its variants, is aimed at achieving a technical result consisting in preventing contaminants contained in the used starting material from getting into the resulting products and preventing ionite contamination in the ion-exchange column by creating conditions for their removal from the suspension obtained in the ion exchange column and the output from it.
Ионообменный аппарат по первому варианту предлагаемого изобретения, имеющий, как и наиболее близкий к нему известный аппарат, вход для подачи подлежащего переработке раствора исходного вещества и выход для получаемого жидкого продукта, содержит ионообменную колонну с ионитной загрузкой, имеющую верхнее и нижнее дренажные устройства, соответственно, с верхним и нижним патрубками, и первый насос, вход которого является входом ионообменного аппарата. Этот ионообменный аппарат содержит, кроме того, устройство для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, вход которого имеет соединение с верхним патрубком ионообменной колонны, а также средства коммутации входящих и выходящих потоков.The ion exchange apparatus according to the first embodiment of the present invention, having, like the well-known apparatus closest to it, an inlet for supplying the raw material solution to be processed and an outlet for the resulting liquid product, contains an ion exchange column with ion exchange load, having upper and lower drainage devices, respectively, with the upper and lower nozzles, and the first pump, the input of which is the input of the ion exchange apparatus. This ion-exchange apparatus contains, in addition, a device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, the inlet of which has a connection with the upper nozzle of the ion-exchange column, as well as means of switching the incoming and outgoing streams.
Для достижения указанного технического результата предлагаемый ионообменный аппарат по первому варианту, в отличие от наиболее близкого к нему известного аппарата, дополнительно содержит промежуточную емкость, имеющую входной и выходной патрубки, и второй насос. При этом промежуточная емкость своим входным патрубком соединена с выходом устройства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, а выходным патрубком - со входом второго насоса. Средствами коммутации входящих и выходящих потоков являются первый, второй и третий запорные элементы. Выходы первого и второго насосов соединены друг с другом, соответственно, через первый и второй запорные элементы, имеющие общее соединение с нижним патрубком ионообменной колонны. Выход второго насоса имеет, кроме того, соединение с выходом ионообменного аппарата через третий запорный элемент. Оба наcoca выполнены с возможностью функционирования с производительностью, достаточной для приведения и поддержания в состоянии псевдоожижения ионита в ионообменной колонне при пропускании через нее подаваемого на вход ионообменного аппарата подлежащего переработке раствора исходного вещества и суспензии, получаемой в процессе ионного обмена и обработанной в указанном устройстве для отделения твердой фазы.To achieve this technical result, the proposed ion-exchange apparatus according to the first embodiment, in contrast to the known apparatus closest to it, additionally contains an intermediate tank having an inlet and outlet nozzles, and a second pump. In this case, the intermediate tank is connected by its inlet pipe to the outlet of the device for separating the solid phase of the suspension obtained in the ion exchange process, and the outlet pipe to the inlet of the second pump. Means of switching incoming and outgoing flows are the first, second and third locking elements. The outputs of the first and second pumps are connected to each other, respectively, through the first and second stop elements having a common connection with the lower pipe of the ion exchange column. The output of the second pump has, in addition, the connection with the output of the ion-exchange apparatus through the third locking element. Both nococa are designed to function with a capacity sufficient to bring and maintain the ionite in a state of fluidization in the ion exchange column by passing through it the ion-exchange apparatus fed to the input of the source material and suspension solution to be processed during the ion exchange process and processed in the said separation unit solid phase.
Наличие второго насоса и промежуточной емкости в сочетании с названными средствами коммутации позволяет осуществить описываемое ниже более подробно пропускание через ионообменную колонну сначала непосредственно подлежащего переработке раствора исходного вещества, а затем - пропускание через нее суспензии из промежуточной емкости, образующейся в результате ионного обмена и подвергнутой обработке в устройстве для отделения твердой фазы. Указанное пропускание суспензии становится возможным осуществить в циркуляционном режиме с неоднократным прохождением ее через ионообменную колонну и устройство для отделения твердой фазы. Такое пропускание, осуществляемое в условиях псевдоожиженного состояния ионита в ионообменной колонне благодаря указанному выполнению насосов, позволяет удалить из колонны все нерастворимые или малорастворимые компоненты, попавшие в нее в составе подлежащего переработке раствора исходного вещества, и обеспечить, в конечном счете, их отсутствие как в получаемом продукте, на-холящемся в промежуточной емкости, из которой этот продукт поступает на выход аппарата, так и в слое ионита.The presence of the second pump and intermediate tank in combination with the above switching means allows the passage of the original substance solution through the ion exchange column described in more detail below, and then passing through it the suspension from the intermediate tank resulting from ion exchange and subjected to processing device for separating the solid phase. The specified transmission of the suspension becomes possible to carry out in the circulation mode with repeated passage through the ion exchange column and the device for the separation of the solid phase. Such transmission, carried out in the fluidized state of the ion exchanger in the ion exchange column due to the specified pumping, allows to remove from the column all insoluble or poorly soluble components trapped in it in the composition of the original substance solution to be processed, and to ensure, ultimately, their absence as in the resulting the product, which is kept in the intermediate tank, from which this product enters the apparatus, and in the ion exchanger layer.
В частном случае указанное общее соединение с нижним патрубком ионообменной колонны первого и второго запорных элементов, через которые выходы первого и второго насосов, соответственно, соединены друг с другом, а также соединение входа устройства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, с верхним патрубком ионообменной колонны могут быть осуществлены непосредственно.In the particular case of the specified General connection with the lower pipe of the ion exchange columns of the first and second stop elements, through which the outputs of the first and second pumps, respectively, are connected to each other, as well as the connection input of the device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, with the top pipe of the ion exchange column can be directly carried out.
В другом частном случае предлагаемый ионообменный аппарат по первому варианту дополнительно содержит в составе средств коммутации входящих и выходящих потоков четвертый запорный элемент, через который осуществлено указанное общее соединение первого и второго запорных элементов с нижним патрубком ионообменнойколонны, и пятый запорный элемент, через который осуществлено указанное соединение входа средства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, с верхним патрубком ионообменной колонны. Кроме того, ионообменный аппарат снабжен еще одним или несколькими дополнительными запорными элементами, соединенными с верхним патрубком ионообменной колонны, и одним или несколькими дополнительными запорными элементами, соединенными с нижним патрубком ионообменной колонны.In another particular case, the proposed ion-exchange apparatus in the first embodiment further comprises, in the switching means of the incoming and outgoing flows, the fourth locking element, through which the said common connection of the first and second locking elements with the lower ion exchange column, and the fifth locking element, through which the said connection is made the input means for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, with the upper pipe of the ion exchange column. In addition, the ion exchange apparatus is equipped with one or more additional closures connected to the upper pipe of the ion exchange column and one or more additional closures connected to the lower pipe of the ion exchange column.
Наличие четвертого и пятого запорных элементов позволяет отключить ионообменную колонну от других узлов ионообменного аппарата, а наличие остальных дополнительных запорных элементов позволяет соединить ее с внешними устройствами для осуществления того или иного вида технологического обслуживания, в частности, промывки водой, регенерации ионита, а также обеспечивает возможность агрегирования с другими ионообменными колоннами, например, для осуществления циклических процессов получения растворимых удобрений, аналогичных реализуемым в любом из вариантов способа по патенту [2].The presence of the fourth and fifth locking elements allows you to disconnect the ion-exchange column from other sites of the ion-exchange apparatus, and the presence of the remaining additional locking elements allows you to connect it with external devices for the implementation of a particular type of technological service, in particular, water washing, regeneration of the ion exchanger, and also provides the opportunity aggregation with other ion exchange columns, for example, for the implementation of cyclic processes for the production of soluble fertilizers, similar to implement m in any of the embodiments of the method according to the patent [2].
Ионообменный аппарат по второму варианту предлагаемого изобретения, имеющий, как и наиболее близкий к нему известный аппарат, вход для подачи подлежащего переработке раствора исходного вещества и выход для получаемого жидкого продукта, содержит ионообменную колонну с ионитной загрузкой, имеющую верхнее и нижнее дренажные устройства, соответственно, с верхним и нижним патрубками, и насос. Этот ионообменный аппарат содержит, кроме того, устройство для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, вход которого имеет соединение с верхним патрубком ионообменной колонны, а также средства коммутации входящих и выходящих потоков.The ion exchange apparatus according to the second embodiment of the invention, having, like the well-known apparatus closest to it, an inlet for supplying a solution of the original substance to be processed and an outlet for the resulting liquid product, contains an ion exchange column with ion exchange load, having upper and lower drainage devices, respectively, with upper and lower nozzles, and a pump. This ion-exchange apparatus contains, in addition, a device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, the inlet of which has a connection with the upper nozzle of the ion-exchange column, as well as means of switching the incoming and outgoing streams.
Для достижения указанного выше технического результата предлагаемый ионообменный аппарат по второму варианту, в отличие от наиболее близкого к нему известного аппарата, дополнительно содержит промежуточную емкость, имеющую входной и выходной патрубки. Средствами коммутации входящих и выходящих потоков являются первый, второй, третий и четвертый запорные элементы. Промежуточная емкость своим входным патрубком соединена с выходом устройства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена. Вход ионообменного аппарата и выходной патрубок промежуточной емкости, соответственно, через первый и второй запорные элементы соединены со входом насоса. Выход последнего, соответственно, через третий и четвертый запорные элементы соединен с выходом ионообменного аппарата и нижним патрубком ионообменной колонны. Насос выполнен с возможностью функционирования с производительностью, достаточной для приведения и поддержания в состоянии псевдоожижения ионита в ионообменной колонне при пропускании через нее подаваемого на вход ионообменного аппарата подлежащего переработке раствора исходного вещества и суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, обработанной в указанном устройстве для отделения твердой фазы.To achieve the above technical result, the proposed ion exchange apparatus according to the second embodiment, in contrast to the known apparatus closest to it, additionally contains an intermediate tank having an inlet and an outlet. The means of switching incoming and outgoing flows are the first, second, third and fourth locking elements. The intermediate tank with its inlet pipe is connected to the output of the device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange. The input of the ion exchange apparatus and the outlet of the intermediate tank, respectively, through the first and second stop elements are connected to the pump inlet. The output of the latter, respectively, through the third and fourth locking elements connected to the output of the ion-exchange apparatus and the lower pipe of the ion-exchange column. The pump is designed to operate with a capacity sufficient to bring and maintain in the state of fluidization of the ion exchanger in the ion-exchange column by passing through it the ion-exchange apparatus fed to the input of the solution of the initial substance and suspension to be processed, obtained in the process of ion exchange, treated in the specified device for separating solid phases.
Наличие промежуточной емкости в сочетании с названными средствами коммутации потоков позволяет, как и в ионообменном аппарате по первому варианту, осуществить описываемое ниже более подробно пропускание через ионообменную колонну сначала непосредственно подлежащего переработке раствора исходного вещества, а затем - пропускание через нее суспензии из промежуточной емкости, образующейся в результате ионного обмена и подвергнутой обработке в устройстве для отделения твердой фазы. Несмотря на то, что, в отличие от аппарата по первому варианту, аппарат по второму варианту содержит только один насос, указанное пропускание суспензии тоже может быть осуществлено в циркуляционном режиме с неоднократным прохождением ее через ионообменную колонну и устройство для отделения твердой фазы. Такое пропускание, осуществляемое благодаря указанному выполнению насоса в условиях псевдоожиженного состояния ионита в ионообменной колонне, позволяет удалить из колонны все нерастворимые или малорастворимые компоненты, попавшие в нее в составе подлежащего переработке раствора исходного вещества, и обеспечить, в конечном счете, их отсутствие как в получаемом продукте, находящемся в промежуточной емкости, из которой этот продукт поступает на выход аппарата, так и в слое ионита.The presence of an intermediate tank in combination with the aforementioned flow switching means allows, as in the ion-exchange apparatus, to carry out the transmission of the original substance solution directly through the ion-exchange column first described below in more detail, and then passing the suspension from the intermediate tank through it as a result of ion exchange and processed in the device for the separation of the solid phase. Despite the fact that, unlike the apparatus in the first embodiment, the apparatus in the second embodiment contains only one pump, this suspension transmission can also be carried out in a circulation mode with its repeated passage through the ion exchange column and the solid phase separation device. This transmission, carried out due to the specified execution of the pump in the fluidized state of the ion exchanger in the ion exchange column, allows you to remove from the column all insoluble or poorly soluble components trapped in it in the composition of the original substance solution to be processed, and to ensure, ultimately, their absence as in the resulting product located in the intermediate tank, from which this product enters the output of the apparatus, and in the layer of ion exchanger.
В частном случае соединение входа устройства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, с верхним патрубком ионообменной колонны может быть осуществлено непосредственно.In the particular case of connecting the entrance of the device for separating the solid phase of the suspension obtained in the process of ion exchange, with the upper pipe of the ion exchange column can be directly.
В другом частном случае предлагаемый ионообменный аппарат по второму варианту дополнительно содержит в составе средств коммутации входящих и выходящих потоков пятый запорный элемент, через который осуществлено указанное соединение входа средства для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, с верхним патрубком ионообменной колонны. Кроме того, ионообменный аппарат снабжен еще одним или несколькими дополнительными запорными элементами, соединенными с верхним патрубком ионообменной колонны, и одним или несколькими дополнительными запорными элементами, соединенными с нижним патрубком ионообменной колонны.In another particular case, the proposed ion-exchanging apparatus according to the second embodiment additionally comprises, in the switching means of the incoming and outgoing flows, a fifth closure element, through which the said connection of the input means for separating the solid phase of the suspension obtained in the ion exchange process with the upper nozzle of the ion exchange column is made. In addition, the ion exchange apparatus is equipped with one or more additional closures connected to the upper pipe of the ion exchange column and one or more additional closures connected to the lower pipe of the ion exchange column.
Наличие четвертого и пятого запорных элементов позволяет, как и в ионообменном аппарате по первому варианту, отключить ионообменную колонну от других узлов ионообменного аппарата, а наличие прочих дополнительных запорных элементов позволяет соединить ее с внешними устройствами для осуществления того или иного вида технологического обслуживания, в частности, промывки водой, регенерации ионита, а также обеспечивает возможность агрегирования с другими ионообменными колоннами, например, для осуществления циклических процессов получения растворимых удобрений, аналогичных реализуемым в любом из вариантов способа по патенту [2].The presence of the fourth and fifth locking elements allows, as in the ion-exchange apparatus in the first embodiment, to disconnect the ion-exchange column from other nodes of the ion-exchange apparatus, and the presence of other additional locking elements allows you to connect it with external devices for the implementation of a particular type of technological service, in particular washing with water, regeneration of an ion exchanger, and also provides the possibility of aggregation with other ion-exchange columns, for example, for carrying out cyclic processes of obtaining I soluble fertilizers, similar to those implemented in any of the variants of the method according to the patent [2].
Предлагаемое изобретение по обоим вариантам иллюстрируется чертежами.The present invention in both variants is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого ионообменного аппарата по первому варианту.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed ion-exchange apparatus in the first embodiment.
На фиг. 2 показана принципиальная схема предлагаемого ионообменного аппарата по первому варианту в частном случае, позволяющем отключать ионообменную колонну для технологического обслуживания или агрегирования с другими ионообменными колоннами.FIG. 2 shows a schematic diagram of the proposed ion-exchange apparatus according to the first embodiment in the particular case, which allows shutting down the ion-exchange column for technological maintenance or aggregation with other ion-exchange columns.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема предлагаемого ионообменного аппарата по второму варианту.FIG. 3 is a schematic diagram of the proposed ion-exchange apparatus according to the second embodiment.
На фиг. 4 показана принципиальная схема предлагаемого ионообменного аппарата по второму варианту в частном случае, позволяющем отключать ионообменную колонну для технологического обслуживания или агрегирования с другими ионообменными колоннами.FIG. 4 shows a schematic diagram of the proposed ion-exchange apparatus according to the second variant in the particular case, which allows shutting down the ion-exchange column for technological maintenance or aggregation with other ion-exchange columns.
Как показано на фиг. 1, предлагаемый ионообменный аппарат 10 по первому варианту содержит ионообменную колонну 1 с ионитной загрузкой, имеющую верхнее и нижнее дренажные устройства, соответственно, с верхним и нижним патрубками (эти элементы на чертеже не представлены отдельными позициями), устройство 2 для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, промежуточную емкость 3 со входным и выходным патрубками (последние на чертежах отдельными позициями не представлены), первый 14.1 и второй 14.2 насосы, а также первый, второй и третий запорные элементы, соответственно, 15.1, 15.2 и 15.3. Устройство 2, емкость 3 и насос 14.2 соединены последовательно. При этом соединение входа устройства 2 с верхним патрубком колонны 1 в данном случае является непосредственным.As shown in FIG. 1, the proposed ion-
Выходы насосов 14.1 и 14.2 соединены друг с другом, соответственно, через запорные элементы 15.1, 15.2, имеющие общее соединение с нижним патрубком ионообменной колонны 1. Иначе говоря, запорные элементы 15.1 и 15.2 одними своими патрубками соединены с выходами насосов 14.1, 14.2, соответственно, а другие патрубки этих запорных элементов соединены друг с другом и нижним патрубком ионообменной колонны 1. При этом указанное соединение с нижним патрубком колонны 1 в данном частом случае осуществлено непосредственно.The outputs of the pumps 14.1 and 14.2 are connected to each other, respectively, through the locking elements 15.1, 15.2, having a common connection with the lower pipe of the
Входом аппарата 10 является вход насоса 14.1, а выход аппарата соединен через запорный элемент 15.3 с выходом насоса 14.2. Вход аппарата предназначен для соединения с внешней емкостью 11 для подлежащего переработке раствора исходного вещества, а выход - для соединения с внешней емкостью 12 для получаемого жидкого продукта.The inlet of the
В частном случае, показанном на фиг. 2 (обозначения, совпадающие с использованными на фиг. 1, имеют одинаковый с ними смысл), соединение входа устройства 2 с верхним патрубком колонны 1, в отличие от случая, показанного на фиг. 1, осуществлено не непосредственно, а через дополнительно введенный запорный элемент 15.5. Аналогично, соединение с нижним патрубком колонны 1 соединенных друг с другом патрубков запорных элементов 15.1, 15.2 также осуществлено не непосредственно, а через дополнительно введенный запорный элемент 15.4.In the particular case shown in FIG. 2 (the designations coinciding with those used in Fig. 1 have the same meaning), connecting the input of the
Кроме того, в этом случае с верхним патрубком колонны 1 соединены один или несколько других дополнительных запорных элементов (на чертеже показан единственный такой элемент 15.6), а с ее нижним патрубком - также один или несколько других дополнительных запорных элементов (на чертеже показан единственный такой элемент 15.7). Не соединенные с патрубками колонны 1 патрубки этих дополнительных запорных элементов (левые по чертежу патрубки элементов 15.6 и 15.7) свободны и могут быть использованы для соединения с той или иной целью с внешними по отношению к предлагаемому аппарату средствами. При этом запорные элементы 15.4, 15.5 должны быть закрыты, и функционирование колонны 1 зависит только от упомянутых внешних средств. Для соединения с ними запорные элементы 15.6, 15.7 или аналогичные им не показанные на чертеже запорные элементы должны быть открыты.In addition, in this case, one or more other additional locking elements are connected to the upper port of the column 1 (the only such element 15.6 is shown in the drawing), and one or more other additional locking elements are also attached to its lower pipe (the drawing shows the only such element 15.7). The nozzles of these additional closures that are not connected to the nozzles of the column 1 (the nozzles of elements 15.6 and 15.7 left in the drawing) are free and can be used for connection with one purpose or another with means external to the proposed apparatus. In this case, the locking elements 15.4, 15.5 must be closed, and the functioning of
Выше уже были приведены примеры использования такого соединения для технологического обслуживания колонны 1 - для промывки водой и регенерации ионита. Кроме того, путем коммутации запорных элементов 15.4 - 15.7 и других не показанных на чертеже дополнительных запорных элементов может быть обеспечена, как уже отмечалось, возможность агрегирования колонны 1 с другими ионообменными колоннами, в частности, при осуществлении циклических процессов получения растворимых удобрений в соответствии любым из вариантов способа по патенту [2].We have already given examples of using such a compound for the technological maintenance of
При работе колонны 1 в составе предлагаемого ионообменного аппарата по первому варианту по его по основному назначению запорные элементы 15.4, 15.5 должны быть открыты, а запорные элементы 15.6, 15.7 и аналогичные им не показанные на чертеже запорные элементы - закрыты. В этом режиме работа предлагаемого ионообменного аппарата по первому варианту осуществляется в два этапа.During operation of the
На первом этапе запорный элемент 15.1 открыт, запорные элементы 15.2, 15.3 закрыты, насос 14.2 выключен, насос 14.1 включен. Через колонну 1 пропускают подлежащий переработке раствор исходного вещества, поступающий на вход аппарата 10 из емкости 11 и далее через насос 14.1 и запорные элементы 15.1, 15.4. Получаемая при этом в колонне 1 суспензия поступает через верхний патрубок этой колонны и запорный элемент 15.5 в устройство 2 для отделения твердой фазы и далее - в промежуточную емкость 3. Данный этап осуществляется таким образом, чтобы через колонну 1 было пропущено количество раствора исходного вещества, для обработки которого достаточно загруженного в колонну 1 ионита. Как уже отмечалась, насос 14.1 должен обеспечивать такую скорость пропускания подлежащего переработке раствора через колонну 1, при которой ионит в этой колонне оказывается в псевдоожиженном состоянии.At the first stage, the locking element 15.1 is open, the locking elements 15.2, 15.3 are closed, the pump 14.2 is turned off, the pump 14.1 is turned on. Through the
По окончании первого этапа насос 14.1 выключают, закрывают запорный элемент 15.1 и переходят ко второму этапу. На втором этапе открывают запорный элемент 15.2 и включают насос 14.2. Начинают пропускание упомянутой суспензии, уже подвергнутой обработке в устройстве 2, через ионит колонны 1 в циркуляционном ре-жиме по контуру (см. фиг. 2): емкость 3 - насос 14.2 - запорный элемент 15.2 - запорный элемент 15.4 - колонна 1 - запорный элемент 15.5 - устройство 2 - емкость 3. На этом этапе производительность насоса 14.2, как и производительность насоса 14.1 на предыдущем этапе, должна обеспечивать такую скорость пропускания, при которой ионит в колонне 1 находится в состоянии псевдоожижения.At the end of the first stage, the pump 14.1 is turned off, the locking element 15.1 is closed and proceed to the second stage. At the second stage, the locking element 15.2 is opened and the pump 14.2 is turned on. The transmission of the said suspension, which has already been processed in
По завершении данного этапа закрывают запорный элемент 15.2 и открывают запорный элемент 15.3. Насос 14.2 продолжает работать. Очищенная от примесей суспензия - результат переработки раствора исходного вещества - поступает на выход аппарата 10 и перемещается из емкости 3 в емкость 12 для получаемого жидкого продукта.Upon completion of this step, close the locking element 15.2 and open the locking element 15.3. Pump 14.2 continues to work. Purified suspension of impurities - the result of processing the solution of the original substance - is fed to the output of the
Работа ионообменного аппарата по схеме фиг.1 происходит аналогично описанному, т.к. непосредственное соединение верхнего патрубка ионообменной колонны 1 со входом устройства 2 по этой схеме соответствует открытому состоянию запорного элемента 15.5 в схеме фиг. 2, а непосредственное соединение с нижним патрубком колонны 1 соединенных друг с другом патрубков запорных элементов 15.1, 15.2 в схеме фиг.1 соответствует открытому состоянию запорного элемента 15.4 в схеме фиг. 2.The operation of the ion-exchange apparatus according to the scheme of FIG. 1 proceeds as described above, since the direct connection of the top nozzle of the
Благодаря поддержанию слоя ионита в состоянии псевдоожижения возникает возможность выведения из колонны 1 всей твердой фазы получаемой суспензии, содержащей нерастворимые и малорастворимые примеси, обычно присутствующие в исходном продукте, тогда как в плотном слое ионита имел бы место эффект фильтрации, и часть твердой фазы оставалась бы в нем. В предлагаемом же аппарате по первому варианту выведенная из колонны суспензия, содержащая твердую фазу, подвергается обработке в устройстве 2 для отделения твердой фазы с последующей обработкой в колонне 1 в циркуляционном режиме, что обеспечивает как надлежащую очистку получаемого целевого продукта, так и предотвращение загрязнения ионита в колонне.By maintaining the fluidized bed in the state of fluidization, it is possible to remove from the
Предлагаемый ионообменный аппарат 20 по второму варианту, как показано на фиг. 3, содержит ионообменную колонну 1 с ионитной загрузкой, имеющую верхнее и нижнее дренажные устройства, соответственно, с верхним и нижним патрубками (эти элементы на чертеже не представлены отдельными позициями), устройство 2 для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, промежуточную емкость 3 со входным и выходным патрубками (последние на чертежах отдельными позициями не представлены), насос 24, а также первый, второй, третий и четвертый запорные элементы, соответственно, 25.1, 25.2, 25.3 и 25.4. Емкость 3 соединена с выходом устройства 2 своим входным патрубком, а вход устройства 2 имеет соединение с верхним патрубком ионообменной колонны 1. При этом соединение входа устройства 2 с верхним патрубком колонны 1 в случае, иллюстрируемом фиг.3, является непосредственным.The proposed ion-
Вход ионообменного аппарата 20, предназначенный для соединения с внешней емкостью 11 для подлежащего переработке раствора исходного вещества, и выходной патрубок промежуточной емкости 3, соответственно, через первый 25.1 и второй 25.2 запорные элементы соединены со входом насоса 24. Выход насоса 24 через четвертый запорный элемент 25.4 соединен с нижним патрубком ионообменной колонны 1, а через третий запорный элемент 25.3 - с выходом ионообменного аппарата, предназначенным для соединения с внешней емкостью 12 для получаемого жидкого продукта.The input of the
В частном случае, показанном на фиг. 4 (обозначения, совпадающие с использованными на фиг. 3, имеют одинаковый с ними смысл), соединение входа устройства 2 с верхним патрубком колонны 1, в отличие от случая, показанного на фиг. 3, осуществлено не непосредственно, а через дополнительно введенный запорный элемент 25.5.In the particular case shown in FIG. 4 (the designations coinciding with those used in Fig. 3 have the same meaning), connecting the input of the
Кроме того, в этом случае с верхним патрубком колонны 1 соединены один или несколько других дополнительных запорных элементов (на чертеже показан единственный такой элемент 25.6), а с ее нижним патрубком - также один или несколько других дополнительных запорных элементов (на чертеже показан единственный такой элемент 25.7). Не соединенные с патрубками колонны 1 патрубки этих запорных элементов (правые по чертежу патрубки элементов 25.6 и 25.7) свободны и могут быть использованы для соединения с той или иной целью с внешними по отношению к предлагаемому аппарату средствами. При этом запорные элементы 25.4, 25.5 должны быть закрыты, и функционирование колонны 1 зависит только от упомянутых внешних средств. Для соединения с ними запорные элементы 25.6, 25.7 или аналогичные им не показанные на чертеже запорные элементы должны быть открыты.In addition, in this case, one or several other additional locking elements are connected to the upper port of the column 1 (the only such element 25.6 is shown in the drawing), and one or more other additional locking elements are also attached to its lower pipe (the drawing shows the only such element 25.7). The nozzles of these closures not connected to the nozzles of the column 1 (the nozzles of the elements 25.6 and 25.7 right in the drawing) are free and can be used for connection with one purpose or another with means external to the proposed apparatus. In this case, the locking elements 25.4, 25.5 must be closed, and the functioning of
Выше уже были приведены примеры использования такого соединения для технологического обслуживания колонны 1 (такие же, как для ионообменного аппарата по первому варианту) - для промывки водой и регенерации ионита. Кроме того, путем коммутации запорных элементов 25.4 - 25.7 и других не показанных на чертеже дополнительных запорных элементов может быть обеспечена возможность агрегирования колонны 1 с другими ионообменными колоннами, в частности, при осуществлении циклических процессов получения растворимых удобрений в соответствии с любым из вариантов способа по патенту [2].We have already given examples of using such a compound for technological maintenance of column 1 (the same as for the ion-exchange apparatus in the first embodiment) - for washing with water and regenerating the ion exchanger. In addition, by switching the locking elements 25.4 - 25.7 and other additional locking elements not shown in the drawing, it can be possible to aggregate the
При работе колонны 1 в составе предлагаемого ионообменного аппарата по второму варианту по его основному назначению запорный элемент 25.5 должен быть открыт, а запорные элементы 25.6, 25.7 и аналогичные им не показанные на чертеже запорные элементы - закрыты. В этом режиме работа ионообменного аппарата по второму варианту осуществляется в два этапа.During operation of the
На первом этапе запорные элементы 25.1 и 25.4 открыты, запорные элементы 25.2 и 25.3 закрыты, насос 24 включен. Через колонну 1 пропускают подлежащий переработке раствор исходного вещества, поступающий на вход аппарата 20 из емкости 11 и далее через запорный элемент 25.1, насос 24 и запорный элемент 25.4. Получаемая при этом в колонне 1 суспензия поступает через верхний патрубок этой колонны и запорный элемент 25.5 в устройство 2 для отделения твердой фазы и далее - в промежуточную емкость 3. Данный этап осуществляется таким образом, чтобы через колонну 1 было пропущено количество раствора исходного вещества, для обработки которого достаточно загруженного в колонну 1 ионита. Как уже отмечалась, насос 24 должен обеспечивать такую скорость пропускания подлежащего переработке раствора через колонну 1, при которой ионит в этой колонне оказывается в псевдоожиженном состоянии.At the first stage, the locking elements 25.1 and 25.4 are open, the locking elements 25.2 and 25.3 are closed, the
По окончании первого этапа закрывают запорный элемент 25.1, открывают запорный элемент 25.2 и переходят ко второму этапу. На этом этапе насос 24 продолжает работать. Начинается пропускание упомянутой суспензии, уже подвергнутой обработке в устройстве 2, через ионит колонны 1 в циркуляционном режиме по контуру (см. фиг. 4): емкость 3 - запорный элемент 25.2 - насос 24 - запорный элемент 25.4 - колонна 1 - запорный элемент 25.5 - устройство 2 - емкость 3. На этом этапе производительность насоса 24, как и на предыдущем этапе, должна обеспечивать такую скорость пропускания, при которой ионит в колонне 1 находится в состоянии псевдоожижения.At the end of the first stage, close the locking element 25.1, open the locking element 25.2 and proceed to the second stage. At this stage, the
По завершении данного этапа закрывают запорный элемент 25.4 и открывают запорный элемент 25.3. Насос 24 продолжает работать. Очищенная от примесей суспензия - результат переработки раствора исходного вещества - поступает из емкости 3 на выход аппарата 20 и перемещается в емкость 12 для получаемого жидкого продукта.Upon completion of this step, close the locking element 25.4 and open the locking element 25.3.
Работа ионообменного аппарата по схеме фиг.3 происходит аналогично описанному, т.к. непосредственное соединение верхнего патрубка ионообменной колонны 1 со входом устройства 2 по этой схеме соответствует открытому состоянию запорного элемента 25.5 в схеме фиг. 4.The operation of the ion-exchange apparatus according to the scheme of FIG. 3 proceeds as described above, since the direct connection of the upper tube of the
Благодаря поддержанию слоя ионита в состоянии псевдоожижения возникает возможность выведения из колонны 1 всей твердой фазы получаемой суспензии, содержащей нерастворимые и малорастворимые примеси, обычно присутствующие в исходном продукте, тогда как в плотном слое ионита имел бы место эффект фильтрации, и часть твердой фазы оставалась бы в нем. В предлагаемом же аппарате по второму варианту выведенная из колонны суспензия, содержащая твердую фазу, подвергается очистке от твердой фазы в устройстве 2 с последующей обработкой в колонне 1 в циркуляционном режиме, что обеспечивает как надлежащую чистоту получаемого целевого продукта, так и предотвращение загрязнения ионита в колонне.By maintaining the fluidized bed in the state of fluidization, it is possible to remove from the
В качестве устройства 2 для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, в предлагаемом аппарате по обоим его вариантам могут быть применены разнообразные технические средства, реализующие хорошо известные принципы разделения жидкой и твердой фаз. Так, в гл. 8 "Разделение жидких неоднородных систем" учебника А.Н. Плановского и др. "Процессы и аппараты химической технологии" (М., Госхимиздат, 1962 [3], с. 239-323) представлены многочисленные подробно описанные примеры выполнения таких средств, в частности, основанных на использовании фильтрации или центробежного разделения фаз, в том числе, центрифугирования, и имеющих необходимую для этого структуру, могущую включать собственные насосы, емкости, запорную арматуру и другие вспомогательные узлы.As a
Технический прием приведения ионита в ионообменной колонне в состояние псевдоожижения как таковой известен (см. например, авторское свидетельство СССР №1656733, опубл. 10.09.1995 [4], согласно которому данный прием направлен на улучшение очистки воды за счет хорошего перемешивания жидкой фазы в псевдоожиженном слое ионита и повышения благодаря этому скорости ионного обмена, с. 3, строки 18-28 правой колонки).The technical method of bringing an ion exchanger in an ion-exchange column into a fluidization state is known as such (see, for example, USSR author's certificate No. 1656733, publ. September 10, 1995 [4], according to which this technique is aimed at improving water purification due to good mixing of the liquid phase in a fluidized bed layer of ion exchanger and increase due to this rate of ion exchange, S. 3, lines 18-28 right column).
Повышение скорости ионного обмена благодаря нахождению ионита в состоянии псевдоожижения имеет место также и в предлагаемом ионообменном аппарате по обоим вариантам. Но главным является получение иного технического результата, который был обсужден выше и достижение которого становится возможным благодаря тому, что подлежащие удалению частицы примесей в псевдоожиженном слое ионита оказываются во взвешенном положении. При этом приведение ионита в состояние псевдоожижения в предлагаемом аппарате по обоим вариантам обеспечивается иными конструктивными средствами, чем в аппарате по авторскому свидетельству [4].The increase in the rate of ion exchange due to the presence of an ion exchanger in a state of fluidization also takes place in the proposed ion-exchange apparatus in both variants. But the main thing is to obtain a different technical result, which was discussed above and which is possible due to the fact that particles of impurities to be removed in the fluidized bed of ion exchanger to be removed are in a suspended position. In this case, the conversion of the ion exchanger into the state of fluidization in the proposed apparatus in both variants is provided by other constructive means than in the apparatus according to the author's testimony [4].
Реализуемый в предлагаемом ионообменном аппарате по обоим вариантам принцип имеет сходство с используемым в способе по патенту РФ №2655211 (опубл. 24.05.2018 [5]), выданному на изобретение того же заявителя, что и предлагаемое. Патент [5] не был назван выше при описании уровня техники, так как с учетом положений п. 3 ст. 1350 ГК РФ наличие в нем ставших общедоступными сведений, могущих иметь отношение к предлагаемому изобретению, не является обстоятельством, препятствующим признанию его патентоспособности.Implemented in the proposed ion-exchange apparatus for both variants, the principle is similar to that used in the method according to the patent of the Russian Federation No. 2655211 (publ. 05.24.2018 [5]) issued for the invention of the same applicant as the proposed one. The patent [5] was not named above in the description of the prior art, since taking into account the provisions of
Управление насосами и запорными элементами при практическом использовании предлагаемого аппарата по обоим вариантам на описанных выше первом и втором этапах может быть осуществлено как в ручном, так и в автоматическом режимах. При этом в обоих этих режимах условием завершения первого этапа является "проскок" на выход колонны 1 не подвергшихся обмену ионов исходного вещества, а условием завершения второго этапа - снижение до приемлемого уровня содержания нерастворимых или малорастворимых примесей в обработанной суспензии, находящейся в промежуточной емкости 3.The control of pumps and shut-off elements in the practical use of the proposed apparatus in both variants in the above described first and second stages can be carried out both in manual and automatic modes. In both of these modes, the condition for the completion of the first stage is the “overshoot” of the output of the
При ручном управлении продолжительность обоих этапов поддерживается в соответствии с установленной опытным путем на стадии наладки процесса эксплуатации аппарата при работе с раствором конкретного исходного вещества, имеющего фактическую степень загрязнения нерастворимыми или малорастворимыми примесями. Для этого на указанной стадии осуществляются соответствующие анализы суспензии на выходе колонны 1 и в емкости 3 и определяются продолжительности обоих этапов, которые должны выдерживаться в дальнейшем.With manual control, the duration of both stages is maintained in accordance with the empirically established process at the stage of setting up the operation of the apparatus when working with a solution of a specific starting material having an actual degree of contamination with insoluble or slightly soluble impurities. To do this, at this stage, appropriate analyzes of the suspension at the exit of the
При автоматическом управлении ионообменный аппарат по обоим вариантам должен быть дополнен соответствующими автоматическим средствами для выполнения упомянутых анализов и управляющим устройством, воздействующим на исполнительные устройства насосов и запорных элементов в зависимости от результатов этих анализов. Работа такого управляющего устройства сводится к реализации описанной выше несложной логики.In the case of automatic control, the ion-exchange apparatus in both versions must be supplemented with appropriate automatic means for performing the mentioned analyzes and a control device acting on the actuators of the pumps and locking elements depending on the results of these analyzes. The operation of such a control device is reduced to the implementation of the simple logic described above.
Использование предлагаемого аппарата по первому варианту было испытано в лабораторных условиях при получении нитрата калия в результате ионного обмена на катионите КБ-4П-2, предварительно переведенном в К-форму, с участием в качестве исходного вещества азотной кислоты технической 2-го сорта, а использование предлагаемого аппарата по второму варианту - на пилотном промышленном экземпляре при получении сульфата аммония в результате ионного обмена на карбоксильном катионите КБ-4, предварительно переведенном в NН4-форму, с участием в качестве исходного вещества серной кислоты технической башенной. В обоих случаях суммарное содержание примесей в полученном продукте составляло не более 0,005%The use of the proposed apparatus in the first embodiment was tested in the laboratory when receiving potassium nitrate as a result of ion exchange on cation exchanger KB-4P-2, previously converted to K-form, with the participation of
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2201414, опубл. 27.03.2003.1. RF patent №2201414, publ. 03/27/2003.
2. Патент РФ №2608017, опубл. 11.01.2017.2. RF patent №2608017, publ. 11.01.2017.
3. А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. Процессы и аппараты химической технологии, М., Госхимиздат, 1962, 848 С.3. A.N. Planovsky, V.M. Ramm, S.Z. Kagan Processes and devices of chemical technology, M., Goskhimizdat, 1962, 848 S.
4. Авторское свидетельство СССР №1656733, опубл. 10.09.1995.4. USSR author's certificate No. 1656733, publ. 09/10/1995.
5. Патент РФ №2655211, опубл. 24.05.2018.5. RF patent №2655211, publ. 05.24.2018.
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139321A RU2685104C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Ion-exchange apparatus (versions) |
| PCT/RU2019/000396 WO2020096481A1 (en) | 2018-11-08 | 2019-06-03 | Ion exchange apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139321A RU2685104C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Ion-exchange apparatus (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685104C1 true RU2685104C1 (en) | 2019-04-16 |
Family
ID=66168500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139321A RU2685104C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Ion-exchange apparatus (versions) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685104C1 (en) |
| WO (1) | WO2020096481A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3956115A (en) * | 1969-10-11 | 1976-05-11 | Institutul De Proiectari Pentru Industria Chimica Anorganica Si A Ingrasamintelor | Process for the regeneration of ion-exchange resins and applications thereof |
| SU1656733A1 (en) * | 1989-03-06 | 1995-09-10 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Ion-exchange apparatus |
| RU2201414C2 (en) * | 1998-07-30 | 2003-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вибростром" | Method of manufacturing chlorine-free potassium mineral fertilizers |
| RU2608017C1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Method of producing soluble chlorine-free potash fertilizers (variants) |
| RU2655211C1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-05-24 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Method for obtaining soluble chlorine free potassium fertilizers (versions) |
-
2018
- 2018-11-08 RU RU2018139321A patent/RU2685104C1/en active IP Right Revival
-
2019
- 2019-06-03 WO PCT/RU2019/000396 patent/WO2020096481A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3956115A (en) * | 1969-10-11 | 1976-05-11 | Institutul De Proiectari Pentru Industria Chimica Anorganica Si A Ingrasamintelor | Process for the regeneration of ion-exchange resins and applications thereof |
| SU1656733A1 (en) * | 1989-03-06 | 1995-09-10 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Ion-exchange apparatus |
| RU2201414C2 (en) * | 1998-07-30 | 2003-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вибростром" | Method of manufacturing chlorine-free potassium mineral fertilizers |
| RU2608017C1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Method of producing soluble chlorine-free potash fertilizers (variants) |
| RU2655211C1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-05-24 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Method for obtaining soluble chlorine free potassium fertilizers (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020096481A1 (en) | 2020-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1776190B1 (en) | Plug-flow regeneration process | |
| EP3012230B1 (en) | Method and apparatus for reducing regenerant and wastewater by using compressed air | |
| CN106946395A (en) | A kind of method and device of desulfurization wastewater sub-prime crystallization treatment | |
| CN205528212U (en) | Processing apparatus of desulfurization waste water | |
| RU2012118990A (en) | RECYCLING METHOD AND DEVICE FOR DISCHARGE OF WATER WATER CONTAINING SUSPENSION FROM THE PROCESS OF PROCESSING SEMICONDUCTORS, IN PARTICULAR FROM THE PROCESS OF CHEMICAL AND MECHANICAL POLISHING | |
| CN105712517A (en) | Copper-containing electroplating rinse wastewater treatment system and treatment process | |
| CN205710136U (en) | A kind of plating cupric poaching wastewater processing system | |
| RU2650188C1 (en) | Solvent exchanger and method for improving of solvent exchange efficiency | |
| RU2685104C1 (en) | Ion-exchange apparatus (versions) | |
| CN106414347A (en) | Method and system for reducing phosphorus in effluent or filtrate | |
| US7887707B2 (en) | Regeneration of water treatment substrates | |
| CN103074503B (en) | Wastewater zero discharging system and method for vanadium extraction from stone coal | |
| CN106334350A (en) | Settling tank for continuous separation of wet phosphoric acid solid content | |
| CN105668860B (en) | Desulfurization wastewater zero-emission and resource comprehensive treatment for reuse method and apparatus | |
| CN106430713A (en) | Wet desulphurization wastewater zero-discharge treatment device | |
| RU2652090C1 (en) | Method for processing acetic acid-solvent in oxidizing unit of industrial plant for pta | |
| CN105712542A (en) | Hydrofluoric acid wastewater recycling treatment device for photovoltaic and semiconductor industries and technology thereof | |
| CN205556320U (en) | Be used for photovoltaic, semiconductor trade hydrofluoric acid waste water recycling processing apparatus | |
| CN107963913A (en) | The wash mill and washing methods of a kind of ulexite | |
| CN106673269A (en) | Nickel-containing wastewater treatment system | |
| EA032267B1 (en) | Method for recovering an acid or base | |
| US3573004A (en) | Countercurrent liquid-solids contact process | |
| CN110585782A (en) | Phosphoric acid slurry filtering system and phosphoric acid slurry filtering method | |
| RU2241517C2 (en) | Method of reduction of size of stages for the process of extraction by a solvent and a cell for usage in the process of extraction | |
| WO2019037562A1 (en) | Chemical leaching and separating method for contaminants in soil or solid waste and separation system thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201109 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210609 |