2.7.3 Колонна непрерывкой сорбции с плавающими дренажами (кнспд)

Колонна (рис. 15) имеет несколько сетчатых тарелок, имеющих отверстия большие, чем частицы сорбента. Под каждой тарелкой размещается слой инертных частиц с плотностью меньшей, чем плотность жидкости и диаметром большим, чем частицы сорбента и отверстия в тарелках. При подаче раствора снизу слой инертных частиц принимается к тарелке, образуя пористый фильтрующий слой. При периодическом прекращении подачи раствора частицы сорбента проходят через тарелки и слой инертных частиц и выгружаются из нижней части колонны.

Рис. 15. КНСПД.

2.8 Выбор ионообменного аппарата для конкретного процесса

Для создания экономичного и эффективного производства необходим обоснованный выбор его аппаратурного оформления. Из представленных выше материалов следует, что многие процессы могут быть осуществлены в самых разнообразных аппаратах, а для других выбор ионообменных аппаратов ограничен.

С учетом этого выбор контактора проводят в два этапа. На первом, сугубо оценочном, выбирают круг аппаратов, способных эффективно осуществлять конкретный процесс. На втором – из рекомендованных типов на основе технико-экономических сравнений выбирается конструкция, наиболее полно удовлетворяющая заданным условиям.

Для выбора аппарата на первом этапе используются основные характеристики ионообменной системы, а именно время установления равновесия в системе ионит – раствор – τ_р, скорость свободного движения (падение или всплытие) частиц сорбента в растворе или пульпе v_о, наличие взвесей (табл. 2).

Таблица 2.5

Ориентировочный выбор аппарата для заданного процесса

Ионообменный процесс	Характеристика системы		Используемый аппарат	Перспективный (обеспечивающий лучшие технико-экономические показатели) аппарат
	τр, ч	v0, м/ч
Сорбция из плотных пульп	<2 >6 <2 >6	>30 >30 <30 <30	Пачук, ПСК Пачук Пачук Пачук	ПСК Пачук, ПСК-И Пачук Пачук, ПСК с циркуляцией
Сорбция из легких пульп и мутных растворов	<2 >6 <2 >6	>30 >30 <30 <30	Пачук, ПСК-П Пачук, КДС Пачук Пачук	ПСК, ПСК-Т ПСК-Т Пачук Пачук, ПСК-П
Сорбция из чистых растворов: при малых концентрациях при больших концентрациях и для регенерации ионитов	<2 >6	>30 >30	Пачук, КДС, ПСК Пачук, КДС	КНСПД, КНПДС, ПСК, ПСК-Н СНК, ПСК-Т, КНПДС
	<2 >6 <2 >6	>30 >30 <30 <30	КДС, ПСК, КНПДС, КДС, ПИК, КНСПР ПИК, КНСПР ПИК, КНСПР	ПСК, КНПДС ПИК, ИПК, ПСК-НР ПИК, ИПК, КНСПР ПСК-НР
Отмывка ионитов от регенератов	-	>30	КНСПР, ПИК, КДС, пачук, ПСК	ПИК, ПСК
Отмывка от взвесей	-	>30	Пачук, КДС, ПСК	ПСК

Таблица составлена для отечественных аппаратов непрерывного действия, работающих в промышленности либо прошедших пи­лотные испытания.

Для процессов сорбции из пульп и мутных растворов пригодны только аппараты с псевдоожиженным слоем. При этом если скорость всплывания или падения частиц v₀ достаточно велика, то целесообразно применять противоточные колонны. Если же v₀ мала, можно использовать только аппараты смешения (пачук и его варианты), прямоточные колонны и колонны с циркуляцией.

Следует также учитывать, что для быстрых процессов пригодны аппараты с малым временем пребывания смолы (ПСК и им подобные), а для медленных — только с большим временем пребывания (полунепрерывные типов Нимсикс, ПСК-Т и т. п.).

Для процессов переработки чистых растворов выбор аппаратов значительно шире. Здесь могут быть использованы как аппараты периодического, так и непрерывного действия со сплошным и взвешенным слоем сорбента. При этом при больших v₀ могут использоваться аппараты со взвешенным слоем, а при малых - только со сплошным. Критерии выбора аппарата в зависимости от скорости процесса аналогичны критериям выбора при работе с пульпами. Для отмывки смол от регенератов обычно использу­ются те же аппараты, что и при регенерации, хотя отмывка лучше идет во взвешенном слое. Отмывку от взвесей безусловно следует вести только во взвешенном слое.

Аппараты периодического действия — ионообменные фильтры— наиболее широко применяются в процессах сорбции из чис­тых растворов в основном водоподготовки и очистки сбросных вод. В настоящее время для таких процессов разработаны более эффективные конструкции аппаратов непрерывного действия, но фильтры и в дальнейшем целесообразно использовать в установках относительно небольшой производительности (до 50 м3/ч) при сокращении объема регенератов описанными выше способами. Для переработки концентрированных растворов их можно применять только при малой производительности (порядка 1 м/ч), в то время как объем регенератов жестко не лимитирован. Для проведения второго этапа выбора аппарата необходимо провести их технико-экономическое сравнение.