Будова йонообмінних апаратів та установок

В промисловості поширені йонообмінні установки періодичної дії з нерухомим шаром йонообмінника. Йонообмінний апарат (рис. 43) складається з циліндричного корпусу 1 і опорної гратки 2, на якій розміщений шар гранульованого йоніту 3. Для рівномірного розподілу розчину (і щоб запобігти винесенню частинок йоніту) в апараті встановлені розподільні дірчасті труби 4, 5 і 6 для розчину. Іноді на гратку 2 насипають шар гравію не більш як 200 мм завтовшки. На початку роботи розчин надходить через розподільний пристрій 4, проходить крізь шар йоніту згори донизу і видаляється через розподільний пристрій 5. Потім через пристрій 5 подається під тиском промивна вода, яка проходить через шар йоніту знизу догори і видаляється через пристрій 4. Для регенерації йоніту через пристрій 6 насосом 7 з баку 8 в апарат подається регенеруючий розчин, який рухається згори донизу. Як регенеруючі розчини, наприклад, при очищенні води, використовують розчини NaCl, H₂SO₄, NaOH, що (для більш ефективного очищення) рухаються через апарат в напрямку, протилежному до руху робочого розчину. При цьому ступінь очищення зростає, тому що оброблений розчин, наближаючись до виходу з шару йоніта, взаємодіє з краще відрегенерованою частиною цього шару.

Рис. 43. Схема йонообмінної установки:

1 – корпус апарата; 2 – опорна гратка; 3 – шар йоніту; 4-6 – розподільні пристрої;

7 – відцентровий насос; 8 – бак з регенеруючим розчином;

9 – вивід відпрацьованого розчину; 10, 11 – ввід і вивід промивної води; 12 – ввід вихідного розчину; 13 – вивід регенерованого розчину

Після завершення процесу регенерації здійснюють відмивання йоніту від регенеруючого розчину водою, яка проходить крізь шар йоніту в напрямку зверху донизу. Після цієї завершальної стадії цикл роботи апарата починається знову.

Робота йонообмінних апаратів може бути інтенсифікована при використанні рухомого або киплячого шару йоніту, який сприяє підвищенню швидкості сорбції і кращому використанню ємності йоніту.

Йонообмінні колони періодичної дії з нерухомим і завислим шаром можуть застосовуватись (як і звичайні адсорбери) у вигляді батареї колон в йонообмінних установках безперервної дії.

В апаратах безперервної дії йоніт рухається по контуру, послідовно проходить стадії адсорбції, регенерації і промивання. Апарат складається (рис. 44) з йонообмінної ємності і має вигляд зрізаного конуса, всередині знаходиться другий зрізаний конус, де здійснюються процеси регенерації і відмивання.

Рис. 44. Йонообмінний апарат безперервної дії

Стічна вода подається в колону через трубу з конічними насадками, проходить через шар йоніту і виходить з верхньої частини колони.

Відпрацьований йоніт осаджується в нижній частині колони, звідки через трубчатий пристрій за допомогою ерліфта чи інжектора подається у верхню частину колони. У внутрішньому зрізаному конусі швидкість руху потоку зменшується за допомогою регулятора, пара сприяє подачі відпрацьованого йоніту у цей конус і осадженню його в нижній частині йонообмінної колони. Регенераційний розчин подається в нижню частину внутрішнього конуса і відводиться з верхньої частини колони. Регенерований йоніт промивається і переходить в робочу зону колони. Апарат є простим в конструктивному виконанні і ефективним для процесів зм’якшення води.

Йонообмінні апарати під час роботи з хімічно активними середовищами оснащують внутрішніми антикорозійними покриттями (різні полімерні матеріали, перхлорвінілові лаки тощо).

Будова сушарок

Сушарки бувають: конвективні, контактні, повітряні, газові, парові, атмосферні, вакуумні; періодичної та безперервної дії, прямоточні, протитечійні, перехресні і камерні.

Камерні сушарки – апарати періодичної дії, працюють під атмосферним тиском. Використовуються на виробництві невеликого масштабу для сушіння матеріалів, які не витримують високої температури, наприклад барвників. Матеріал висушується на листах, встановлених на вагонетках у середині сушильної камери 1 (рис. 45). На каркасі камери між вагонетками 2 встановлені козирки 3, які поділяють простір камери на три робочі зони, що розміщені одна над одною. Вздовж зон за допомогою вентилятора 5 рухається нагріте в калорифері 4 повітря, яке при цьому двічі змінює свій напрям і двічі нагрівається у калориферах 6 і 7. Частина використаного повітря подається через шибер 8 на змішування з свіжим повітрям.

Рис. 45. Камера-сушарка:

1 – сушильна камера; 2 – вагонетка; 3 – козирки;

4, 6, 7 – калорифери; 5 – вентилятор; 8 – шибер

Тунельні сушарки подібні до тунельних печей і використовуються для сушіння багатьох штучних матеріалів (наприклад, керамічних виробів).

Однострічкові та багатострічкові сушарки працюють безперервно. В стрічкових сушарках матеріал рухається на стрічці протитоком до нагрітого повітря або топкових газів.

Барабанні сушарки широко використовуються для безперервного сушіння під атмосферним тиском кускового, зернистого та сипкого матеріалів. Вони подібні до барабанних печей.

Для сушіння різноманітних матеріалів широко застосовуються сушарки з киплячим (псевдозрідженим) шаром. Сушіння у киплячому шарі дає змогу значно збільшити поверхню контакту між частинками матеріалу і сушильним агентом, що, в свою чергу, інтенсифікує випарювання вологи і скорочує термін сушіння до кількох хвилин.

Для сушіння чутливих до високих температур, а також токсичних і вибухонебезпечних речовин та для добування особливо чистих речовин, а також для вловлювання парів неводних розчинників, що видаляються при сушінні, застосовують вакуумні сушарки різних типів.