ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ИОНООБМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ из "Иониты в цветной металлургии " Несмотря на большие возможности ионитной очистки газов, сведения об их использовании в промышленности отсутствуют. Можно считать установленным, что сорбция газов гелевыми ионообменными смолами происходит лишь тогда, когда смолы содержат определенное количество воды, которая является необходимым компонентом успешного применения ионитов для извлечения газов. В отличие от обычных физических адсорбентов ионообменные смолы обладают высокой емкостью, легкой реге-нерируемостью, более высокими химическими и механическими свойствами. [c.292] Так как взаимодействие между газами различной природы и ионитами происходит в основном за счет реакций нейтрализации, для извлечения основных газов целесообразно использовать катиониты в Н-форме или в форме металлов, склонных к комп-лексообразованию с извлекаемыми газами а для сорбции кислых газов — аниониты в ОН-форме или в солевой форме, одноименной с аддендом газа. [c.292] Во многих случаях реакциям ионного обмена сопутствует молекулярная сорбция, что приводит к высокой сорбируемости извлекаемых веш,еств. В случае, если в газовой фазе содержится несколько газов, они могут быть извлечены ионитами в смешанном слое. Р10НПТЫ уже нашли применение в качестве наполнителей промышленных противогазов. [c.292] Внедрение ионитов для поглощения и очистки газов и паров в значительной мере сдерживается почти полным отсутствием данных по аппаратурному оформлению процесса, отсутствием исследований массообмена между потоками газов и ионитами. Ограничены также сведения о кинетике сорбции извлекаемых газов и паров и о сорбции их перспективными ионитами макро-, пористой структуры. [c.292] Практически не изучена сорбция летучих соединений мышь-, яка, сурьмы, олова, титана, циркония, вольфрама, ниобия и других металлов. [c.292] В настоящее время для гидрометаллургии цветных, редких и рассеянных элементов не представляется возможным считать установившимися, проверенными многолетней практикой технологические процессы, где ионообменные операции выполнялись бы на стандартизованных основных аппаратах. [c.293] Подавляющее большинство аппаратов, а следовательно, технологических приемов работы на них, и методы инженерных расчетов заимствованы из практики очистки природных вод, с укрупненных экспериментальных установок, предназначенных для изучения физико-химических основ ионообменных процессов и свойств смол, а также из опыта аппаратурного оформления гетерогенных процессов общей химической технологии и прикладной гидравлики. [c.293] Наиболее отработаны конструкции и методы расчета ионообменных колонн (фильтров) для очистки котловых и других засоленных вод, предшественниками которых по конструктивному исполнению и техническому назначению следует считать песчаные фильтры, широко используемые при водоподготовке уже много десятков лет во всем мире. [c.293] В работе [357] достаточно полно изложен материал, освещающий процессы ионообменной обработки воды, конструкции и отдельные узлы ионообменных колонн. [c.293] В гидрометаллургии цветных, редких и рассеянных элементов выщелачивание ценных элементов из бедных руд или концентратов производят сильными неорганическими кислотами, щелочами, реже применяют щавелевую, уксусную и другие органические кислоты. [c.293] Растворы от выщелачивания, а также сточные воды имеют сложный солевой состав. Это обстоятельство предъявляет жесткие требования к выбору коррозионной устойчивости конструкционного материала основного и вспомогательного оборудования. Конструкционный материал, помимо низкой стоимости и химической устойчивости в агрессивных средах, должен легко подвергаться механической и термической обработке по общепринятым, освоенным машиностроительными заводами техноло- гиям изготовления химического оборудования. Поскольку процессы осуществляются при температурах от 20 до 90° С и аппараты в основном не подвергаются интенсивному воздействию обрабатываемых жидких неоднородных систем, это в какой-то мере способствует более широкому выбору недефицитных конструкционных материалов. [c.293] Тем не менее на практике встречаются с затруднениями при выборе конструкционного материала, так как в одном и том же аппарате осуществляются процессы сорбции, промывки, десорбции и регенерации смолы, а растворы при этом часто имеют кислый, нейтральный и основной характер. Однако этого затруднения может не быть при организации десорбции и регенерации смолы в различных аппаратах. [c.294] Наибольшее распространение в качестве основных конструкционных материалов для колонок небольших размеров получили стекло, органическое стекло, винипласт, кислото-щелочестойкие резины. Некоторые установки незначительной производительности, но промышленного назначения, применяемые, например, в производстве актинидов, также выполнены из стекла. Отдельные узлы и детали этих установок лабораторного назначения изготовляют из фторопласта, стеклопластика, фарфора, а трубопроводы — из резины и полиэтилена. [c.294] Из цветных металлов в качестве конструкционных материалов заслуживают внимания алюминий, титан, медь, никель и их сплавы. Значительно реже применяют тантал. Из сплавов на основе железа необходимо указать хромоникелевые нержавеющие стали (типа 1Х18Н10Т) и хромоникельмолибденовые не--ржавеющие стали (типа Х17Н13МЗТ). [c.294] Для сокращения расхода на изготовление аппаратуры дефицитных, дорогостоящих конструкционных материалов иногда используют биметалл. Биметалл обычно подбирают с учетом того, что толщина основного металла удовлетворяет прочности корпуса аппарата, а тонкий плакированный защитный слой нержавеющей стали или цветного металла обеспечивает коррозионную стойкость изготовляемого аппарата. Часто используют гуммированное оборудование. Из указанных выше конструкционных материалов отечественная промышленность в широком ассортименте выпускает трубы различного диаметра и листовой прокат. На заводах химического машиностроения хорошо отработана технология изготовления из этих металлов и биметаллов, в том числе из материалов, футерованных пластмассами, сосудов под давлением, в частности ионообменных колонн промышленного назначения. [c.294] Обычное направление потоков жидкости при сорбции— сверху—вниз при промывке — снизу—вверх при элюировании — сверху—вниз. Различие конструктивного исполнения лабораторных установок объясняется их целевым назначением и практической возможностью изготовления или приобретения со стороны. Установки различаются средствами пробоотбора и замера расхода жидкости. [c.296] Температура. Повышение температуры раствора в пределах, исключающих термическое разложение смол, способствует подвижности ионов, снижению вязкости и, как правило, ускорению ионообменной реакции. Это может положительно сказаться на разделении элементов и увеличении скорости элюирования. Верхний предел повышения температуры определяется не только термоустойчивостью смолы, но и изменением ее сорбционной способности и величиной газовыделения из обрабатываемой жидкой неоднородной системы. Интенсивное газовыделение нарушает гидродинамический режим в слое смолы, что вызывает необходимость внесения определенных конструктивных изменений в колонке, обеспечивающих сброс газов, без уноса влаги, в специальные устройства для их обезвреживания или разбавления другими газами до кондиционных в соответствии с санитарными нормами. [c.297] Для организации процесса массообмена при оптимальных параметрах часто необходимо термостатирование слоя смолы. Термостатирование путем дополнительного размещения в колонке или снаружи ее теплообменника практических затруднений не вызывает, тем более что нагрев (охлаждение) обрабатываемого раствора незначителен. [c.297] На теплообмен в слое смолы оказывает влияние прежде всего гранулометрический состав смолы. Некоторые смолы (аниониты) склонны к самовозгоранию. В случае образования в слое застойной зоны ( воздушного мешка ) и интенсивного газовыделения возникает давление в несколько десятков и даже сотен атмосфер, что в конечном итоге вызывает механическое разрушение колонок. В одной из лабораторий США изготовлена установка для сорбционного извлечения изотопов, оснащенная термосигнальным приспособлением, обеспечивающим при повышении температуры слоя смолы до некоторой критической величины автоматический промыв смолы холодной водой и гидротранспортирование ее из корпуса колонки. [c.297] Вернуться к основной статье