Фильтрационное устройство

Полезная модель относится к фильтрационным установкам для очистки природных и сточных вод, а также иных жидких растворов с помощью ионообменных процессов и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, применяющих обессоленную или умягченную воду в технологических процессах Предлагается фильтрационное устройство, содержащее корпус, в котором размещен фильтрующий материал, и системы трубопроводов для вывода фильтрата и подачи очищаемой смеси, причем в состав обеих систем входят трубчатые перфорированные элементы, размещенные в корпусе устройства вертикально. Перфорированные элементы могут быть снабжены приспособлениями для предотвращения уноса ионообменной смолы, например, фильтрующими колпачками. Новый фильтр позволяет проводить фильтрацию в радиальном направлении, что позволяет сократить расход регенерирующего раствора, а также повысить производительность фильтра по сравнению с традиционным на 10-15% с одновременным исключением уноса фильтрующего материала.

Полезная модель относится к фильтрационным установкам для очистки природных и сточных вод, а также иных жидких растворов с помощью ионообменных процессов и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, применяющих обессоленную или умягченную воду в технологических процессах.

В настоящее время известно большое количество фильтрационных установок (фильтров) различной производительности, отличающихся друг от друга особенностями используемого фильтрационного материала и спецификой разделяемых смесей. К их числу относятся различные нунч- и друк-фильтры, фильтр-прессы и т.н. (В.Д.Лукинев, Ю.А.Емельянов, Фильтрование в химической промышленности, Л-д, Химия, 1982, с.36-61, А.Н.Плановский, П.И.Николаев, Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, М., Химия, 1972, с.72-88)..

Общим для всех жидкостных фильтров является наличие корпуса с устройствами для подачи очищаемой смеси и вывода фильтрата, а также размещенного в нем фильтрационного материала

Прототипом заявляемого технического решения является устройство для наиболее эффективного способа очистки воды - фильтрования через слой ионообменных смол (пат. РФ №2149685, 1999, кл. C 02 F 1/42). Установка представляет собой корпус, в который помещена ионообменная смола с устройствами для подачи очищаемой смеси и вывода фильтрата и верхним и нижним распределительными устройствами. В корпус наряду с ионообменной смолой введен слой инертного

материала (инерта) с плотностью, меньшей чем плотность воды в фильтрах данного типа.

Недостатком установки является недостаточно высокая скорость фильтрации, а также большие расходы регенерирующего раствора или неполнота регенерации гранул смолы, что снижает эффективность очистки.

Задачей, решаемой авторами, являлось модификация фильтрационной установки, таким, образом, чтобы более эффективную регенерацию смолы.

Указанная задача решалась путем включения в состав устройств для подачи очищаемой смеси и вывода фильтрата трубчатых перфорированных элементов (ПФТ), размещенных в корпусе установки вертикально, что обеспечивает протекание процесса фильтрации в радиальном направлении. При этом наибольший расход регенерирующего раствора приходится на относительно небольшой слой смолы, расположенный вокруг трубы (труб) для вывода фильтрата, что снижает его расход.

В установке должно использоваться по крайней мере по одной ПФТ для вывода фильтрата и подачи очищаемой смеси, однако удобнее использовать несколько ПФТ различного диаметра.

Часть или все ПФТ могут быть заглушены с одного из концов, иметь элемент, регулирующий скорость потока или не иметь каких-либо заглушек.

Оптимально устанавливать ПФТ для вывода фильтрата (ПФТФ) в центральной части корпуса, а ПФТ для подачи очищаемой смеси (ПФТО) по его периферии.

Отверстия ПФТ снабжаются приспособлениями, свободно пропускающими воду и не пропускающих частицы фильтрационного материала (смолы, смолы и инерта и др.), например, фильтрующими колпачками.

Фильтрационная установка может быть оснащена традиционными приспособлениями, обеспечивающими возможность промывки или иных процедур в вертикальном направлении или может эксплуатироваться без таких приспособлений, при этом промывка и/или регенерация осуществляется с использованием ПФТФ и ПФТО.

Устройство эффективно как при использовании в качестве фильтрующего материала ионообменных смол, так и особенно при использовании

в качестве фильтрующего материала композиции из ионообменных смол и инерта.

Общий вид фильтрационного устройства приведен на фиг.1, где введены следующие обозначения:

1 - корпус фильтра;

2 - слой ионообменной смолы, например, катионита;

3 - ПФТФ

4 - ПФТО

6 - верхняя перегородка;

7 - нижняя перегородка;

8 - фильтрующие колпачки (ФК);

9 - смотровое окно;

10 - загрузочный люк.

Фильтр работает следующим образом. В рабочем цикле очищаемая жидкость поступает через ПФТО 4, проходит через колпачки 8, выполняющие при этом функцию распределительного устройства, затем через слой смолы 2, где осуществляется очистка. После этого вода проходит через колпачки 8 ПФТФ 3 и идет потребителю. Смола 2 при этом прижата к ПФТФ 3, однако размер щелей колпачков 8 предотвращает унос смолы.

В ходе регенерации смолы потоком снизу - вверх жидкость поступает либо через патрубок и перегородку 7 в смолу 2, обеспечивая промывку смолы, она проходит через перегородку 6 и покидает фильтр через трубопровод, либо через ПФТФ 3, колпачки 8, смолу 2 в ПФТО 4. Аналогичным образом при необходимости проводится промывка смолы.

Контроль за фильтрацией осуществляют через смотровые окна 9, загрузку и выгрузку фильтрационного материала в корпус между перегородками 6 и 7 - через загрузочные люки 10.

Фильтрационное устройство может работать в различных режимах, в частности, в режиме системы «АПКОР», «АЭРОКЛИН» и т.д.

Как показали проведенные эксперименты, производительность модифицированного фильтра по сравнению с немодифицированным возрастает на 10-15% при практически полном исключении потерь и разрушения смолы.

1. Фильтрационное устройство, содержащее корпус, в котором размещен фильтрующий материал, и системы трубопроводов для вывода фильтрата и подачи очищаемой смеси, отличающееся тем, что в состав систем входят трубчатые перфорированные элементы, размещенные в корпусе устройства вертикально.

2. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит по крайней мере по одному перфорированному элементу в системах для вывода фильтрата и подачи очищаемой смеси.

3. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что перфорированные элементы снабжены приспособлениями для предотвращения уноса ионообменной смолы, например фильтрующими колпачками.

4. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере часть перфорированных элементов заглушена с одного из концов или имеет приспособление, регулирующее скорость потока.

5. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлениями для осуществления регенерации или промывки смолы в вертикальном направлении.

6. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус в качестве фильтрующего материала содержит ионообменную смолу.

7. Фильтрационное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус в качестве фильтрующего материала содержит смесь ионообменной смолы с инертным материалом.