RU106132U1 - ION EXCHANGE FILTER FOR CLEANING ETHANOL - Google Patents

Abstract

Ионообменный фильтр для очистки этанола, состоящий из цилиндрического корпуса, днища, крышки, горизонтальной и вертикальной перегородок, гильз и фильтр-кассет, горизонтальная перегородка установлена внутри корпуса на некотором расстоянии от крышки и параллельно ей, вертикальная перегородка разделяет внутренний объем на две полуцилиндрические части, корпус, крышка, горизонтальная и вертикальная перегородки образуют две коллекторно-распределительные секции, корпус, днище, горизонтальная и вертикальная перегородки образуют две реакторные секции, крышка и горизонтальная перегородка имеют ряд соосных отверстий, в которых герметично укреплены гильзы с фильтр-кассетами, в той части каждой гильзы, которая находится в коллекторно-распределительной секции, имеются отверстия для забора жидкости, каждая фильтр-кассета фиксируется герметично в гильзе с помощью пробки, коллекторно-распределительные и реакторные секции снабжены соответственно входными и выходными штуцерами. An ion-exchange filter for cleaning ethanol, consisting of a cylindrical body, a bottom, a cover, horizontal and vertical partitions, sleeves and filter cassettes, a horizontal partition is installed inside the housing at some distance from the cover and parallel to it, a vertical partition divides the internal volume into two semi-cylindrical parts, case, cover, horizontal and vertical partitions form two collector-distribution sections, case, bottom, horizontal and vertical partitions form two reactors The sections, the cover and the horizontal partition have a series of coaxial holes in which the sleeves with filter cartridges are hermetically fixed, in that part of each sleeve that is in the collector-distribution section, there are holes for fluid intake, each filter cartridge is fixed tightly in the cartridge case using plugs, the collector-distribution and reactor sections are equipped with inlet and outlet fittings, respectively.

Description

Полезная модель относится к области пищевой и химической технологии и может быть применена для очистки жидкостей, преимущественно этанола и водноэтанольных растворов, а также питьевой и технической воды.The utility model relates to the field of food and chemical technology and can be used to purify liquids, mainly ethanol and aqueous ethanol solutions, as well as drinking and industrial water.

При ионообменной очистке жидкостей чаще всего используется вертикальный закрытый цилиндрический резервуар, заполненный смолой (катионитом или анионитом), контактирующей с устройством для сбора обработанной жидкости, состоящим либо из колпачков, равномерно рассредоточенных по поверхности днища, либо из системы перфорированных труб. Ионообменная смола может быть уложена на поддерживающие слои из инертного гранулированного материала (силекс, антрацит или пластмасса); отвод очищенного спирта осуществляется дренажной системой.In ion-exchange cleaning of liquids, a vertical closed cylindrical tank filled with a resin (cation exchange resin or anion exchange resin) in contact with a device for collecting treated liquid, consisting either of caps uniformly dispersed over the surface of the bottom or of a system of perforated pipes, is most often used. The ion exchange resin can be laid on support layers of an inert granular material (Silex, Anthracite or plastic); The removal of purified alcohol is carried out by the drainage system.

Известен катионитовый фильтр, представляющий собой цилиндрический корпус с верхним и нижним сферическим днищем, в который сверху вниз через воронку подается очищаемая жидкость, а фильтрат отводится через дренажное устройство, представляющее собой коллектор с прикрепленными к нему дренажными трубами, помещенное на бетонную подушку; во избежание уноса мелких частиц катионита сверху дренажа насыпается слой кварцевого песка. (Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности/ В.И.Попов, И.Т.Кретов, В.Н.Стабников, В.К.Предтеченский. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. - С. 246). Однако этот аппарат не обеспечивает эффективного равномерного по всему объему выделения примесей, требуется большой расход промывной воды, операции регенерации достаточно сложны, а для обеспечения непрерывности производства все фильтрационное оборудование должно быть продублировано.A cation exchange filter is known, which is a cylindrical body with an upper and lower spherical bottom into which the liquid to be cleaned is fed from top to bottom and the filtrate is discharged through a drainage device, which is a collector with drainage pipes attached to it, placed on a concrete pad; in order to avoid the entrainment of small particles of cation exchanger, a layer of silica sand is poured on top of the drainage. (Technological equipment of fermentation industry enterprises / V.I. Popov, I.T. Kretov, V.N. Stabnikov, V.K. Predtechensky. - M.: Light and food industry, 1983. - P. 246). However, this apparatus does not provide efficient uniform distribution of impurities throughout the volume, a large flow rate of washing water is required, regeneration operations are quite complicated, and all filtering equipment must be duplicated to ensure production continuity.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является картриджный фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус с верхней крышкой, цилиндрический картридж, установленный соосно внутри корпуса и выполненный в виде коаксиально расположенных внутренней и внешней сетчатых обечаек, верхнюю заглушку с центральным отверстием и нижнюю заглушку, с которыми соединены торцы обеих обечаек, фильтрующий материал, патрубок подачи воды и патрубок отвода воды, причем фильтр дополнительно содержит еще один или более цилиндрических картриджей, выполненных аналогично первому и расположенных непосредственно друг над другом, а корпус снабжен нижней крышкой с центральным отверстием, с которым соединен патрубок отвода воды, при этом нижняя заглушка каждого картриджа выполнена глухой и снабжена прикрепленным к ней и установленным соосно корпусу перфорированным патрубком. (Патент РФ 2366485 МПК, 2009).Closest to the proposed design is a cartridge filter for water treatment, containing a cylindrical housing with a top cover, a cylindrical cartridge mounted coaxially inside the housing and made in the form of coaxially located inner and outer mesh shells, an upper plug with a central hole and a lower plug with which they are connected the ends of both shells, filter material, a water supply pipe and a water discharge pipe, the filter further comprising one or more cylindrical cartridges fins made similarly to the first one and located directly above each other, and the housing is equipped with a bottom cover with a central hole to which a water outlet pipe is connected, while the lower plug of each cartridge is blind and equipped with a perforated pipe attached to it and mounted coaxially to the housing. (RF patent 2366485 IPC, 2009).

Однако в данном фильтре предусмотрено последовательное прохождение очищаемой жидкости по каждой из секций фильтра, при этом распределение фильтруемой среды по объему аппарата неравномерное, что снижает эффективность извлечения примесей. Кроме того, для очистки больших объемов указанный аппарат будет иметь значительные габариты, что затрудняет его обслуживание.However, this filter provides for the sequential passage of the cleaned liquid through each of the sections of the filter, while the distribution of the filtered medium throughout the apparatus is uneven, which reduces the efficiency of extraction of impurities. In addition, for cleaning large volumes of the specified device will have significant dimensions, which complicates its maintenance.

Задача полезной модели - разработка конструкции аппарата, реакторная зона которого содержит несколько типов фильтрующих сред (например, катионит и анионит).The objective of the utility model is to develop the design of the apparatus, the reactor zone of which contains several types of filter media (for example, cation exchange resin and anion exchange resin).

Технический результат - больший объемом эффективно используемых фильтрующих сред, удобство в эксплуатации (быстрая смена фильтрующей среды при минимальном времени простоя и без слива фильтруемой жидкости из полостей аппарата).The technical result is a larger volume of effectively used filter media, ease of use (quick change of the filter medium with minimal downtime and without draining the filtered fluid from the cavities of the apparatus).

Технический результат достигается тем, что ионнообменный фильтр для очистки этанола состоит из цилиндрического корпуса, днища, крышки, горизонтальной и вертикальной перегородок, гильз и фильтр-кассет, горизонтальная перегородка установлена внутри корпуса на некотором расстоянии от крышки и параллельно ей вертикальная перегородка разделяет внутренний объем на две полуцилиндрические части, корпус, крышка, горизонтальная и вертикальная перегородки образуют две коллекторно-распределительные секции, корпус, днище, горизонтальная и вертикальная перегородки, образуют две реакторные секции, крышка и горизонтальная перегородка имеют ряд соосных отверстий, в которых герметично укреплены гильзы с фильтр-кассетами, в той части каждой гильзы, которая находится в коллекторно-распределительной секции имеются отверстия для забора жидкости, каждая фильтр-кассета фиксируется герметично в гильзе с помощью пробки, коллекторно-распределительные и реакторные секции снабжены соответственно входными и выходными штуцерами.The technical result is achieved in that the ion-exchange filter for cleaning ethanol consists of a cylindrical body, a bottom, a cover, horizontal and vertical partitions, sleeves and filter cassettes, a horizontal partition is installed inside the housing at a certain distance from the cover, and parallel to it, a vertical partition divides the internal volume into two semi-cylindrical parts, housing, cover, horizontal and vertical partitions form two manifold-distribution sections, housing, bottom, horizontal and vert steel baffles, two reactor sections form, the lid and the horizontal baffle have a series of coaxial holes in which the sleeves with filter cartridges are hermetically fixed, in that part of each sleeve that is in the collector-distribution section there are holes for liquid intake, each filter cartridge fixed tightly in the sleeve using a plug, the collector-distribution and reactor sections are equipped with input and output fittings, respectively.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез предлагаемого устройства; на фиг.2 - фрагмент устройства с видом на распределительную систему; на фиг.3 таблица показателей процесса очистки с использованием прототипа и предлагаемого устройства.Figure 1 presents a vertical section of the proposed device; figure 2 is a fragment of a device with a view of the distribution system; figure 3 table of indicators of the cleaning process using the prototype and the proposed device.

Ионообменный фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, в верхний и нижний торцы которого вварены крышка 2 с рядом отверстий и днище 3, на некотором расстоянии от крышки параллельно ей внутри корпуса установлена горизонтальная перегородка 4 с рядом отверстий, пространство, ограниченное данной перегородкой, крышкой и корпус является коллекторно-распределительной секцией, при помощи которого фильтруемая жидкость равномерно распределяется между сменными взаимозаменяемыми фильтр-кассетами 5. Пространств, ограниченное корпусом, днищем и горизонтальной перегородкой является реакционной секцией. Перегородка 4 установлена таким образом, что отверстия в ней оказываются соосными с аналогичными отверстиями в крышке 2. Отверстия предназначены для установки в них гильз 6, в которые, в свою очередь устанавливаются фильтр-кассеты 5 (катионитные и анионитные), верхние и нижние торцы гильз 6 приварены к крышке 2 и перегородке 4 фильтра, в боковой части каждой гильзы выполнены, например, прямоугольные отверстия для забора жидкости, на каждой фильтр-кассете 5 в верхней ее части выполнен упорный буртик, при помощи которого происходит обжим эластичной прокладки 7, прижатой другой своей стороной к внутреннему торцу гильзы 6, чем обеспечивается герметизация и разделение коллекторно-распределительного и реакторного секций фильтра. Прижимающие усилия создаются воздействием на торец фильтр-кассеты путем ввинчивания пробки 8 в гильзу 6, уплотнение пробки осуществляется прокладкой 7. Фильтр также имеет вертикальную перегородку 9, которая разделяет коллекторно-распределительную и реакционную секции на две части. Приток, отток и переток жидкости (из одного объема в другой) осуществляется через входные 10 и выходные 11 штуцера посредством внешних трубопроводов, снабженных запорной арматурой, позволяющей использовать как устройство в целом, так и любую из его частей в отдельности, а также производить промывку и регенерацию любой из них (при этом вторая может находиться в рабочем состоянии). Устройство фильтр-кассет 5 является стандартным: между двумя коаксиальными перфорированными цилиндрическими оболочками (из сетки), помещается фильтрующая среда. Нормальное рабочее положение фильтра: пробками блоков фильтр-кассет вверх.The ion-exchange filter consists of a cylindrical housing 1, in the upper and lower ends of which a lid 2 is welded with a number of holes and a bottom 3, at a certain distance from the lid, a horizontal partition 4 with a number of holes is installed parallel to it inside the housing, the space limited by this partition, the lid and the housing is a collector-distribution section, with which the filtered fluid is evenly distributed between interchangeable interchangeable filter cartridges 5. The space limited by the housing, bottom and Horizontal partition is the reaction section. The partition 4 is installed in such a way that the holes in it turn out to be coaxial with similar holes in the cover 2. The holes are used to install the sleeves 6 in which, in turn, the filter cassettes 5 (cationic and anionic), the upper and lower ends of the sleeves are installed 6 are welded to the cover 2 and the filter baffle 4, in the side of each cartridge case, for example, rectangular openings are made for fluid intake, on each filter cartridge 5 in its upper part there is a thrust collar, by means of which elastic oh gaskets 7, pressed with its other side to the inner end of the sleeve 6, which ensures sealing and separation of the collector-distribution and reactor sections of the filter. The pressing forces are created by acting on the end of the filter cartridge by screwing the plug 8 into the sleeve 6, sealing the plug by gasket 7. The filter also has a vertical baffle 9, which divides the collector-distribution and reaction sections into two parts. The inflow, outflow and overflow of fluid (from one volume to another) is carried out through the inlet 10 and outlet 11 fittings by means of external pipelines equipped with shut-off valves, which allows to use both the device as a whole and any of its parts separately, as well as flushing and regeneration of any of them (while the second may be in working condition). The device of the filter cartridge 5 is standard: between two coaxial perforated cylindrical shells (from the mesh), a filter medium is placed. Normal working position of the filter: plugs of filter cartridge blocks up.

Работа устройства осуществляется следующим образом: фильтруемая жидкость поступает в одну из частей коллекторно-распределительной секции через входной штуцер 10 и далее в центральный канал фильтр-кассеты 5, нижний конец которого заглушен, просачивается через фильтр в радиальных направлениях равномерно по всей высоте кассеты, попадая при этом в реакционную секцию, ограниченную цилиндрическим корпусом 1, перегородкой 4, перегородкой 9 и днищем 3, где осуществляется сбор и смешивание потоков из всех фильтр-кассет 5; далее через штуцер 11 жидкость выводится из устройства либо поступает в соседнюю часть коллекторно-распределительной секции, т.е. обе половины реактора конструктивно устроены одинаково и отличаются только фильтрующей средой внутри фильтр-кассет 5. Нормальное рабочее положение фильтра: пробками блоков фильтр-кассет вверх, что дает возможность заменять любую из кассет, сняв давление на входе или разрежение на выходе, не сливая жидкость из реакторной секции.The device operates as follows: the filtered fluid enters one of the parts of the collector-distribution section through the inlet 10 and then into the central channel of the filter cartridge 5, the lower end of which is plugged, seeps through the filter in radial directions evenly over the entire height of the cartridge, falling this is in the reaction section, limited by a cylindrical body 1, a partition 4, a partition 9 and a bottom 3, where the collection and mixing of flows from all filter cartridges 5; Further, through the nozzle 11, the liquid is removed from the device or enters the adjacent part of the collector-distribution section, i.e. both halves of the reactor are structurally identical and differ only in the filter medium inside the filter cassettes 5. Normal working position of the filter: plugs of the filter cassette blocks up, which makes it possible to replace any of the cassettes by relieving the inlet pressure or vacuum at the outlet without draining the liquid from reactor section.

Показатели процесса очистки с использованием прототипа и предлагаемого устройства представлены в таблице. Как следует из данных таблицы, предлагаемое устройство позволяет осуществить выделение примесей, отрицательно влияющих на органолептические показатели этанола (органических кислот, азотистых соединений и пр.).The performance of the cleaning process using the prototype and the proposed device are presented in the table. As follows from the table, the proposed device allows the selection of impurities that adversely affect the organoleptic characteristics of ethanol (organic acids, nitrous compounds, etc.).

Claims (1)

Ионообменный фильтр для очистки этанола, состоящий из цилиндрического корпуса, днища, крышки, горизонтальной и вертикальной перегородок, гильз и фильтр-кассет, горизонтальная перегородка установлена внутри корпуса на некотором расстоянии от крышки и параллельно ей, вертикальная перегородка разделяет внутренний объем на две полуцилиндрические части, корпус, крышка, горизонтальная и вертикальная перегородки образуют две коллекторно-распределительные секции, корпус, днище, горизонтальная и вертикальная перегородки образуют две реакторные секции, крышка и горизонтальная перегородка имеют ряд соосных отверстий, в которых герметично укреплены гильзы с фильтр-кассетами, в той части каждой гильзы, которая находится в коллекторно-распределительной секции, имеются отверстия для забора жидкости, каждая фильтр-кассета фиксируется герметично в гильзе с помощью пробки, коллекторно-распределительные и реакторные секции снабжены соответственно входными и выходными штуцерами.

An ion-exchange filter for cleaning ethanol, consisting of a cylindrical body, a bottom, a cover, horizontal and vertical partitions, sleeves and filter cassettes, a horizontal partition is installed inside the housing at some distance from the cover and parallel to it, a vertical partition divides the internal volume into two semi-cylindrical parts, case, cover, horizontal and vertical partitions form two collector-distribution sections, case, bottom, horizontal and vertical partitions form two reactors The sections, the cover and the horizontal partition have a series of coaxial holes in which the sleeves with filter cartridges are hermetically fixed, in that part of each sleeve that is in the collector-distribution section, there are holes for fluid intake, each filter cartridge is fixed tightly in the cartridge case using plugs, the collector-distribution and reactor sections are equipped with inlet and outlet fittings, respectively.