**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRUCH
Verfahren zur Erhöhung des Ausnutzungsgrades der Aus tauschkapazität von lonenaustauscherharzen in einem Anschwemmfilter. dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat oder ein Teil des Filtrates ein- oder mehrmals durch den Filter zirkuliert wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur besseren Ausnutzung der Austauschkapazität von lonenaustauscherharzen in einem Anschwemmfilter, insbesondere zur Kondensataufbereitung in Dampferzeugungsanlagen.
Bei Dampferzeugungsanlagen in superkritischen Kraftwerken, beispielsweise in Kernkraftwerken, werden Ionenaustauscherharze in einem als Austauschersäule dienenden Anschwemmfilter auf die Filtergewebe aufgebracht. Nach Erschöpfung werden die Harze von den Filterplatten entfernt und einem entfernt gelegenen Regenerierbehälter zugeführt oder wegen der radioaktiven Kontamination weggeworfen. Ein für das erfindungsgemässe Verfahren geeignetes Anschwemmfilter ist in der CH-Patentschrift 381 646 beschrieben.
Im allgemeinen ist man daher bestrebt, das Austauschermaterial so vollständig wie möglich auszunutzen, da die Harze sehr teuer sind und bei verseuchten Harzen Deponieprobleme auftreten, die ihrerseits Kosten verursachen.
Als Ausnutzungsgrad bei lonenaustauschern ist das Verhältnis der Durchbruchkapazität zur Gesamtkapazität definiert. Dieser Ausnutzungsgrad wird neben der Korngrösse, Vernetzung des Austauschermaterials, der Temperatur, Strö mungsgeschwindigkeft und Konzentration des Zulaufs sehr stark von Unstetigkeiten in der Packung, wie Randgängigkeit und Kanalbildung, ungünstigt beeinflusst.
Es wurde nun gefunden, dass der Ausnutzungsgrad trotz der genannten Störungen erheblich verbessert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, das den Ausnutzungsgrad der Austauschkapazität von lonenaustauscherharzen in Anschwemmfiltern verbessert.
Die Lösung liegt erfindungsgemäss in einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filtrat oder ein Teil des Filtrates ein- oder mehrmals durch den Filter zirkuliert wird.
Das Verfahren soll anhand einer Zeichnung und einem Berechnungsbeispiel sowie einem Diagramm beispielsweise näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt das Schema eines Anschwemmfilter-Kreislaufs;
Fig. 2 zeigt das Diagramm der Abnahme der Salzkonzentration in Abhängigkeit von der Anzahl der Umwälzungen.
In einem Druckkessel 1 ist im unteren Teil der Eingang 2 für die auszutauschende Flüssigkeit angebracht. Auf einer Hohlwelle 3 sind Filterelemente 4 zu einem Paket übereinandergestapelt und gegen die Hohlwelle in bekannter Weise abgedichtet. Die Hohlwelle 3 ist mit einer Ausgangsleitung 5 verbunden, die über ein Ventil 6 verschlossen bzw. gedrosselt werden kann. Eine Leitung 7 führt auf das Leitungsstück 8 vor der Zufuhrpumpe 9, die zwischen dem Zufuhrrohr I 10 und dem
Leitungsstück 8 installiert ist.
Im Betrieb wird die zu entmineralisierende Flüssigkeit über eine Leitung 8 der Pumpe 9 zugeführt. Die Pumpe 9 drückt die auszutauschende Flüssigkeit über das Leitungsstück 10 in den Eingang 2 des Filterkessels 1 in diesen hinein. Auf den
Filterelementen 4 ist eine Schicht von lonenaustauscherharzen aufgebracht, durch welche die Flüssigkeit strömt und über die
Hohlwelle 3 über die Rohrleitung 5 als entsalztes Filtrat das
Filter verlässt. Über das Ventil 6 kann eine festgelegte Filtratmenge entnommen werden. Ein Teil des Filtrates wird über die Leitung 7 vor die Pumpe 9 zurückgeführt, um das Filter ein weiteres Mal zu durchfliessen.
Berechnungsbeispiel
Filtriert man, nach klassischer Methode, die Flüssigkeit, welche entionisiert werden soll, nur einmalig, so treten beispielsweise bei einer Volumenmenge von 10 I/h mit 1000 mg Salzen pro Liter ebenfalls 10 I/h als Filtrat aus, mit einer Restsalzmenge im Gleichgewicht von noch 2 mg/l.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden beispielsweise 100 I/h rezirkuliert.
Nimmt man an, dass durch Kanalbildung und andere Störungen 1/5 der Kapazität des Ionenaustauschers verlorengehen, so ist das theoretisch gleichbedeutend mit einem Austausch von 4/5 der Flüssigkeit auf die Gleichgewichtskonzentration, die hier 2 mg/l sei und 1/5 der Flüssigkeit, welche keinen Austausch erfährt.
Daraus folgt, dass bei einer Eingangsmenge von 10 I/h mit 1000 mg/l: vollständig ausgetauscht auf Gleichgewichtskonzentration 4/5 = 81 nicht ausgetauscht 1/5 = 21 Die Salzkonzentration beträgt dann 8-2 mg = 16 mg plus 2 ¯ 1000 mg = 2000 mg
2016 mg
Auf 101 Endfiltrat kommen dann 201,6 mg Salz.
Bei einer einfachen Rezirkulation mit 100 lih reduziert sich die Salzmenge für 10 1 des entnommenen Endfiltrats bereits auf 56,6 mg; bei einem 2. Durchgang auf 30 mg und nähert sich asymptotisch dem Grenzwert von 20 mg.
Diese Ergebnisse werden in der graphischen Darstellung verdeutlicht. Daraus geht hervor, dass eine 1-3malige Rezirkulation am günstigsten ist, dass aber häufigeres Rezirkulieren keine weiteren Vorteile bringt.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass weniger Harz zur Herstellung der gleichen Filtratmenge erforderlich ist. Dabei wiegen die Kosten der zusätzlich erforderlichen Pumpenenergie die Kosten für das sonst zusätzlich benötigte Harz auf. Durch die Verringerung der benötigten Harzmenge fällt auch weniger radioaktiv verseuchtes Harz für die Deponie an.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIM
Method for increasing the degree of utilization of the exchange capacity of ion exchange resins in a precoat filter. characterized in that the filtrate or part of the filtrate is circulated through the filter one or more times.
The invention relates to a method for better utilization of the exchange capacity of ion exchange resins in a precoat filter, in particular for condensate treatment in steam generating plants.
In steam generation systems in supercritical power plants, for example in nuclear power plants, ion exchange resins are applied to the filter fabric in a precoat filter serving as an exchange column. After exhaustion, the resins are removed from the filter plates and fed to a remote regeneration container or thrown away because of the radioactive contamination. A precoat filter suitable for the method according to the invention is described in Swiss Patent 381,646.
In general, efforts are therefore made to utilize the exchange material as fully as possible, since the resins are very expensive and landfill problems arise with contaminated resins, which in turn cause costs.
The ratio of breakthrough capacity to total capacity is defined as the degree of utilization for ion exchangers. In addition to the grain size, cross-linking of the exchange material, the temperature, flow velocity and concentration of the feed, this degree of utilization is very unfavorably influenced by discontinuities in the packing, such as borderline and channel formation.
It has now been found that the degree of utilization can be significantly improved in spite of the disturbances mentioned.
The object of the invention is therefore to provide a method which improves the degree of utilization of the exchange capacity of ion exchange resins in precoat filters.
According to the invention, the solution lies in a method which is characterized in that the filtrate or part of the filtrate is circulated through the filter one or more times.
The method will be described in more detail using a drawing and a calculation example as well as a diagram.
Fig. 1 shows the scheme of a precoat filter circuit;
2 shows the diagram of the decrease in the salt concentration as a function of the number of circulations.
In a pressure vessel 1, the inlet 2 for the liquid to be exchanged is attached in the lower part. Filter elements 4 are stacked on top of one another on a hollow shaft 3 and sealed against the hollow shaft in a known manner. The hollow shaft 3 is connected to an output line 5, which can be closed or throttled via a valve 6. A line 7 leads to the line section 8 in front of the feed pump 9, which is between the feed pipe I 10 and
Line piece 8 is installed.
In operation, the liquid to be demineralized is fed to the pump 9 via a line 8. The pump 9 presses the liquid to be exchanged via the line section 10 into the inlet 2 of the filter kettle 1. On the
Filter elements 4, a layer of ion exchange resins is applied, through which the liquid flows and over the
Hollow shaft 3 through the pipeline 5 as desalted filtrate
Filter leaves. A fixed amount of filtrate can be removed via the valve 6. Part of the filtrate is returned via line 7 to pump 9 in order to flow through the filter again.
Calculation example
If, according to the classic method, the liquid to be deionized is filtered only once, for example at a volume of 10 l / h with 1000 mg of salts per liter, 10 l / h also emerge as filtrate, with a residual amount of salt in equilibrium another 2 mg / l.
For example, 100 l / h are recirculated using the process according to the invention.
If one assumes that 1/5 of the capacity of the ion exchanger is lost due to channel formation and other disturbances, this is theoretically equivalent to an exchange of 4/5 of the liquid for the equilibrium concentration, which here is 2 mg / l and 1/5 of the liquid which does not experience an exchange.
It follows that at an input rate of 10 I / h with 1000 mg / l: completely exchanged for equilibrium concentration 4/5 = 81 not exchanged 1/5 = 21 The salt concentration is then 8-2 mg = 16 mg plus 2 ¯ 1000 mg = 2000 mg
2016 mg
Then 101.6 mg of salt are added to 101 final filtrates.
With a simple recirculation with 100 lih, the amount of salt for 10 l of the final filtrate removed is already reduced to 56.6 mg; on a second pass to 30 mg and asymptotically approaches the limit of 20 mg.
These results are illustrated in the graph. This shows that a 1-3 times recirculation is the cheapest, but frequent recirculation has no further advantages.
The advantage of the method according to the invention is that less resin is required to produce the same amount of filtrate. The costs of the additional pump energy required outweigh the costs for the resin that would otherwise be required. By reducing the amount of resin required, less radioactive contaminated resin is generated for the landfill.