DE1642494A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von in Wasser geloestem Sauerstoff,insbesondere im Zuge der Speisewasseraufbereitung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von in Wasser geloestem Sauerstoff,insbesondere im Zuge der Speisewasseraufbereitung

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DE1642494A1 DE19671642494 DE1642494A DE1642494A1 DE 1642494 A1 DE1642494 A1 DE 1642494A1 DE 19671642494 DE19671642494 DE 19671642494 DE 1642494 A DE1642494 A DE 1642494A DE 1642494 A1 DE1642494 A1 DE 1642494A1
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Description

Patentanmeldung P 16 42 494.5-41
Märkische Steinkohlengewerkschaft
47o2 H e e s e n/Hamm
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von in Wasser gelöstem Sauerstoff, insbesondere im Zuge der Speisewasseraufbereitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von in Wasser gelöstem Sauerstoff, insbes. im Zuge der Speisewasseraufbereitung.- Solche Verfahren sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Insbesondere 1st bekannt, das sauerstoffhaltige Wasser zusammen mit der stöchiometrisehen Menge Wasserstoff oder mit Wasserstoff im Überschuß über die Umsetzung von Sauerstoff mit Wasserstoff beschleunigende, feste Katalysatoren zu leiten. Als Katalysatoren wird auf Trägersubstanzen niedergeschlagenes Platin oder Palladium verwendete Diese Katalysatoren werden hergestellt, indem körnige Trägersubstanzen, wie Aktivkohle,
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße
Bimsstein, Aluminiumoxid und Kiesel-Xerogele, mit Salzlösungen dieser Metalle getränkt werden und dann durch Reduzierung aktiviert werden. Ebenfalls bekannt ist, als Katalysatoren zu Stücken zerkleinerte, Platin oder Palladium enthaltende Legierungen nach Aktivierung mit Alkalihydroxidlösungen zu verwenden (deutsche Patentschrift 1 2ol 2β2). Nachteilig ist bei diesen Katalysatoren, daß die aktive Oberfläche des Katalysators infolge der relativ großen Korngröße der Trägerstibstanzen klein ist. Somit werden zur wirkungsvollen Entfernung von in Wasser gelöstem Sauerstoff große Katalysatorvolumina notwendig, die das Verfahren und die zur Durchführung erforderlichen Vorrichtungen aufwendig gestalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von in Wasser gelöstem Sauerstoff anzugeben, bei dem durch Erhöhung der aktiven Katalysatoroberfläche relativ zum Katalysatorvolumen ein vergrößerter Umsatz erreicht wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von in Wasser gelöstem Sauerstoff, insbes. im Zuge der Speisewasseraufbereitung, wobei der Sauerstoff mit Wasserstoff unter Mitwirkung eines auf einem Träger fixierten Katalysators zu Wasser umgesetzt wird. Die Erfindung besteht darin, daß der im Wasser gelöste Sauerstoff mittels eines Ionenaustauschers als Träger für den Katalysator reduziert wird. Bei dieser hetorogenen Katalyse übernimmt der Ionenaustauscher die Funktion eines Trägers für den Katalysator. Als Ionenaustauscher kommen grundsätzlich sowohl Anionenaustauscher als auch Kationenaustauscher in Frage. Nach einem Vorschlag der Erfindung in Kombination zu den oben beanspruchten Maßnahmen, dem auch selbständige Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß als Katalysator ein in der
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OH-Form durch Suspension in einer schwachsauren. Palladiumchloridlösung behandelter Anionenaustauscher verwendet wird· Das Suspendieren kann unschwer mittels eines Rührers erfolgen. Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß der mit Palladiumhydroxid durchsetzte Austauseher ein in Wasser unlösliches Trägergerüst blldett Das Palladiumhydroxid bildet sich durch Ionenreaktion auf der Oberfläche und Im Inneren des Anlonenaustauschers als dünner Film aus. Das 1st bevorzugt dann der Fall* wenn pro Liter Ionenaustauscher 1 bis 6 g, vorzugsweise 4 g Palladlumchlorld eingesetzt werden. Durch die Verwendung des Ionenaustauschers wird eine verhältnismäßig große Katalysatoroberfläche erzielt. Ferner empfiehlt die Erfindung* daß der mit Palladiumhydroxid beladene Ionenaustauscher mit Wasserstoff aktiviert und dadurch metallisches Palladium In und/oder auf dem Ionenaustauscher fixiert wird. Der Katalysator 1st durch das stabil-fixlerte Palladium somit in der Lage* In Wasser gelöste Wasserstoffmoleküle zu aktivieren.Weiter schlägt die Erfindung vor* daß geringe Ionenkonzentrationen* z.B. ^ 0*005 mol/1, an Metallen der zweiten Nebengruppe des periodischen Systems* lnsbes. Quecksilberionen* gleichzeitig mit dem Palladium In dem Ionenaustauscher fixiert werden* wodurch sich die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich erhöht.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens* die sich insbes. durch ihren einfachen Bau und Ihre Funktionssicherheit auszeichnet. Diese Vorrichtung ist nach Lehre der Erfindung gekennzeichnet durch einen Aufbereitungsbehälter mit einer
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger StraBe
Wasserzuführungsleitung und diese in dem Behälter unter Bildung eines Ringspaltes umgebenden Mantel mit darin eingesetztem Verteiler für die Zuführung von Wasserstoffgas oder Sauerstoff-Wasserstoff-Stichstoffgemisch, ferner durch einen im unteren Bereich des Behälters eingebauten Düsenboden mit dem Katalysator und darunter in den Behälter mündender Speisewasserabführungsleitung. Nach bevorzugter Ausführungsform ist der Verteiler als poröser Körper ausgebildet und endseitig in den Mantel unterhalb der öffnung der Wasserzuführungsleitung eingesetzt. Vorzugsweise ist an den porösen Körper eine Förderleitung für das Wasserstoffgas bzw. das Sauerstoff-Wasserstoff-Stickstoffgemisch mit einer Förderpumpe angeschlossen, wobei außerdem die Förderleitung mit einer in den oberen Bereich des Behälters mündenden Absaugleitung in Verbindung steht. Zweekmäßigerweise sind Absaugleitung und Pumpe mit einer Ausblaseleitung verbunden und ist in die Ausblaseleitung ein Regelventil unter Zwischenschaltung eines Meßgerätes eingesetzt.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß nach Lehre der Erfindung ein Verfahren zum Entfernen des in Wasser gelösten Sauerstoffs, insbes. im Zuge der Speisewasseraufbereitung, verwirklicht wird, das infolge wesentlich vergrößerter Katalysatoroberfläche mit sehr geringen Katalysatormengen bzw. wesentlich gesteigerter Reaktionsausbeute arbeitet. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auch auf Temperaturen unterhalb 500C. Außerdem treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Veränderungen des chemischen Verhaltens des behandelten Wassers, wie z.B.
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Einschleppung von Fremdionen, Ph-Wert-Änderungen od.dergl., auf# Gleichzeitig wird eine erhebliche Reaktionsgeschwindigkeit erreicht, so daß die Aufbereitung in kleinen Reaktionsräumen kontinuierlich durchgeführt werden kann. Endlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit praktisch konstanter Austauschkapazität bei geringen Aufbereitungskosten gearbeitet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein ^ Ausführungsbeispiel darstellenden Zeiohnung näher erläutert« Die einzige Figur zeigt in sohematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Entfernen in Wasser gelösten Sauerstoffs, insbes. im Zuge der Speisewasseraufbereitung.
Die Aufbereitungsvorrichtung besitzt einen Aufbereitungsbehälter 1 mit einer Wasserzuführungsleitung 2 und diese in den Behälter 1. unter Bildung eines Ringspaltes 3 umgebenden Mantel 4 mit darin eingesetztem Verteiler 5 für die Zuführung von Wasserstoffgas oder Sauerstoff-Wasserstoff-Stickstoff-« gemisch. Ferner ist in den unteren Bereich des Behälters ein Düsenboden 6 mit dem Katalysator 7 eingebaut, während darunter in den Behälter 1 eine Speisewasserabführungsleitung θ (J mündet. Der Verteiler ist als poröser Körper 5 ausgebildet und endseitig in den Mantel 4 unterhalb der Öffnung 9 der Wasserzuführungsleitung 2 eingesetzt. An den porösen Körper ist eine Förderleitung 10 für das Wasserstoffgas bzw. das Sauerstoff-Wasserstoff-Stickstoff gemisch mit einer Förderpumpe 11 angeschlossen« Ferner steht die Förderleitung 10 mit einer in den oberen Bereich des Behälters 1 mündenden Absaugleitung 12 in Verbindung. Absaugleitung 12 und Pumpe 11 sind mit einer Ausblaseleitung 13 verbunden* In die Ausblase-
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Patentanwalt· Dr, W. Andr«j«ws!d, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straß·
leitung 13 1st ein Regelventil 14 unter Zwischenschaltung eines Meßgerätes 15 eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Das zu behandelnde Wasser durchläuft zunächst die Wasserzuführungsleitung 2 und tritt dann in den Ringspalt 3 ein· v Zugleich strömt aus den porösen Körper 5 Wasserstoffgas bzw. ein Gemisch von Sauerstoff« Wasserstoff und Stickstoff aus* Der freie Querschnitt des Hingspaltes 3, zwischen Hantel 4 und Wasserzuführungsleitung 2 hängt in seiner Bemessung von der aufzubereitenden Wasseraenge ab. In dem Ringspalt 3 sättigt sich das Wasser alt Wasserstoff gas entsprechend dem Partialdruek des Wasserstoffgases im oberen Bereich des Aufbereitungsbehälter-s 1. Das mit Wasserstoffgas gesättigte Wasser sinkt dann «it unkritischem Volumen auf den Katalysatorträger 7 bzw. Palladiumkatalysator ab. Die Schichthöhe dieses Katalysatorträgers 7 ist vom Durohmesser des Aufbereitungsbehälters 1 und von dem in der Zeiteinheit von Sauerstoff zu befreienden Wassers abhängig. In der Katalysatorsehlcht läuft die katalytisch« Reduktion des gelösten Sauerstoffs ab. Das aus der Speisewasserabführungsleitung 8 austretende Wasser 1st sauerstoff frei. Hai das Wasser mit Wasserstoff gas zu sättigen bzw. üb eine Dosierung der erforderlichen Wasserstoffmenge zu ermöglichen» wird mittels der Förderpumpe 11 aus dem oberen Bereich des Behälters 1 Wasserstoff bzw. ein Gemisch von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff angesaugt und über den porösen Körper 5 dem zu entgasenden Wasser zugeführt. Da eine Mindestwasserstoffmenge für die Umsetzung einer gegebenen Sauerstoff-
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konzentration im Wasser erforderlich ist, erfolgt die Pestlegung der Partialvoluraina durch die Ausblaseleitung IJ. In der Ausblaseleitung IJ befindet sich das Meßgerät 15, das eine Kenngröße des austretenden Gasgemisches automatisch analysiert. Diese Meßgröße wird in einem Hegelimpuls verwandelt, der das Regelventil 14 steuert. Durch die Förderleitung 10 strömt Wasserstoffgas entsprechend dem Verbrauch und der Stellung des Regelventiles 14 in den Behälter 1 ein.
Ansprüche :
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Claims (8)

Patentanwälte Dr. W. Andrejewsld, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße Ansprüche
1. Verfahren zum Entfernen von in Wasser gelöstem Sauerstoff, insbesondere im Zuge eier Speisewasseraufbereitung, wobei der Sauerstoff mit Wasserstoff unter Mitwirkung eines auf einem Träger fixierten Katalysators zu Wasser umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in Wasser gelöste Sauerstoff mittels eines Ionenaustauschers als Träger für den Katalysator reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein in der OH-Form durch Suspension in einer schwachsauren Palladiumchloridlösung behandelter Anionenaustauscher verwendet wird.
3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Palladiumhydroxid durchsetzte Austauscher nach Aktivierung mit Wasserstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mit dem Palladium geringe Konzentrationen, z.B. 0,005 mol/l , von Metallionen der zweiten Nebengruppe des periodischen Systems, insbes. Quecksilberionen, in dem Austauscher fixiert sind.
'- !β Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderung^ „s. v. 4. 9.196
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, §Ceffwig@r Straße
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Aüfbereitungsbehälter (1) mit einer Wasserzuführungsleitung (2) und diese in dem Behälter (1) unter Bildung eines Hingspaltes (3) umgebenden Mantel (4) mit darin eingesetztem Verteiler (5) für die Zuführung von Wasserstoffgas oder Sauerstoff-Wasserstoff-Stickstoffgemisch, ferner durch einen im unteren Bereich des Behälters (l) eingebauten Düsenboden (6) mit dem Katalysator durchsetzten Träger (7) und darunter in den Behälter (1) mündender SpeisewasserabfUhrungsleitung (8).
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler als poröser Körper (5) ausgebildet und endseitig in den Mantel (4) unterhalb der öffnung (9) der Wasserzuführungsleitung (2) eing©setat
7. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem porösen Körper (5)
eine Förderleitung (10) für das Wasserstoffgas bzw« das "
Sauerstoff-Wasser-Stoff-Stiekstoffgemisöh mit einer Förderpumpe (11) angeschlossen ist und mit einer in den oberen Bereich des Behälters (1) mündenden Absaugleitung (12) ±n Verbindung steht.
8. Vorrichtung aur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruchs 5-7, dadurch gekennzeichnet, da® Absaugleitung (12) und Pump© (11) ralt einer Ausblaseleitung (1?)
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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße
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verbunden sind und in die Ausblaseleitung (13) ein Regelventil (14) unter Zwischenschaltung eines Meßgerätes (15) eingesetzt ist.
PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke
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