DE1923723A1

DE1923723A1 - Ionenaustauscher

Info

Publication number: DE1923723A1
Application number: DE19691923723
Authority: DE
Inventors: Giorgio Zaza
Original assignee: Deutsche Solvay Werke GmbH
Current assignee: Cavity GmbH
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1970-11-19
Also published as: DE1792619A1

Description

Ionenaustauscher Die Hauptpatentanmeldung betrifft eínen Ionenaustauscher, der aus einem innerhalb eines Behälters angeordnetön Filterboden und einer darübergelagerten Austauschermasse besteht, wobei ein elastisches, leicht zusammendrückbares und nach Druckaufhebung seine ursprüngliche oder annähernde Form annehmendes Puffermaterial in die Austauscheriasse eingebettet, vorzugsweise in einer Schicht Uber der Austauschermasse als Abgrenzungamaterial zwl Rückspülraum unter Wegfall der üblichen Sieb- bzw. Filterplatte angeordnet wird.
Das leicht zusammendrückbare Puffermaterial kann aus elastischem Material mit einem spezifischen Gewicht von 1 oder weniger als 1 in Kugel- oder Kornform bestehen. Bei der technischen Duröhführung des Verfahrens verwendet man vorzugsweise ein Granulat aus thermoplatischem Material wie Polyäthylen, das sich dabei im oberen Teil des Behälters, der die Austauschermasse enthält, befindet. Bei einer Ausdehnung ist das Puffermaterial der Druckeinwirkung der oberen starren DUsen- oder Lochplatte bzw. dem oberen Filter sowie der Austauscherharzschicht unterworfen. Das kornfdrmige Austauschermaterial und kornförmige elastische Puffermaterial nehmen ständig.das gleiche Gesamtvolumen in dem Behälter sowie dessen verschiedenen anderen AüsfUhrungsformen ein. Die Flüssigkeit durchquert bei Jeder Verfahrensmaßnahme die Gesamtheit der Kornvoluiina, was z.B. während der Regenerierung einen zunehmenden Verlust an Regenerierungsflüssigkeit bedeuten kann.
Es wurde nun gewunden, daß durch eine Zusatzeinrichtung die vorerwähnten Nachteile der Hauptpatentanmeldung vermieden werden.
Die Zusatzanmeldung betrifft einen Ionenaustauscher bestehend aus einen innerhalb eines Behälters. angeordneten Filterboden, einer darüber gelagerten Austauschermasse und einem elastischen Puffermaterial gemäß Hauptpatent -(Patentanmeldung r 1792 619.1)-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Entnahme, ein Dränagesystem oder eine andere Abzugsvorrichtung für die im Gegenstrom geführte Regenerierungsflüssigkeit im Ionenaustauscher, vorzugsweise im unteren Teil der über der Ionenaustauschermasse gelagerten Puffermaterialschicht oder zwischen Puffermaterialschicht und Ionenaustauschermasse angebracht ist und die aufsteigende Regenerierungsfltlssigkeit vollständig oder ggfls. auch teilweise vor dem Passieren der Gesamthöhe des Purfermaterials entnommen werden kann.
Wie schon vorhin erwähnt wurde, ist ein derartiges System besonders vorteilhaft für das Verfahren der Regeneration im Gegenstrom, da die im unteren Teil des Behälters eingeführte Säure diesen durch die Entnahmevorrichtung, das Drinagesystem oder eine andere Abzugsvorrichtung verläßt, wodurch das sich oberhalb dieser Vorrichtung befindliche Fuffermaterial in trockenem Zustand verbleibleibt.
In der Fraxis besteht das Puffermaterial aus Polyäthylenkörnern, wobei die Höhe dieaer Puffermaterlalschicht für den vorliegenden Zweck derart bemessen ist, daß sie durch ihr eigenes Gewicht ein völliges Aufsteigen der Austauschermasse jonseits der erwähnten Vorrichtung verhindert. Eine Schichthöhe von 1 1 reicht aus, um das Aufsteigen einer Austauscherharzschicht von bis zu 2,5 m Schichtdicke im Verlauf der Regenerierung zu verhindern.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für die SpUlung i1 Gegenstrom, die der Regenerierung vorangeht, oberhalb der Körnerschicht des Fuffermaterials einen Leerraum beispielsweise von iindestens der Hälfte des Austauscherharzvolumens vorzuschen, um eine Auflockerung der Austauscherharzmasse zu ermöglichen. Der lonenaustauscher wird während dieses Vorganges mit Wasser angefüllt, wobei die leichteren Teil chen des Puffermaterials zu. oberen Behälterende aufsteigen.
Es ist Jedoch möglich, den Leerraum zu verringern oder ganz fortfallen zu lassen. In diesem Fall kennen die Körner des Puffermaterials ggfls. in cinen äußeren Lagerungsbehälter transferiert werden, um eine Auflockerung des Austauscherharzes bei Jedesmaliger Spülung im Gegenstrom zu ermöglichen.
Nach diesem Verfahrensablauf wird das Puffermaterial wieder oberhalb des Austauscherharzes angeordnet. Es wird Jedoch vorgezogen, die äußeren Abmessungen des Ionenaustauschers derart zu wählen, daß das Puffermaterial im Behälter belassen werden kann.
Im Vergleich zum konventionellen Pressbed-Verfahren bletet die Vorrichtung gemäß der Erfindung zahlreiche Vorteile.
Sie erlaubt zu Beginn der Regenerierung auf vollständige Weise die Harzmassen aufzulockern und zu spülen. da durch die Abwesenheit eines aufblasbaren Sacks die Spillung im Gegenstromverfahren nicht mehr einem anfänglich nur schwachen Durchsatz unterworfen ist. Andererseits sind die Geschwindigkeit und die BerUhrungszeit der Regenerierflussigkeit in der ganzen Austauschermasse gleich ;und die Regenerierung läßt sich in weniger als 30 Minuten durchführen.
Dazu zeichnet sich die Vorrichtung' durch eine einfache Konstruktion aus, verlangt kein empfindliches oder stbrungsanfälliges Material und kann leicht an üblicherweise verwendete Austauscher angeschlossen werden.
Die Entnahme-, DrKnage- oder sonstige Vorrichtung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt Sie kann z.B.
aus einem BUndel von Sammelröhren bestehen, die mit Einlaßöffnungen versehen und undurchlässig für die feinsten Harzkörner sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen die beigefügten Abbildungen Ia und Ib, die den Ionenaustauscher in zwei der möglichen Betriebszustände zeigen: ta Im Verlauf der Regenerierung, Ib im Verlauf der Spülung und des Austauschvorgangs.
1 bedeutet die Ionenaustauschermasse im behälter 3, die auf einem durchlochten Boden gelagert ist; letzterer besteht in diesem Fall aus einer Fltlssigkeitsverteilervorrichtung 5 in einer Schicht aus Sandkörnern 4. 1 befindet sich bestSndig unterhalb des Puffermaterials 2; die zu behandelnde Flüssigkeit im Ionenaustauscher tritt durch die Zuleitung 8 und das Filter 10 in den Behälter ein und verläßt diesen durch die Leitung 9. Die Regenerierungsflüssigkeit tritt durch die Leitung 6 ein und durch die Entnahme-, Dränage- oder sonstige Vorrichtung 7 aus dem Behälter aus; 11 stellt das Ventil für den Luftauslaß dar, H stellt die Höhe der Austauschermasse dar, h die Höhe der Körnerschicht des Puffermaterials (Polyäthylen) zwischen dem Austauscherharz und der Entnahme-, Dränage- oder sonstigen Vorrichtung, die zweckmäßigerweise von der Flüssigkeit benetzt gehalten werden muß, um während der Regenerierung einen,gleichmäßigen Säuredurchfluß zu gewährleisten. H2 is,t die Höhe der Auflockerung des Austauscherharzes während der Waschung im Gegenstrom (H2 - 0,5 H oder sogar 0,7 H, falls sehr trübes Wasser verwendet wird). H1 ist die Höhe der Polyäthylenkörnerschicht oberhalb der Abzugsvor richtung und beträgt im praktisch vorliegenden Fall 0,5 H.
Falls H - 2 m beträgt, nimmt man h = 0,3 m.
Als kationischer Ionenaustauscher zur Enthärtung von Wasser mit einem Durchmesser von 3,2 m und einem Gesamtvolumen von 40 m3 eingesetzt, weist die Austauschervorrichtung gemäß der Erfindung folgende Kennzahlen auf: Größe der Austauscherkapazität: 50 - 55 kg CaCO3/m3 Geringster Regeneriermittelaufwand: 56 kg HCL/m) Verunreinigung an Natrium: < 2, ppm Verbrauch an Spülfüssigkeit (Waschwasser) 6 m3/m3 Austauscherharz Dauer der Regenerierung: 2 Std., 50 Min.

Claims

Patentansprüche:

y Tonenaustauscher bestehend aus einem innerhalb eines Behalters angeordneten Filterboden, einer darüber gelagerten Austauschermasse und einem elastischen Puffernaterial gemäß Hauptpatent - (Patentanmeldung P 17 92 619.1) -, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Puffermaterial und lonenaustauschermasse, vorzugsweise im unteren Teil der über der lonenaustauschermasse gelagerten Puffermaterialschicht eine Vorrichtung zur Entnahme, ein Dränagesystem oder eine andere Abzugsvorrichtung für die im Gegenstrom geführte Regenerierungsflüssigkeit angebracht.ist.

Es rolgen die bisherigen Patentansprüche 2 bis 5.

Anlage zum Brief vom 7.11.1969 Patentansprüche: 1. %-,, skfJrtC- 1. Ionenaustauscher bestehend aus einem innerh ei es e- hälters angeordneten Filterboden einer arüber gelager- ten Austauschermasse und einem ela0t ehen Puffermaterial gemäß Hauptpatent -(Patentanmeldu / P 1792 619.1)-. dadurch gekennzeichnet, daß eine Vor / tung zur Entnahme, ein Dränagesystem oder eine an e Abzugsvorrichtung fUr die im Gegenstrom geführte generierungsflüssigkeit im lonenaustauscher, vor ugsweise im unteren Teil der über der Ionenaustausc masse gelagerten Puffermaterial- schicht oder z z sehen Puffermaterialschicht und Ionen- austauscher risse angebracht ist und die aufsteigende Re- generier gsflüssigkeit vollständig oder ggfs. auch teil- weise ohr dem Passieren der Gesamthöhe des Puffer- material; entnommen werden kann.
2. Ionenaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichthöhe des Puffermaterials so bemessen ist, daß sie durch ihr Eigengewicht das Aufsteigen der Austauschermasse oberhalb der im unteren Teil der Puffermateria schicht angebrachten Vorrichtung zur Entnahme der Regenerierungsflüssigkeit vollständig oder weitgehend verhindert.
3. Ionenaustauscher nach Ansprüchen 1 und 2.. dadurch gekennzeichnet, daß als Puffermaterial ein elastisches Leicht zusammendrückbares und nach Druckaufhebung cne ursprüngliche Form oder annähernde Form annehmendes Puffermaterial mit einem spezifischen Gewicht von 1 oder niedriger als 1 verwendet wird.
4. Ionenaustauscher nach Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des elastischen Puffermaterlais und der Austauschermasse ein Leerraumvolumen von vorzugsweise mindestens der Hälfte des Austauscherharzvolumens vorhanden ist.
5. Ionenaustauscher nach Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Transferieren des Puffermaterials in einen separaten Lagerungsbehälter während der Spülung im Gegenstrom vorhanden ist.