AT258230B - Verfahren zur Regenerierung des Ionenaustauschers und zur Verringerung des Alkali-Ionengehaltes von Zuckerfabriksabläufen bei der Enthärtung von Dünnsaft mittels Ionenaustausches - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Regenerierung des Ionenaustauschers und zur Verringerung 
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Gegenstand der Erfindung ist ein weiterentwickeltes Verfahren zur Enthärtung von ZuckerfabriksDünnsäften mittels Ionenaustausches. 



   Im Verlaufe der bei der Zuckererzeugung angewendeten üblichen technologischen Verfahren wird der aus Zuckerrübe mittels Diffusion gewonnene Zuckersaft zwecks Reinigung mit Kalk behandelt. Der zu diesem Zwecke dem Saft beigegebene Kalk wird durch Einführung von Kohlendioxyd in Kalziumkarbonat umgewandelt und das auf diese Weise erhaltene Präzipitat durch Filtration entfernt. Dieses Verfahren erreicht jedoch nicht die vollständige Entfernung des Kalziums aus dem Safte, da eine gewisse Menge von Kalziumverbindungen in gelöstem Zustand im Zuckersaft zurückbleibt. Die Menge der zurückgebliebenen Kalziumverbindungen ist von der Art und Menge der vorhandenen Anionen sowie von der Löslichkeit des Kalziumkarbonats im Saft abhängig.

   Der im Safte verbleibende Kalziumgehalt beträgt je nach Rübenqualität und nach der Art des angewendeten Saftreinigungsverfahrens   100 - 300   mg Kalziumoxyd (auf 100 g Safttrockensubstanz berechnet). Durch diesen Kalziumgehalt werden jedoch im Laufe der nun folgenden Operationen zur Zuckergewinnung Schwierigkeiten verursacht. Der erhaltene Dünnsaft von etwa 14 bis   17o   Trockensubstanzgehalt wird nämlich zwecks Herstellung eines zur Auskristallisierung des Zuckers geeigneten Dicksaftes von etwa   60%   Trockensubstanzgehalt in mehreren Stufen eingedampft ; während dieser Eindampfung erhöht sich naturgemäss auch die Kalksalzkonzentration im Safte proportional zur Verdampfung und die Lösung wird hinsichtlich eines Teiles der Kalksalze (Kalziumoxalat, Kalziumkarbonat, Kalziumsilikat) übersättigt.

   Die genannten Kalziumsalze scheiden sich dann zum Teil aus dem Safte in der Form von Ablagerungen auf den Röhren des Verdampfapparates ab. Infolge der ungünstigen Wärmeleitfähigkeit der Ablagerungen wird die Wärmeübergangszahl verringert und das Dampfgleichgewicht der Zuckerfabrik gestört ; hieraus folgt ein gesteigerter Dampfverbrauch, so dass mit kontinuierlichem Betrieb die gegebene Verdampfungseinrichtung für die Eindampfung bis zur erforderlichen Konzentration des Zuckersaftes unzureichend wird. Aus diesem Grunde müssen die einzelnen Teile der Verdampfungsanlage durchschnittlich alle 10 - 20 Tage aus dem Betrieb ausgeschaltet und mittels Auskochen mit Soda bzw. Salzsäure von den Ablagerungen gereinigt werden.

   Hiedurch wird einerseits die Kapazität der Verdampfungsanlage beeinträchtigt, anderseits sind diese Reinigungsverfahren dem Material der Verdampfungsapparate abträglich und verringern deren Lebensdauer wesentlich. 



   Zwecks Beseitigung der schädlichen Auswirkungen des im Dünnsafte verbleibenden Kalziumgehaltes wird in letzter Zeit versucht, den Kalziumgehalt des Dünnsaftes mittels Ionenaustausches vollständig zu entfernen. Die Kalzium-Ionen werden mit Hilfe von Kationenaustauscherharzen gegen NatriumIonen ausgetauscht, wonach das Ionenaustauscherharz mittels Kochsalzlösung regeneriert wird. Im Sinne der österr.

   Patentschrift Nr. 224581 wird die zur Entfernung des   Kaliumgehaltes   des Saftes dienende Säule mit Hilfe von nicht unmittelbar zugeführten Chemikalien (Kalk und Kohlensäure) regeneriert, wobei eine Lösung verwendet wird, die während der folgenden Operationen entsteht : 

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    Dünnsaftsehen   Gleichgewichtskonstante auch durch die Konzentration der an der Reaktion teilhabenden Lösungen beeinflusst. Im Falle von verdünnten Lösungen verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht zugunsten der zweiwertigen, in konzentrierten Lösungen zugunsten der einwertigen Ionen.

   Dies bedeutet, dass in verdünnten Lösungen die Bindung von Kalzium-Ionen bevorzugt vor sich geht, während es sich für die Regenerierung mittels Natrium-Ionen empfiehlt, möglichst konzentriertere Lösungen zu verwenden. Diese Verhältnisse bestehen auch im Falle der bekannten Regenerierung mittels Kochsalz, wo es sich daher empfiehlt, eine möglichst gesättigte (etwa   25% igue)   Kochsalzlösung zu verwenden ; infolge der Schwierigkeiten jedoch, die sich aus dem hiemit verbundenen geringen Volumen ergeben, wird allgemein mit höchstens   10% gen   Kochsalzlösungen gearbeitet. 
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 trotz des relativ hohen Alkaligehaltes in vollem Masse entfernt werden. In den während der verschiedenen Kristallisationsphasen zurückbleibenden Mutterlaugen (sogenannte grüne Abläufe bzw.

   Melasse) erhöht sich die Alkalikonzentration teils infolge der höheren Gesamtkonzentration, teils infolge von Anreicherung an Nichtzuckerstoffen bis zu Werten zwischen 0, 5 und 1, 0 n. Erfahrungsgemäss sind die Abläufe von 0, 5 bis 1, 0 n Alkalikonzentration zur Regenerierung des mit Kalzium-Ionen gesättigten Austauscherharzes hervorragend geeignet, da infolge des hohen Zuckergehaltes dieser Abläufe die Aktivität der Alkali-Ionen derart verschoben wird, dass letztere das mit Kalzium beladene Harz mit besserem Wirkungsgrad regenerieren, als dies selbst mit gesättigter Kochsalzlösung möglich wäre. 



   Im Sinne der Erfindung erfolgt daher die Enthärtung von Dünnsaft in folgender Weise :
Der Dünnsaft wird über mit Alkali-Ionen gesättigtes Kationenaustauscherharz geleitet. Während dieses Vorganges werden die im Dünnsaft befindlichen Kalzium-Ionen gegen Alkali-Ionen ausgetauscht. 



  Der auf diese Weise enthärtete Dünnsaft wird in die übliche Verdampfungsoperation weitergeführt und der erhaltene Dicksaft den üblichen Kristallisationsverfahren unterworfen. Zwecks Regenerierung des mit Kalzium-Ionen beladenen Ionenaustauschers wird Grünablauf aus   einer - zweckmässig   aus der vorletzten - Stufe vor der Endkristallisation auf den Ionenaustauscher geleitet. Im Laufe dieses Verfahrens wird der Alkali-Ionengehalt des Grünablaufes teilweise gegen Kalzium-Ionen ausgetauscht, wobei der Ionenaustauscher erneut mit Alkali-Ionen beladen und solcherart von neuem verwendbar wird. Der neben Alkali-Ionen nun auch Kalzium-Ionen enthaltende Grünablauf wird in das Kristallisationssystem zurückgeführt. 



   Die praktische Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ausführlicher in folgendem Beispiel veranschaulicht : Über eine Ionenaustauscherkolonne, die 3000   l   in Alkali-Form befindliches, stark saures Kationenaustauscherharz enthält, werden 250 m3 Dünnsaft von 80 bis   900C   Temperatur geleitet. Der Dünnsaft enthält, auf 100 g Trockensubstanz gerechnet, eine 200 mg Kalziumoxyd gleichwertige Kalksalzmenge. 



  Im Laufe des Ionenaustauschvorganges wird der Kalziumgehalt des Dünnsaftes bis zu 90-95% gegen Alkali-Ionen ausgetauscht. Der enthärtete Dünnsaft wird in die Verdampfungsanlage weitergeführt. Der nach der Sättigung des Ionenaustauschers in der Kolonne befindliche Dünnsaft wird mit Wasser verdrängt und die auf diese Weise erhaltene verdünnte Zuckerlösung zusammen mit der behandelten Lösung in die Verdampfungsanlage geführt. 



   Über die   mit Kalzium-Ionen gesättigte Austauscherkolonne   werden nunmehr 8 m3 vorfiltrierter Mittelprodukt-Grünablauf von 70% Trockensubstanzgehalt, 0, 8n-Alkalikonzentration und von 80 bis   900C   Temperatur geleitet. Der Alkaligehalt des Grünablaufes wird zum Teil gegen Kalzium-Ionen ausgetauscht, während das Austauscherharz mit Alkali-Ionen gesättigt wird. Nach erfolgtem Ionenaustausch wird der Grünablauf zum Kochen von Nachproduktzucker verwendet. Der Grünablauf wird aus der Kolonne mit Wasser verdrängt. Der während des Auswaschens erhaltene verdünnte Ablauf wird teils zur Verdünnung des bei der Regenerierung verwendeten Grünablaufes, teils an Stelle von Frischwasser zur Verdünnung von Füllmassen verwendet. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Regenerierung des Ionenaustauschers und zur Verringerung des Alkali-Ionengehaltes von Zuckerfabriksabläufen bei der Dünnsaftenthärtung mittels Ionenaustausches, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regenerierung des mit Kalzium-Ionen gesättigten Ionenaustauschers Zukkerfabriksdicksaft oder vorteilhaft aus einer Zwischenphase der Kristallisation herrührende Abläufe verwendet werden, und der den Ionenaustauscher verlassende, an Stelle von Alkali-Ionen zum Teil Kal- zium-Ionen enthaltende Ablauf in die entsprechende Stufe der Kristallisation zurückgeführt wird. <Desc/Clms Page number 4> 2.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regenerierung des Ionenaustauschers sogenannter Grünablauf verwendet wird. EMI4.1 der bereits auch Kalzium-Ionen enthaltende Grünablauf in die letzte Stufe innerhalb des Kristallisations- systems zurückgeführt wird.