AT394542B - Process and apparatus for desalting salt-ion-loaded liquids - Google Patents

Process and apparatus for desalting salt-ion-loaded liquids Download PDF

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Abstract

The invention relates to a process and apparatus for desalting salt-ion-loaded liquids, in which the liquid flows from bottom to top through an absorbent 2 which is situated in a closed vessel 1, while the regeneration liquid flows from top to bottom. Above the absorbent 2, during the process of desalting the liquid in the closed vessel a vacuum is generated, which is preferably only slightly above the vapour pressure of the liquid to be desalted and during the regeneration of the absorbent 2 atmospheric pressure or higher pressure is applied. <IMAGE>

Description

AT 394 542 BAT 394 542 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Entsalzung von mit Salzionen beladenen Flüssigkeiten, bei welchem ein in einem Behälter befindliches Adsorptionsmittel bei der Adsorption und somit Entsalzung von unten nach oben von der Flüssigkeit durchströmt wird, während der Regenerierung Flüssigkeit von oben nach unten strömt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels beim Entsalzungsvorgang der Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter ein Vakuum erzeugt wird, welches vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt und bei der Regenerierung des Adsorptionsmittels Atmosphärendruck oder höherer Druck angelegt wird.The invention relates to a method and apparatus for the desalination of liquids loaded with salt ions, in which an adsorbent located in a container during the adsorption and thus desalination, the liquid flows through from bottom to top, while liquid flows from top to bottom during the regeneration. The invention is characterized in that a vacuum is generated above the adsorbent during the desalination process of the liquid in a closed container, which vacuum is preferably only slightly above the vapor pressure of the liquid to be desalinated and atmospheric pressure or higher pressure is applied during the regeneration of the adsorbent.

Nach dem heutigen Stande der Technik werden Flüssigkeiten von gelösten Salzen wie folgt getrennt:According to the current state of the art, liquids are separated from dissolved salts as follows:

Umkehrosmose: Auf eine Lösung von Salzionen in Flüssigkeiten wird ein Druck ausgeübt, der höher ist, als der osmotische Druck dieser Lösung. Es treten dann Flüssigkeitsmoleküle aus der konzentrierten Lösung durch eine Membrane und solcherart wird eine Abtrennung der Salze von der Flüssigkeit erzielt.Reverse osmosis: A pressure is exerted on a solution of salt ions in liquids, which is higher than the osmotic pressure of this solution. Liquid molecules then pass out of the concentrated solution through a membrane and in this way the salts are separated from the liquid.

Eine weitere Möglichkeit und zwar zur Teilentsalzung von Flüssigkeiten besteht durch den Einsatz von sogenannten Ionenaustauschern, in welchen eine Austauschmischung eine Umwandlung der Salze so durchführt, daß sie zum Teil der Flüssigkeit entzogen werden können.A further possibility, namely for the partial demineralization of liquids, is the use of so-called ion exchangers, in which an exchange mixture converts the salts in such a way that some of them can be removed from the liquid.

Weiters die Destillation, bei welcher durch Sieden-Verdampfen-Kondensieren der Flüssigkeit die Salze entzogen werden können.Furthermore, the distillation, in which the salts can be removed by boiling-evaporating-condensing the liquid.

Diese Verfahren können allgemein für die Trennung von Flüssigkeiten und Salzen Verwendung finden, im Besonderen aber auch zur Abtrennung von Nitrationen aus Flüssigkeiten, dieses Verfahren wird auch als Denitrifikation bezeichnetThese processes can generally be used for the separation of liquids and salts, but in particular also for the separation of nitrate ions from liquids, this process is also referred to as denitrification

Als ein weiteres, in neuester Zeit entwickeltes Verfahren wäre noch die Denitrifikation in biologisch arbeitenden Aktivkohlefiltem zu nennen.Another method that has been developed recently is denitrification in biologically active activated carbon filters.

Vorstehende Verfahren haben jedoch gemeinsam, daß sie einerseits sehr energieaufwendig sind, anderseits die zu entsalzende Flüssigkeit durch diese Prozesse eine so starke Veränderung erfährt, daß meist eine chemische und hygienische Nachbehandlung erforderlich wird.However, the above processes have in common that on the one hand they are very energy-intensive and on the other hand the liquid to be desalinated undergoes such a strong change through these processes that chemical and hygienic aftertreatment is usually required.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun den Vorteil, daß es wesentlich energiesparender arbeitet und die natürliche Beschaffenheit der Flüssigkeit nach Abtrennung der Salze weitgehenst erhalten bleibt, da es vorwiegend auf rein physikalischen Prozessen beruhtThe process according to the invention now has the advantage that it works much more energy-efficiently and the natural condition of the liquid is largely retained after the salts have been separated off, since it is based primarily on purely physical processes

Erfindungsgemäß wird dies nun wie folgt gelöst:According to the invention, this is now solved as follows:

Durch ein Adsorptionsmittel werden anziehende Kräfte auf die in Ionen aufgespaltenen Salze in Flüssigkeiten ausgeübt, wodurch diese Ionen an das Adsorptionsmittel gebunden werden, während auf die Flüssigkeitsmoleküle diese anziehenden Kräfte nicht ausgeübt weiden.An adsorbent exerts attractive forces on the salts split into ions in liquids, as a result of which these ions are bound to the adsorbent, while these attractive forces are not exerted on the liquid molecules.

Durch die Unterschiedlichkeit der Bindungskräfte auf die Salzionen und auf die Flüssigkeitsmoleküle kann die Flüssigkeit abgesaugt werden, während die Salzionen größtenteils am Adsorptionsmittel haften bleiben.Due to the different binding forces on the salt ions and on the liquid molecules, the liquid can be sucked off, while the salt ions largely adhere to the adsorbent.

Vor Erreichen des Adsorptionsgleichgewichtes, also dann, wenn die Beladbaikeit des Adsorptionsmittels fast erschöpft ist, wird dieses regeneriert, d. h., die Ionen werden aus dem Adsorptionsmittel größtenteils wieder entfernt.Before the adsorption equilibrium is reached, ie when the loading capacity of the adsorbent is almost exhausted, it is regenerated, i.e. that is, the ions are largely removed from the adsorbent.

Diese Vorgänge geschehen auf folgende Art Das Adsorptionsmittel besteht in der Regel aus stark porösem Material, - so z. B. aus Aktivkohle -, welches mit zahlreichen Spalten durchsetzt ist. Während des Entsalzungsvorganges, also des Beladevorganges des Adsorptionsmittels mit Ionen wird auf die zu entsalzende Flüssigkeit und auf das Adsorptionsmittel selbst ein Unterdrück ausgeübt, der vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt. Hiedurch werden die Spalten des Adsorptionsmittels weit geöffnet, sodaß sich in diesen möglichst viele Ionen ansiedeln können und die Flüssigkeit möglichst ionenfrei abgezogen werden kann. Während der Regeneration des mit Ionen stark beladenen Adsorptionsmittels wird auf dieses ein erhöhter Druck, - z. B. Atmosphärendruck oder darüber liegend -, ausgeübt, die Spalten schließen sich und ein Großteil der Ionen wird zusammen mit der verbliebenen Flüssigkeit aus den Spalten des Adsorptionsmittels herausgedrückt. Diese nun stark mit Ionen beladene Flüssigkeit kann gesondert von der vorher entsalzten Flüssigkeit abgeführt werden. Das Adsorptionsmittel ist solcherart wieder für weitere Ionen aufnahmefähig und es kann die Entsalzung weiterer Flüssigkeit erfolgen.These processes take place in the following way. The adsorbent is usually made of highly porous material. B. from activated carbon - which is interspersed with numerous gaps. During the desalination process, that is to say the loading process of the adsorbent with ions, a vacuum is exerted on the liquid to be desalinated and on the adsorbent itself, which is preferably only slightly above the vapor pressure of the liquid to be desalinated. In this way, the gaps of the adsorbent are opened wide so that as many ions as possible can settle in them and the liquid can be drawn off as ion-free as possible. During the regeneration of the adsorbent heavily loaded with ions, an increased pressure, e.g. B. atmospheric pressure or above - exercised, the gaps close and a majority of the ions together with the remaining liquid are pressed out of the gaps of the adsorbent. This liquid, which is now heavily loaded with ions, can be removed separately from the previously desalinated liquid. In this way, the adsorbent is again capable of absorbing further ions, and further liquid can be desalted.

Damit die Entsalzung der Flüssigkeit möglichst kontinuierlich durchgeführt werden kann, sind zwei oder mehrere Anlagen so zu betreiben, daß wechselweise Entsalzung und Regenerierung durchgeführt wird.So that the desalination of the liquid can be carried out as continuously as possible, two or more plants must be operated in such a way that desalination and regeneration are carried out alternately.

Die Erfindung wird nachstehend sowohl das Verfahren, als auch die Vorrichtungen betreffend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Figuren 1 u. 2 erläutert.The invention will hereinafter refer to both the method and the devices with reference to Figures 1 u. 2 explained.

In den geschlossenen Behältern (1) befinden sich die Adsorptionsmittel (2). Die Behälter (1) besitzen am Boden die Zuleitungsrohre (3) für die Einspeisung der salzhaltigen Flüssigkeit. Weiters sind die Zuleitungsrohre (3) mit Sperrventilen (4) und Rückflußverhinderem (5) versehen. An den Behälterböden sind weiters Entleerungsrohre (6) mit Rückflußverhinderem (7) vorgesehen, über diese Leitungen erfolgt der Abfluß der stark mit Salzionen angereicherten Flüssigkeit während des Regenerierungsvorganges. Die Deckel der Behälter (1) besitzen Entlüftungsventile (8) und die Ableitungsrohre (9), sowie motorisch steuerbare Ventile (10). Die Ableitungsrohre (9) werden saugseitig an eine Vakuumpumpe (11) angeschlossen. Druckseitig ist die Vakuumpumpe (11) an einen Abscheidetopf (12) angeschlossen, in welchem die während des Entsalzungsvorganges sich ausscheidenden Gase von der entsalzten Flüssigkeit getrennt werden. Über das Abflußrohr (13) -2-The adsorbents (2) are located in the closed containers (1). The containers (1) have the supply pipes (3) on the bottom for feeding the saline liquid. Furthermore, the supply pipes (3) are provided with check valves (4) and backflow preventer (5). Drainage pipes (6) with a backflow preventer (7) are also provided on the tank bottoms, and the liquid heavily enriched with salt ions is drained off via these lines during the regeneration process. The covers of the containers (1) have ventilation valves (8) and the discharge pipes (9), as well as motor-controlled valves (10). The discharge pipes (9) are connected on the suction side to a vacuum pump (11). On the pressure side, the vacuum pump (11) is connected to a separating pot (12) in which the gases that separate during the desalination process are separated from the desalinated liquid. Via the drain pipe (13) -2-

Claims (3)

AT 394 542 B kann die entsalzte Flüssigkeit entnommen werden. In Figur 2 wird stark vergrößert das öffnen und Schließen der Spalten des Adsorptionsmittels in Abhängigkeit zum jeweils vorherrschenden Druck und der sich daraus ergebende Ionenfluß dargestellt und zwar Bild A; Spalten weit geöffnet während eines Unterdruckes pj, der vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt, Ionen (I) siedeln sich in den Spalten an. Bild B; Spalten in Schließstellung während eines Überdruckes P2&gt; vorzugsweise Atmosphärendruck oder darüber liegend, Ionen (I) werden aus den Spalten herausgedrückt und mit Restflüssigkeit äbgeführt. Die Funktion ist nun folgende: Entsalzungsvorgang: Über die Leitung (3), geöffnetem Rückflußverhinderer (5), geöffnetes Ventil (4) wird salzhaltige Flüssigkeit mittels der Vakuumpumpe (11) in den Behälter (1) eingesaugt. Das dort befindliche Adsorptionsmittel (2) hält nun einen Großteil der Salzionen zurück, welche sich durch die bereits erwähnten, anziehenden Kräfte in den Spalten des Adsorptionsmittels ansiedeln. Während dieses Vorganges herrscht im Behälter (1) ein Unterdrück pj in bereits erwähnter Größe vor, wodurch die Spalten des Adsorptionsmittels weit geöffnet sind. Die Flüssigkeit selbst, auf welche keine anziehenden Kräfte durch das Adsorptionsmittel wirksam sind, wird zum Großteil über das geöffnete Ventil (10), die Leitung (9) mittels der Vakuumpumpe (11) in in den Abscheidetopf (12) geleitet, die beim Unterdrück pj sich ausscheidenden Gase können dort nach oben abstreichen, während die entsalzte Flüssigkeit über die Leitung (13) entnommen werden kann. Regenerierung des Adsorptionsmittels: Kurz vor der vollständigen Beladung des Adsorptionsmittels (2) mit Salzionen wird der Entsalzungsvorgang eingestellt, die Vakuumpumpe (11) wird abgeschalten, das Ventil (10) wird geschlossen, Belüftungsventil (8) und Rückflußverhinderer (7) öffnen sich, im Behälter (1) steigt der Druck von p^ auf P2 an, wodurch sich die Spalten des Adsorptionsmittels (2) stark verkleinern. Die im Behälter (1) verbliebene Restflüssigkeit strömt über das Rohr (6) ab und nimmt die aus den stark verkleinerten Spalten des Adsoiptionsmittels herausgedrückten Salzionen mit. Rückflußverhinderer (5) verhindert ein Abströmen dieser Flüssigkeit über die Leitung (3). Die Regenerierung des Adsorptionsmittels (2) ist hiemit abgeschlossen und es kann wieder mit dem Entsalzungsvorgang begonnen werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Entsalzung von mit Salzionen beladenen Flüssigkeiten, bei welchem ein in einem geschlossenen Behälter befindliches Adsorptionsmittel bei der Adsorption von unten nach oben von der Flüssigkeit durchströmt wird, während der Regenerierung Flüssigkeit von oben nach unten strömt, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels beim Entsalzungsvorgang der Flüssigkeit im geschlossenen Behälter ein Vakuum erzeugt wird, welches vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt und bei der Regenerierung des Adsorptionsmittels Atmosphärendruck oder höherer Druck angelegt wird.AT 394 542 B the demineralized liquid can be removed. The opening and closing of the columns of the adsorbent as a function of the prevailing pressure and the resultant ion flow are shown in a greatly enlarged form in FIG. Gaps wide open during a negative pressure pj, which is preferably only slightly above the vapor pressure of the liquid to be desalinated, ions (I) settle in the gaps. Image B; Cleavage in the closed position during an overpressure P2 &gt; preferably atmospheric pressure or above, ions (I) are pressed out of the gaps and removed with residual liquid. The function is now as follows: Desalination process: Via the line (3), open backflow preventer (5), open valve (4), salty liquid is sucked into the container (1) by means of the vacuum pump (11). The adsorbent (2) located there now retains a large part of the salt ions, which settle in the columns of the adsorbent due to the attractive forces already mentioned. During this process, there is a suppression pj in the size already mentioned in the container (1), as a result of which the columns of the adsorbent are opened wide. The liquid itself, on which no attractive forces are effective by the adsorbent, is largely passed through the open valve (10), the line (9) by means of the vacuum pump (11) into the separating pot (12), which pj escaping gases can wipe up there, while the desalinated liquid can be removed via line (13). Regeneration of the adsorbent: Shortly before the adsorbent (2) is completely loaded with salt ions, the desalination process is stopped, the vacuum pump (11) is switched off, the valve (10) is closed, the ventilation valve (8) and the backflow preventer (7) open in The container (1) increases the pressure from p ^ to P2, which greatly reduces the gaps in the adsorbent (2). The residual liquid remaining in the container (1) flows out via the tube (6) and takes with it the salt ions pressed out of the greatly reduced gaps in the adsorbent. Backflow preventer (5) prevents this liquid from flowing out via the line (3). The regeneration of the adsorbent (2) is now complete and the desalination process can be started again. 1. A process for the desalination of liquids loaded with salt ions, in which an adsorbent in a closed container is flowed through by the liquid during the adsorption from bottom to top, during the regeneration liquid flows from top to bottom, characterized in that above the When the desalination process of the liquid in the closed container, a vacuum is generated which is preferably only slightly above the vapor pressure of the liquid to be desalinated and atmospheric pressure or higher pressure is applied during the regeneration of the adsorbent. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens zwei Adsorptionsmittel enthaltenden Behältern, wobei wechselweise jeweils ein Behälter dem Entsalzungsvorgang zugeordnet ist und in dem anderen Behälter die Regenerierung des Adsorptionsmittels durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels (2) eine Vakuum erzeugende Quelle, wie beispielsweise Vakuumpumpe (11) oder Wasserstrahlpumpe, angeordnet wird.2. Device for carrying out the method according to claim 1, consisting of at least two containers containing adsorbent, alternately one container is assigned to the desalination process and in the other container, the regeneration of the adsorbent is carried out, characterized in that above the adsorbent (2) a vacuum generating source, such as a vacuum pump (11) or water jet pump, is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vakuumpumpe (11) druckseitig ein Abscheidetopf (12) angeschlossen ist, in welchem beim Entsalzungsvorgang, - insbesondere bei der Denitrifikation -, sich ausscheidende Gase sammeln und von der entsalzten Flüssigkeit getrennt werden können. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-3. Apparatus according to claim 2, characterized in that after the vacuum pump (11) a separating pot (12) is connected on the pressure side, in which during the desalination process, in particular during denitrification, gases which separate out can be collected and separated from the desalinated liquid . Add 2 sheets of drawings -3-
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