CH636829A5 - Einrichtungen und verfahren zum betrieb von einrichtungen zur regeneration von ionenaustausch- und adsorptionsmassen insbesondere in wasseraufbereitungs-anlagen. - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung ist es, Einrichtungen und Verfahren zum Betrieb von Einrichtungen zur thermischen Regeneration von Ionenaustausch- und Adsorptionsmassen in einem quasi-kontinuierlichen Drucksystem zu schaffen, die bei besserer Wärmeausnutzung und geringeren Wärmeverlusten höhere Regenerationstemperaturen ermöglichen und damit effektiver sind als bekannte Einrichtungen dieser Art. Derartige quasikontinuierliche Systeme haben gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile, die später geschildert werden.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht aus den in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Einrichtungen zur thermischen Regeneration von Massen und in den in den unabhängigen Neben-Ansprüchen 22 und 23 gekennzeichneten Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtungen.

Bei der eine kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne enthaltenden Einrichtung kann in dem Umwälz-Heizkreis dem Aufheiz-Wärmeaustauscher ein weiterer zur Rückgewinnung der im heissen Regenerationswasser vorhandenen Restwärme vorgeschaltet sein, wobei der Wärmerückgewinnungs-Wärme-austauscher eingangsseitig über eine Leitung mit dem Auslauf der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne verbunden sein und der ihm nachgeschaltete Aufheiz-Wärmeaustauscher zur Restaufwärmung auf die in dem Umwälz-Heizkreis benötigte Temperatur mit entsprechendem Heizmedium gespeist werden kann.

Hinter der Betriebskolonne kann eine Messkolonne ange-ortnet sein, deren Volumen der der jeweils in die nachfolgende Behandlungskolonne zu taktenden Masse entspricht. Der Regenerierkolonne bzw. der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne kann eine Rückspülkolonne vorgeschaltet sein, deren Volumen grösser als das der Messkolonne ist.

Der Messkolonne kann eine Trennkolonne nachgeschaltet sein, um Massen mit unterschiedlicher Dichte durch Rückspülen klassierend zu trennen und-die getrennten Massen durch Tauchrohre, die unterschiedlich tief in die Trennkolonne eintauchen, aus der Trennkolonne in separate Regenerierkolonnen abzuziehen, wobei die separaten Regenerierkolonnen ins5

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besondere eine thermische Regenerierkolonne und eine Regenerier- und Waschkolonne für die chemische Regeneration einer Masse umfassen. In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können der thermischen Regenerierkolonne bzw. der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne eine oder mehrere chemische Behandlungs- oder chemische Regenerierkolonnen vorgeschaltet sein. Ist die thermisch zu regenerierende Masse eine Ionenaustauschmasse, so können der oder den chemischen Behandlungskolonnen eine oder mehrere Kolonnen zur Wiederherstellung der für die thermische Regeneration notwendigen Vorbeladung der Ionenaustauschmasse nachgeschaltet sein.

Im Falle von Lösungsmittelbehandlungen können der Regenerierkolonne bzw. der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne eine oder mehrere, der Lösungsmittelbehandlung dienende Kolonnen vor- oder nachgeschaltet sein. Zusätzlich können zur Rückgewinnung der Lösungsmittel mit Abwärme aus der thermischen Regeneration arbeitende Rückgewinnungseinrichtungen vorgesehen sein.

Der Regenerierkolonne bzw. der kombinierten Regenerier-und Kühlkolonne kann auch eine Behandlungskolonne zur Sterilisierung der regenerierten und abgekühlten Massen mittels Chemikalien nachgeschaltet sein.

Mit den vorstehenden erfindungsgemässen Einrichtungen zur thermischen Regeneration von Massen werden im wesentlichen folgende Vorteile erreicht:

Durch die externe, chargenweise Regeneration der Massen ist eine optimalere Gestaltung der Regenerationseinrichtung sowohl von der Geometrie als auch von der Wärmeisolierung und der Wärmerückgewinnung"her möglich. Durch das wesentliche kleinere Volumen der Regenerationskolonne können Wärmeverluste während der Regeneration weitgehend vermieden werden. Grund für das kleinere Volumen der Regenerierkolonne ist, dass prozentual geringe Anteile der in der Anlage befindlichen Gesamtmassemenge durch die Regenerationseinrichtungen in kurzen Zeitabständen bewegt und damit das Volumen der zu regenerierenden Masse gering gehalten werden können. Durch die geringen Wärmeverluste bei der Regeneration ist eine bessere Regenerationswirkung, damit eine höhere Wärmeausnutzung und dadurch eine höhere Kapazität der Massen im Betriebszustand erreichbar.

Das ablaufende Eluat kann zur Vorwärmung des Rohwassers verwendet werden, wodurch ebenfalls eine Verbesserung der nutzbaren Volumenkapazität in der Betriebskolonne auftritt. Auch eine Vorwärmung des zur Regeneration verwendeten Wassers durch das ablaufende Régénérât und die Wärmeausnutzung bei der Abkühlung der regenerierten heissen Masse vor Rücktransport in die Betriebskolonne ist möglich.

Es ist eine optimale Gegenstromtechnik möglich, da durch den geringeren Durchmesser der Regenerierkolonne das Heisswasser die Masse wesentlich gleichmässiger und besser kontrollierbar durchströmt, als in dem Austauscherbehälter beim Stand der Technik mit seinem viel grösseren Durchmesser (Gefahr der Kanalbildung).

Durch die chargenweise Zuführung von frisch regenerierter und Abführung von beladener Masse, kann die Beladungszone in der Betriebskolonne eines kontinuierlichen Verfahrens in einer bestimmten Höhe mit nur verhältnismässig geringer Schwankung fixiert werden. Im Gegensatz dazu wandert im Austauscherbehälter nach dem Stand der Technik die Beladungszone im Harzbett von oben nach unten so lange, bis ein Ionenschlupf im Ablauf des Filters feststellbar ist. Dies ist der Grund, warum z.B. der Entsalzungsgrad beim Verfahren nach dem Stand der Technik vom Beginn des Betriebszyklus an bis zum Ende des Zyklus stärkeren Schwankungen unterworfen ist, als beim kontinuierlichen Verfahren.

Die externe Behandlung der Masse erlaubt es, während des Betriebes Spezialbehandlungen und Vorbehandlungen durchzuführen, ohne dass die Produktion z.B. an entsalztem Wasser oder an aufbereiteter Lösung wesentlich gestört wird. Dabei ist es durch entsprechendes Umlenken des Massestroms in unterschiedliche Behandlungskolonnen möglich, sowohl die thermische Regeneration allein, als auch die Spezialbehandlung mit der nachfolgenden Vorbehandlung mit oder ohne Rückspülschritt vor diesen beiden Behandlungsgängen wahlweise durchzuführen.

Bei der thermischen Regeneration von Ionenaustauschermassen ist es notwendig, Teilentsalzungs- oder Enthärtungsstufen vorzuschalten, um zwei- und mehrwertige Ionen vor der eigentlichen Entsalzungsanlage abzutrennen. Setzt man zur Enthärtung oder Teilentsalzung ebenfalls kontinuierliche Techniken ein, so kann der Heisswasserablauf der thermischen Regenerierkolonne mit der Regenerierkolonne der Vorbehandlungsstufe verbunden werden und das heisse, stark natriumsalzhaltige Eluat der thermischen Regeneration zur Regeneration der Vorbehandlungsstufe Verwendung finden. Eine derartige Schaltung ist bei diskontinuierlicher Betriebsweise nach dem Stand der Technik nicht oder nur sehr umständlich möglich. Diese Massnahme erhöht ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des quasi-kontinuierlichen Verfahrens.

Wird eine Lösungsmittelbehandlung der Masse in Kombination mit der thermischen oder chemischen Regeneration eingesetzt, so weist das quasi-kontinuierliche Verfahren ebenfalls beträchtliche verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile auf. Da viele Lösungsmittel umweltschädlich sind und nicht oder nur in geringen Spuren an Luft oder Wasser abgegeben werden dürfen, ist eine derartige Lösungsmittelbehandlung vorteilhaft mit einer Rückgewinnung zu kombinieren. Dabei wird das Lösungsmittel, das die eluierten Substanzen enthält, destilliert, der entstehende Lösungsmitteldampf kondensiert und als Reinlösungsmittel wieder für die Eluierung verwendet. Dabei kann bei der quasi-kontinuierlichen thermischen Regeneration die in Verbindung mit der Lösungsmitteleluierung abläuft, die dort auftretende Abwärme aus der heissen Eluie-rungslösung oder dem Kondensat vorteilhaft zur Destillation des Lösungsmittels verwendet werden. Da die Lösungsmitteleinspeisung und der Ablauf aus der Behandlungskolonne qua-si-kontinuierlich verläuft, kann auf aufwendige Zwischenlagerungsbehälter, wie bei einem diskontinuierlichen Verfahren notwendig, verzichtet werden und das aufzubereitende und rückzugewinnende Lösungsmittel direkt in die Rückgewinnungsanlage eingeführt werden.

Der Einsatz einer Trennkolonne gestattet es, z.B. thermisch regenerierbares Ionenaustauscherharz mit einem inerten Adsorptionsmittel zu mischen und diese dann in der Trennkolonne bei ausreichend hoher Dichtedifferenz durch klassierendes Rückspülen zu trennen. So kann dann z.B. das Ionenaustauscherharz thermisch regeneriert, das Adsorptionsmittel mit Lösungsmittel behandelt werden. Weiterhin ist es möglich, thermisch regenerierbares Ionenaustauscherharz mit Ionenaustauscherharz, das chemisch regenerierbar ist im Gemisch einzusetzen, die beiden Harze zu trennen und dann getrennt zu regenerieren.

Die Wirtschaftlichkeit kann noch wesentlich verbessert werden, wenn für die thermische Regeneration und/oder die Lösungsmittelrückgewinnung Abwärme verwendet wird. Ist das in der Abwärme vorhandene Temperaturgefälle für einen normalen Wärmeaustausch zu gering, so kann mit Vorteil eine Wärmepumpe eingesetzt werden.

Die Einrichtungen nach der Erfindung können in besonders kompakter Bauweise ausgeführt werden.

Die Zwischenschaltung einer Messkolonne zwischen Betriebskolonne einer nachfolgenden Rückspül-, Behandlungsoder Regenerierkolonne hat bei Massen mit geringer spezifischer Beladung oder Ionenaustauscherharz mit geringer Kapazität den Sinn, das Verhältnis von aus der Betriebskolonne ab5

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gezogener Massecharge zu der Massemenge, die sich in der Betriebskolonne befindet, besonders günstig zu gestalten.

Wird aus der Betriebskolonne beim Takten zuviel Masse abgezogen, so treten Umschichtungen im Massebett auf, die zu einer Verschlechterung des Aufbereitungseffekts führen.

Die Messkolonne kann a) diskontinuierlich betrieben werden, wobei in kurzen Zeitintervallen, die kleiner sind als die Taktzeiten in den externen Kolonnen, geringe Massenchargen in die Messkolonne gefördert werden. Ist die Messkolonne gefüllt, was innerhalb der Taktzeit der externen Kolonnen geschehen muss, so wird die gesamte Masse aus der Messkolonne in die nachfolgenden Behandlungskolonnen getaktet;

b) kontinuierlich betrieben werden, wobei konstant aus der Betriebskolonne ein geringer Massenfluss in die Messkolonne aufrechterhalten wird, während aus der Messkolonne quasikontinuierlich entsprechend den Taktzeiten in den externen Kolonnen die Masse abgezogen wird.

Durch diese Pufferwirkung der Messkolonne ist gewährleistet, dass ausreichend grosse Massemengen, die der Beladung des Bettes in der Betriebskolonne in der Zeiteinheit entsprechen, abgezogen werden, ohne dass sich der Aufbereitungseffekt durch Umschichtungen im Massebett der Betriebskolonne verschlechtern.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise und bezüglich der speziellen Technik bei der thermischen Regeneration von Massen mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnungen nachfolgend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema einer Einrichtung mit getrennter Regenerier und Kühlkolonne;

Fig. 2 das Schaltschema einer Einrichtung mit zusammen-gefasster Regenerier- und Kühlkolonne;

Fig. 3 das Schaltschema einer Einrichtung mit Regenerier-und/oder Kühlkolonne mit vorgeschalteter Messkolonne;

Fig. 4a Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteten Regenerier-und Kühlkolonnen und Behandlungskolonne;

Fig. 4b Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteter Trenn-, Kühl-und Regenerierkolonne und Regenerier- und Waschkolonne;

Fig. 4c Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteter Regenerier-und Waschkolonne und Kühl- und Regenerierkolonne;

Fig. 5 Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteten Rückspül-, Regenerier- und Waschkolonnen, thermischen Regenerier- und Kühlkolonnen, sowie vorgeschalteten Enthärtungs-, Regenerier-und Waschkolonnen.

Bei der Anlage gemäss Fig. 1 wird die zu regenerierende Masse 6 aus der Betriebskolonne 1 bei Unterbrechung des Durchflusses durch Schliessen der Betriebsventile 5 und 7 und durch Öffnen der Ventile 9, 11 und 15 über die Leitung 12 in die Regenerierkolonne A getaktet.

Der Chargentransport der Masse 6 erfolgt durch Einspei-sung von Transportwasser über die Leitung 10 und das geöffnete Ventil 9 in die Betriebskolonne 1 und die Entlastung der Regenerierkolonne A über die Leitung 16 und das geöffnete Ventil 15.

Eine weitere Möglichkeit des Masseaustrags aus der Betriebskolonne ist die, dass, bei Unterbrechung des Durchflusses durch Schliessen der Betriebsventile 5 und 7 in den Leitungen 4 und 8, durch Öffnen des Ventils 9 und Einspeisen von Transportwasser über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 3 das Massebett in der Betriebskolonne nach unten abgesenkt wird, so dass ein Masseanteil in den Freiraum la unter den Rohwasserverteiler lb der Betriebskolonne 1 geschoben wird. Das über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 9 eingespeiste Transportwasser wird aus der Betriebskolonne 1 über das

Ventil 3 wieder abgeführt. Nach Schliessen des Ventils 9 wird das Betriebsventil 5 geöffnet und unter Rohwasserdruck bei geöffnetem Ventil 11 über die Leitung 12 und bei Entlastung der Regenerierkolonne A über das Ventil 15 der Leitung 16 die Massecharge in die genannte Regenerierkolonne A gefördert. Danach werden die Ventile 15 und 11 wieder geschlossen und nach Zuführung einer frisch regenerierten Massecharge in die Betriebskolonne 1 (wie später beschrieben) wird das Betriebsventil 7 in der Leitung 8 geöffnet und das Rohwasser wird über das geöffnete Ventil durch die Leitung 4 und den Rohwasserverteiler lb im Aufstrom durch die Masse 6 geführt und über das geöffnete Betriebsventil 7 durch die Leitung 8 als aufbereitetes Wasser abgeleitet.

Die mit Masse 6 und Transportwasser gefüllte Regenerierkolonne A wird durch Umwälzen des Transportwassers mit der Pumpe 17 über die Leitung 18 bei geöffnetem Ventil 19 über den ersten Wärmeaustauscher 20 auf die notwendige Regenerationstemperatur gebracht. Die Wärmezuführung in den ersten Wärmeaustauscher 20 kann durch Heissdampf, Heisswasser oder elektrische Energie erfolgen. Bei der Wärmezufuhr durch Heissdampf oder Heisswasser wird dem Wärmeaustauscher über die Leitung 22 bei geöffnetem Ventil 21 das heisse Medium zu- und über die Leitung 23 bei geöffnetem Ventil 24 abgeführt.

Zwecks Nutzung der Wärme, die in dem aus dem ersten Wärmeaustauscher 20 über die Leitung 23 abgegebenen Heizmedium noch vorhanden ist, wird dieses Medium in einen dritten Wärmeaustauscher 38 eingeleitet, der in die Kühlwasserablaufleitung 41 des zweiten Wärmeaustauschers 31 der Kühlkolonne B installiert ist. Dieses Kühlwasser wird über die genannte Leitung 41 bei geöffnetem Ventil 2 dem Rohwasser in der Leitung 4 beigemischt und dient zur Aufwärmung desselben.

Das aus dem dritten Wärmeaustauscher 38 über die Leitung 40 bei geöffnetem Ventil 39 ablaufende Heizmedium kann, soweit es sich hierbei um Heisswasser oder Kondensat handelt, zur weiteren Nutzung der Restwärme in einem isolierten Behälter zwischengelagert werden und als Transportwasser für die Betriebskolonne 1 verwendet werden. Es wird dabei über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 9 zur Durchführung des Massetransportvorgangs wie oben beschrieben eingespeist. Durch die Zuführung von warmem Wasser wird dabei schon während des Transportvorgangs die Masse 6 aufgewärmt, so dass in der Regenerierkolonne weniger Wärme zur Erreichung der gewünschten Regenerationstemperatur zugeführt werden muss.

Nach erfolgter Regeneration wird die Masse 6 aus der Regenerierkolonne A durch Öffnen der Ventile 14, 25 und 27 in die Kühlkolonne B gefördert. Der Massetransport erfolgt durch die Einspeisung von kaltem Transportwasser über die Leitung 13 bei geöffnetem Ventil 14 in die Regenerierkolonne A und Entlastung der Kühlkolonne B über die Leitung 26 bei geöffnetem Ventil 27. Danach werden die Ventile 14, 25 und 27 geschlossen. Das aus der Leitung 26 ablaufende Transportwasser wird in den Rohwasserbehälter zurückgeleitet. Dies gilt für alle oben und auch später geschilderten Transportvorgänge, so dass im System praktisch kein Transportwasserverlust eintritt.

Die Masse 6 und das in der Kühlkolonne B vorhandene Wasservolumen werden durch Umwälzen des Wassers mit der Pumpe 30 in der Leitung 32 über den zweiten Wärmeaustauscher 31 bei geöffnetem Ventil 33 abgekühlt. Als Kühlmittel kann kaltes Rohwasser dem zweiten Wärmeaustauscher 31 über die Leitung 35 bei geöffneten Ventilen 34 und 36 zugeführt werden.

Es läuft dann über die Leitung 41 und das geöffnete Ventil 44 durch den dritten Wärmeaustauscher 38 zur oben beschriebenen Wärmerückgewinnung. Ist eine Verwendung von Roh5

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wasser nicht möglich, so können andere Mittel wie etwa Salzsole, Flüssiggase wie etwa flüssiger Ammoniak oder organische Kühlmittel eingesetzt werden. In diesem Fall wird das im zweiten Wärmeaustauscher 31 aufgeheizte Kühlmittel nicht direkt in das Rohwasser eingespeist, sondern es findet der strichliert eingezeichnete vierte Wärmeaustauscher 47 Verwendung, der in der Rohwasserleitung 4 angeordnet wird und in den das Kühlmittel bei geöffnetem Ventil 2 über die Leitung 41 eingespeist und bei geöffnetem Ventil 46 durch die Leitung 45 abgeführt wird. Das abgekühlte Kühlmittel kann dann in einen Zwischenbehälter geleitet und über die Leitung 35 bei geöffnetem Ventil 34 wieder in den zweiten Wärmeaustauscher 31 zurückgeführt werden. Will man auf eine Wärmerückgewinnung aus der Kühlkolonne B ganz verzichten, so kann das Kühlmittel über die Leitung 37 bei geöffnetem Ventil 36 abgeleitet werden.

Nach erfolgter Abkühlung wird die Masse 6 aus der Kühlkolonne B durch Öffnen des Ventils 28 in Leitung 29 und des Ventils 3 an der Betriebskolonne 1 über die Leitung 42 bei geöffnetem Massetransportventil 43 in die Betriebskolonne 1 gefördert. Der Massetransport erfolgt dabei durch Einspeisung von kaltem Transportwasser über die Leitung 28 bei geöffnetem Ventil 29 in die Kühlkolonne B und Transportwasserab-führung in den Rohwasserbehälter über das Ventil 3 an der Betriebskolonne 1. Während des Massetransports ist es erforderlich, in der Betriebskolonne 1 den Aufbereitungsvorgang zu unterbrechen, was vor Beginn des beschriebenen Massetransports durch Schliessen des Betriebsventils 5 in der Leitung 4 (Zuführungsleitung) und des Betriebsventils 7 in der Leitung 8 (Abführungsleitung) erfolgt. Nach Ablauf des Massetransports werden die Ventile 29, 43 und 3 geschlossen und durch Öffnen der Betriebsventile 5 und 7 der Arbeitsvorgang in der Betriebskolonne 1 wieder in Gang gesetzt.

Bei der Anlage gemäss Schema Fig. 2 wird wie in Fig. 1 beschrieben, die zu behandelnde Masse 6 aus der Betriebskolonne 1 in die kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne C getaktet und nach erfolgter Regeneration in die Betriebskolonne 1 mittels Transportwasser zurückgeführt. Die Abmessung der Massechargen in der Kühlzone 51 der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne C erfolgt wie gleichfalls bei den getrennten Regenerier- und Kühlkolonnen A und B der Fig. 1 durch die Tauchrohre a, b (Fig. 1) und 50 (Fig. 2), deren Eintauchtiefe in die Kolonne das transportierte Massevolumen bestimmt.

Der Inhalt der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne C wird durch Umwälzen des in der Kolonne vorhandenen Wasservolumens mit der Pumpe 57 bei geöffnetem Ventil 58 über die Leitungen 56 und 61 durch die Wärmeaustauscher 62 und 63 auf die gewünschte Regenerationstemperatur gebracht. Der Wärmeaustauscher 63 dient zur eigentlichen Aufheizung und wird mit Dampf, Wasser oder elektrischer Energie beheizt, während der Wärmeaustauscher 62 zur Wärmerückgewinnung aus dem über die Leitung 60 ablaufenden Regenerierabwasser dient.

Über die Leitung 68 bei geöffnetem Ventil 69 wird in die obere Kühlzone 51 der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne C kaltes Wasser eingespeist. Beim Herabströmen durch die Kühlzone 51 wird es in Höhe des Kalt- und Heisswasser-verteilers 53 mit dem dort mittels der Aufheiz- und Wärme-rückgewinnungs-Wärmeaustauscher 62 und 63 aufgeheizten heissen Kreislaufwasser vermischt. Dabei wird eine Mischtemperatur eingestellt, die der in der Regenerationszone 52 der Kolonne C gewünschten Regenerationstemperatur entspricht. Das heisse Wasser durchströmt den Masseanteil, der in der Regenerationszone enthalten ist und wird über die Leitung 60 bei geöffnetem Ventil 59 zur Wärmerückgewinnung über den Wärmeaustauscher 62 und aus diesem bei geöffnetem Ventil 71 über die Leitung 72 abgeführt.

Durch diese Anordnung wird der unter dem Kalt- und Heisswasserverteiler 53 in der Regenerationszone 52 befindliche Masseanteil auf Regenerationstemperatur gebracht, während gleichzeitig der über dem Kalt- und Heisswasserverteiler befindliche Masseteil durch das kalt zufliessende Wasser,

dessen Anteil durch den Strömungsmesser 70 in Leitung 68 bemessen wird, abgekühlt wird. Der Strömungsmesser 70 dient gleichzeitig zur Einstellung des Kaltwasseranteils der zum Kalt-und Heisswasserverteiler gelangt, so dass die notwendige Regenerationstemperatur in der Regenerationszone 52 reguliert werden kann.

Das in den Aufheiz-Wärmeaustauscher 63 über die Leitung 67 bei geöffnetem Ventil 66 eingespeiste Heizmedium, das über die Leitung 65 aus dem Wärmeaustauscher abfliesst, besitzt eine Restwärme. Diese Restwärme kann zurückgewonnen werden, wenn man das Medium bei geöffnetem Ventil 44 über die Leitung 41 bei geöffnetem Ventil 2 entweder in den in der Rohwasserleitung angeordneten, strichliert gezeichneten HilfsWärmeaustauscher 47 a einleitet oder wenn bei Verwendung von Heisswasser als Heizmedium dieses direkt ohne Wärmeaustauscher über die Leitung 41 in das Roh wasser eingespeist wird.

Nach erfolgter Regeneration wird die Masse 6 aus der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne C durch Öffnen des Massetransportventils 43 in der Leitung 42 und des Entspannungsventils 3 von der Betriebskolonne 1 bei geöffnetem Ventil 69 in Leitung 68 über die Leitung 42 in die Betriebskolonne 1 gefördert. Der Transportvorgang erfolgt durch Einspeisen von Transportwasser in die Leitung 68 und Ableitung desselben über Ventil 3 an Betriebskolonne 1. Während des Transportvorgangs wird der Umwälzvorgang durch die Pumpe 57 über die Wärmeaustauscher 62 und 63 sowie durch die Leitungen 56 und 61 unterbrochen. Nach der Ausserbetriebnahme der Pumpe 57 werden die Ventile 58 und 59 sowie die Ventile 66 und 59 für die Heizmediumzuführung der Wärmeaustauscher geschlossen.

Die Harztransportvorgänge zwischen kombinierter Regenerier- und Kühlkolonne C und Betriebskolonne 1 verlaufen so, dass während des Regenerier- und Kühlvorgangs die Kolonne C nur bis zum unteren Ende des Tauchrohrs 50 mit Masse gefüllt ist. Nach Beendigung der Kühlung und Regeneration wird aus der Betriebskolonne 1 beladene Masse in die Regenerationszone 52 der Regenerier- und Kühlkolonne C getaktet. Dabei muss die Regenerationszone 52 so ausgebildet sein, dass sie gerade das von der Betriebskolonne 1 abgezogene Massevolumen aufnimmt. Durch den Transport beladener Masse in die Regenerationszone 52 der Kolonne wird die dort befindliche regenerierte Masse nach oben geschoben und der vorher leere Kolonnenteil mit gekühlter Masse gefüllt. An diesen Takt schliesst sich der Takt des Rücktransports der Masse aus der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne C in die Betriebskolonne 1 an.

Wird dem Entsalzungsprozess mit thermischer Regeneration eine Enthärtung als Vorreinigung und zur Entfernung von zweiwertigen Ionen vorgeschaltet, und wird diese Stufe ebenfalls in quasi-kontinuierlicher Technik ausgeführt, so kann das aus dem Wärmerückgewinnungs-Wärmeaustauscher 62 über die Leitung 72 bei geöffnetem Ventil 71 ablaufende hochsalzhaltige Régénérât aus der Regenerationszone 52 der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonnen C vorteilhaft zur Regeneration des Enthärters verwendet werden. Dabei wird dieser Regenerationsablauf in die kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne der quasi-kontinuierlichen Enthärtungseinheit eingespeist und dadurch in der Vorreinigungsstufe eine erhebliche Verringerung des Regeneriermittelverbrauchs erreicht.

Bei der Anlage gemäss Fig. 3 wird den in der Fig. 2 gezeigten Einrichtungen eine zusätzliche Messkolonne D zugeordnet. Wie bereits oben beschrieben, hat die Messkolonne die

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Aufgabe, das in der Zeiteinheit aus der Betriebskolonne 1 abgezogene Massevolumen so zu verringern, dass innerhalb des Massebettes 6 in der Betriebskolonne keine Umschichtungen erfolgen, die den Aufbereitungseffekt des Verfahrens beeinträchtigen können.

Übersteigt das abtransportierte Massevolumen 10% der in der Betriebskolonne befindlichen Masse, so ist mit dieser Gefahr zu rechnen. Die Messkolonne D kann wie folgt betrieben werden. Die beladene Masse wird durch Öffnen der Ventile 11 in Leitung 10 und 73 in Leitung 74 durch Einspeisen von Transportwasser über das Ventil 9 in Leitung 10 in die Messkolonne D transportiert. Dabei ist das transportierte Massevolumen ein Bruchteil der von der Messkolonne D in die Regenerier- und Kühlkolonne transportierten Massecharge. Damit in der Zeiteinheit gleiche Massemengen von der Betriebskolonne 1 in die Messkolonne D und die Regenerier- und Kühlkolonne C und zurück in die Betriebskolonne 1 transportiert werden, wird die Anzahl der Transportvorgänge 1 in die Messkolonne D vergrössert, d.h. aus der Betriebskolonne 1 wird öfters in die Messkolonne D getaktet als aus der Messkolonne D in die Regenerier- und Kühlkolonne C. Der Massetransport aus der Messkolonne D in die Kolonne C erfolgt erst dann, wenn die Messkolonne D vollständig gefüllt ist und zwar nach Schliessen der Ventile 11 in Leitung 12, 73 in Leitung 74 und 9 in Leitung 10. Zum Transport wird das Ventil 75 in Leitung 76, 77 in Leitung 78 und 54 in Leitung 55 geöffnet. Für den Transport wird zweckmässigerweise heisses oder warmes Transportwasser in die Messkolonne D über Ventil 75 eingespeist, um eine Abkühlung der Masse in der Regenerationszone 52 der Regenerier- und Kühlkolonne zu vermeiden. Hierzu kann z.B. Heisswasser aus dem Ablauf des Aufheiz-Wärmeaustauschers 63 verwendet werden, das bei geöffnetem Ventil 44 über die Leitung 41 und 56 durch das geöffnete Ventil 75 in die Messkolonne D eingespeist wird. Nach erfolgtem Transport werden die Ventile 75 in Leitung 76, 77 in Leitung 78 und 54 in Leitung 55 geschlossen. In der Regenerier- und Kühlkolonne C beginnt dann der Kühl- und Regenerierzyklus, während aus der Betriebskolonne 1 in mehreren Transportvorgängen die Messkolonne D wieder gefüllt wird.

Eine weitere Möglichkeit die Messkolonne D zu betreiben ist es, nicht mit erhöhter Transportanzahl die Masse aus der Betriebskolonne 1 in die Messkolonne D zu transportieren, sondern in der Zeit zwischen den Transportvorgängen aus Kolonne D nach Kolonne C die Masse kontinuierlich aus der Betriebskolonne 1 abzuziehen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Arbeitsvorgang in der Betriebskolonne 1 nicht so häufig unterbrochen wird und die Leistung der Entsalzungseinheit dabei grösser ist. Die Betriebskolonne 1 ist dazu fast vollständig, d.h. auch der freie Raum la unter dem Rohwasserverteiler ist mit Masse gefüllt, wobei die Masse la durch geeignete Anströmung aus dem Rohwasserverteiler lb jedoch nur locker geschichtet ist und in Bewegung bleibt. Bei geöffneten Ventilen 5 in Leitung 4 und 7 in Leitung 8, d.h. während des Arbeitsvorgangs der Betriebskolonne 1 ist Ventil 11 in Leitung 12 und Ventil 73 in Leitung 74 geöffnet. Das Ventil 11 ist mit einer Versteileinrichtung ausgerüstet, mit dem der freie Öffnungsquerschnitt reguliert werden kann und durch entsprechende Einregulierung wird unter den Druck des Rohwassers über die Leitung 12 in kontinuierlichem Zulauf eine Masse-Wassersuspension in die Messkolonne D geleitet. Ist die Messkolonne D gefüllt, so wird automatisch der Masseabzug aus der Betriebskolonne 1 gestoppt und es erfolgt wie oben beschrieben, das Schliessen des Ventils 11 in Leitung 12 und 73 in Leitung 74, die Einspeisung von Transportwasser über Ventil 75 in Leitung 76, der Abzug der Masse über das Tauchrohr 79 und der Transport über Ventil 77 in Leitung 78 in die Regenerier- und Kühlkolonne C.

Die oben beschriebenen Behandlungsschritte wie Rückspü-lung, chemische Behandlung, thermische Regeneration, Lösungsmittelbehandlung usw. lassen sich bei kontinuierlichen Verfahren vorteilhaft kombinieren. Derartige Kombinationen zeigen Fig. 4 und 5.

In der Anlage gemäss Fig. 4a ist der Betriebskolonne 1 eine Heisswasserregenerationskolonne A und dieser eine Kühlkolonne B nachgeschaltet. Danach wird die Masse in einer Regenerier- und Waschkolonne E durch Zudosierung von Chemikalien wie Säuren und Laugen oder Sterilisationschemikalien wie Formaldehyd oder dergleichen nachbehandelt und danach in die Betriebskolonne 1 wieder zurückgetaktet. Dieses Verfahren hat speziell bei der Trinkwasseraufbereitung oder bei der Aufbereitung von Brauchwasser für medizinische oder pharmazeutische Zwecke den Vorteil, dass eine gleichzeitige Sterilisation der Masse möglich ist, die gewährleistet, <Jass ein weitgehend keimfreies entsalztes Wasser geliefert wird.

In der Anlage gemäss Fig. 4b ist der Betriebskolonne 1 eine Regenerier- und Waschkolonne E nachgeschaltet, in der die Masse durch Zudosieren von Chemikalien behandelt werden kann. Dieser Kolonne ist eine kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne C nachgeschaltet, aus der die regenerierte Masse in die Betriebskolonne 1 zurückgetaktet wird. Bei dieser Verfahrenskombination kann z.B. thermisch regenerierbares Ionenaustauscherharz in der Regenerier- und Waschkolonne vorbeladen werden, um eine optimale thermische Regeneration zu erreichen. Weiterhin ist in dieser Kolonne jedoch auch eine chemische Spezialbehandlung zur Entfernung bei der thermischen Regeneration nicht eluierbarer Beladungsstoffe möglich. Werden in die Regenerier- und Waschkolonne am Ringverteiler keine Chemikalien eingespeist, sondern wird diese Kolonne lediglich zur Behandlung in einem Lösungsmittel verwendet, so können Substanzen, die durch dieses Lösungsmittel aus der Masse entfernt werden, abgetrennt werden, bevor die Masse heiss regeneriert wird. Damit kann mit dem Verfahren eine Abtrennung bestimmter Substanzen von anderen Inhaltsstoffen realisiert werden.

In der Anlage gemäss Fig. 4c ist der Betriebskolonne 1 eine Trennkolonne F, die zwei unterschiedlich lange Tauchrohre enthält, nachgeschaltet. Liegt in der Betriebskolonne 1 ein Massengemisch vor, so können diese Massen in der Trennkolonne F durch Rückspülung mit Wasser in unterschiedlichen Höhen der Trennkolonne klassiert und getrennt werden. Die getrennten Massen werden einzeln zur Regenerierung transportiert, wo z.B. der Trennkolonne F parallel je eine thermische Regenerier- und Kühlkolonne C und eine Regenerier- und Waschkolonne E nachgeschaltet sind. Dieses Verfahren ermöglicht es, chemisch und thermisch regenerierbare Massen miteinander zu vermischen, ausserhalb der Betriebskolonne 1 voneinander zu trennen und die thermisch regenerierbare Komponente in der Kolonne C und die chemisch regenerierbare Komponente in der Kolonne E zu regenerieren. Über getrennte Massetransportleitungen werden beide Massen zur Betriebskolonne 1 transportiert, wo sie sich am Punkt X miteinander vermischen, so dass in die Betriebskolonne 1 wieder das betriebsfertige Massengemisch gelangt. Das unter Punkt C beschriebene Verfahren kann natürlich auch mit zwei thermisch regenerierbaren Massen durchgeführt werden, wenn diese unterschiedliche Dichte haben. Die Regenerier- und Waschkolonne E wird dann durch eine thermische Regenerier- und Kühlkolonne entsprechend Pos. 3 ersetzt.

In der Anlage gemäss Fig. 5 ist der Betriebskolonne 1 eine Rückspülkolonne G nachgeschaltet, in der Substanzen, die durch Rückspülen entfernbar sind, von der Oberfläche der Masse abespült werden. In einer Regenerier- und Waschkolonne Ei, die der Rückspülkolonne G nachgeschaltet ist, kann eine Chemikalienbehandlung der Masse vorgenommen werden. In einer zweiten Regenerier- und Waschkolonne E2, die der

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Kolonne Ei nachgeschaltet ist, kann die Chemikalienbehandlung mit einer anderen Chemikalie ergänzt werden. Beide Kolonnen Ei und E2 können auch dazu dienen, den sogenannten XO-Wert eines thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharzes einzustellen, wobei zuerst mit einer Säure und einer Lauge beladen wird. Der Regenerier- und Waschkolonne E2 ist eine Regenerierkolonne A zur thermischen Regeneration nachgeschaltet, aus der die Masse dann in eine Kühlkolonne B geleitet und von dort in die Betriebskolonne 1 zurückgetaktet wird. Enthält die Anlage eine Vorkonditionierungs- oder Vorreinigungsstufe in Form einer quasi-kontinuierlichen Enthärtungskolonne H, so kann vorteilhaft eine Kühlwasser- und Regeneriermittelrückgewinnung durchgeführt werden, wie in Fig. 5 gezeigt. Der heisse Regeneratablauf aus der Regenerierkolonne A, der grosse Mengen an Neutralsalzen enthält wird als Regeneriersole in den Regeneriermittelverteiler der Regenerier-5 und Waschkolonne E3 der Vorreinigungsstufe eingespeist. Das Kühlwasser aus der Kühlkolonne B wird als Waschwasser in den Kopf der Regenerier- und Waschkolonne E3 der Vorreinigungsstufe eingespeist. Das dort regenerierte Ionenaustauscherharz wird dann in die Enthärtungskolonne H zurückge-10 taktet, deren Ablauf als Speisewasser für die Entsalzungskolonne 1 der Anlage mit thermisch regenerierbarem Ionenaustauscherharz dient.

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5 Blätter Zeichnungen

Claims (4)

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1. Einrichtung zur thermischen Regeneration von Ionenaustausch- und Adsorptionsmassen in einem quasikontinuierlichen Drucksystem, in dem der Massetransport mittels Druckwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass einer Betriebskolonne (1) eine thermische Regenerierkolonne (A) zugeordnet und dieser eine Kühlkolonne (B) nachgeschaltet ist, wobei die thermische Regenerierkolonne (A) in einen Umwälz-Heizkreis (17, 18, 19) mit einem ersten Wärmetauscher (20) zum Aufheizen des umgewälzten Flüssigkeitsvolumens aus der Regenerierkolonne (A) und die Kühlkolonne (B) in einen Umwälz-Kühlkreis (30, 32, 33) mit einem zweiten Wärmeaustauscher (31) zum Abkühlen des umgewälzten Flüssigkeitsvo-lumens aus der Kühlkolonne (B) eingeschaltet ist.

2. Einrichtung zur thermischen Regeneration von Ionenaustausch- und Adsorptionsmassen in einem quasikontinuierlichen Drucksystem, in dem der Massetransport mittels Druckwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass einer Betriebskolonne (1) eine in einem gemeinsamen Behälter kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne (C) nachgeschaltet ist, die durch einen ringförmigen Kalt- und Heisswasserverteiler (53) in eine obere Kühlzone (51) und eine untere Regenerationszone (52) unterteilt ist, und dass der Kalt- und Heisswasserverteiler (53) an einander gegenüberliegenden Seiten in einen Umwälz-Heizkreis (56, 57, 58, 61) mit einem Wärmeaustauscher (63) zum Aufheizen des den Kalt- und Heisswasserverteiler (53) durchfliessenden Wasserteilstromes eingeschaltet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

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Kühlwasser aus dem zweiten Wärmeaustauscher (31) aufgewärmt wird und das aus dem dritten Wärmeaustauscher (38) ablaufende Warmwasser über die Leitung (41) in eine Rohwasserleitung (4) vor der Betriebskolonne (1) zwecks Rückgewinnung der Restwärmen aus dem thermischen Regenerier-und Kühlprozess eingeleitet wird.

23. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kopf der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (C) über eine Leitung (68) ein mit einer Mengen-Messeinrichtung (70) regulierbarer Kaltwasserstrom eingespeist wird, der die Kühlzone (51) der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (C) von oben nach unten durchströmt und mit dem zusammen mit dem über den Kalt- und Heisswasserverteiler (53) geführten Heisswasser-strom eine Temperatur eingestellt wird, die als Regenerationszone (52) geeignet ist und dass diese Regenerationstemperatur durch die Regelung des Kaltwasserstroms mit der Mengen-messeinrichtung (70) eingestellt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Kühlmittels, das mit Rohwasser nicht vermischt werden kann, der Ablauf aus dem dritten Wärmeaustauscher (38) zwecks Wärmerückgewinnung einem Vierten Wärmeaustauscher (47), der in der Rohwasserleitung (4) angeordnet wird, zugeleitet wird, um die in der thermischen Regeneration und der Abkühlung vorhandene Restwärme zur Aufwärmung des Rohwassers zu verwenden.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem für die thermische Regeneration vorgesehenen ersten Wärmeaustauscher (20) ablaufende Heisswasser, welches zur Restwärmeverwertung dem dritten Wärmeaustauscher (38) zugeführt wird, nach Ablauf aus demselben über eine Leitung (40) nach Zwischenspeicherung als heisses Transportwasser zum Transport der Masse (6) aus der Betriebskolonne (1) in die thermische Regenerierkolonne (A) durch Einspeisen über ein Ventil (9) in Leitung (10) verwendet wird, um beim Massetransport diese bereits aufzuwärmen und dadurch in der thermischen Regenerierkolonne (A) Wärme für das Aufheizen einzusparen.

26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kühlkolonne (B) zugeordnete zweite Wärmeaustauscher (31) zwecks Wärmerückgewinnung mit Rohwasser oder für die Regeneration vorgesehenen Wasser gespeist wird.

27. Verfahren nach Anspruch 22 zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkolonne (D) mit Masse (6) aus der Betriebskolonne (1) in der Weise gefüllt wird, dass in der Taktpause zwischen den Massetransporten aus der Messkolonne (D) in die nachfolgenden Behandlungskolonnen mehrfach Massechargen aus der Betriebskolonne (1) abgezogen werden, deren jeweiliges Volumen kleiner ist als das Massevolumen, das bei einem Chargentransport aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne transportiert wird.

28. Verfahren nach Anspruch 22 zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkolonne (D) aus der Betriebskolonne (1) während der Taktpause zwischen den Chargentransporten aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne kontinuierlich aus der Betriebskolonne mit Masse gefüllt wird, wobei der Arbeitsablauf in der Betriebskolonne (1) nicht unterbrochen wird, nach Füllung der Messkolonne (D) der kontinuierliche Massentransport aus Betriebskolonne (1) in die Messkolonne (D) unterbrochenwird, und danach die Masse aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne getaktet wird.

29. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Restwärme des aus dem Aufheiz-Wärmeaustauscher (63) über eine Leitung (65) ablaufenden Heizmediums dem Rohwasser über eine Leitung (41) zugeführt wird, wobei das

Heizmedium entweder direkt in eine Rohwasserleitung (4) eingespeist wird, oder wenn dies aufgrund von Verunreinigungen des Rohwassers durch das Heizmedium nicht möglich ist, dieses für die Beaufschlagung eines in der Rohwasserleitung (4) angeordneten Hilfs-Wärmeaustauschers (47a) verwendet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 23 zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Wärmerückgewinnungs-Wärmeaustauscher (62) in eine Leitung (72) ablaufende neutralsalzhaltige und Restwärme enthaltende Régénérât als Regeneriermittel in die Regenerier-und Waschkolonne (E) einer quasi-kontinuierlichen Ionenaustauschervorreinigungsstufe (H) eingespeist wird, um dort Regenerationsmittel einzusparen.

31. Verfahren nach Anspruch 23 zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkolonne (D) mit Masse (6) aus der Betriebskolonne (1) in der Weise gefüllt wird, dass in der Taktpause zwischen den Massetransporten aus der Messkolonne (D) in die nachfolgenden Behandlungskolonen mehrfach Massechargen aus der Betriebskolonne (1) abgezogen werden, deren jeweiliges Volumen kleiner ist als das Massevolumen, das bei einem Chargentransport aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne transportiert wird.

32. Verfahren nach Anspruch 23 zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkolonne (D) aus der Betriebskolonne (1) während der Taktpause zwischen den Chargentransporten aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne kontinuierlich aus der Betriebskolonne mit Masse gefüllt wird, wobei der Arbeitsablauf in der Betriebskolonne (1) nicht unterbrochen wird, nach Füllung der Messkolonne (D) der kontinuierliche Massentransport aus Betriebskolonne (1) in die Messkolonne (D) unterbrochen wird, und danach die Masse aus der Messkolonne (D) in die nachfolgende Behandlungskolonne getaktet wird.

Die Erfidung betrifft Einrichtungen und Verfahren zum Betrieb von Einrichtungen zur thermischen Regeneration von Ionenaustausch- und Absorptionsmassen in einem quasi-konti-nuierlichen Drucksystem, in dem der Massentransport mittels Druckwasser erfolgt.

In den letzten Jahren sind thermisch regenerierbare Ionenaustauscherharze entwickelt worden, die sich für die Teilentsalzung, Enthärtung und Entsalzung und dgl. von Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, eignen. Diese Harze haben aktive Gruppen mit schwach saurer und schwach basischer Funktion an dem gleichen Ionenaustauscher-Harzgerüst (Matrix). Sie werden mit Säure oder Alkali vorbeladen, so dass das Harz während der Beladung und Regeneration bei neutralem pH-Wert arbeitet. Je nachdem, ob zweiwertige Kalzium- und Magnesiumionen oder einwertige Natrium- und Kaliumionen aufgenommen werden sollen, ist das Mass dieser Vorbeladung verschieden. Die erzielbare, nutzbare Volumenkapazität und die Eluierbarkeit der aufgenommenen Ionen ist vom Mass der Vorbeladung, dem sogenannten XO-Wert abhängig.

Die thermische Regeneration derartiger Harze hat den Vorteil, dass keine aggressiven und ätzenden Chemikalien notwendig sind und daher für die Beladung und Regeneration der Harze notwendigen Behälter nicht mit aufwendigen säure- und laugefesten Korrosionsschutzinnenverkleidungen ausgerüstet werden müssen. Durch die Verwendung von Heisswasser für die Regeneration tritt keine Aufsalzung des Regenerats auf, d.h., die Umweltbelastung derartiger Verfahren ist wesentlich geringer als bei den konventionellen Ionenaustauscherentsal5

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass hinter der Betriebskolonne (1) eine Messkolonne (D) angeordnet ist, deren Volumen der der jeweils in die nachfolgende Regenerierkolonne (A) zu taktenden Masse entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerierkolonne (A) eine Rückspülkolonne (G) vorgeschaltet ist, deren Volumen grösser ist als das der Messkolonne (D).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückspülkolonne (G) zwischen Messkolonne (D) und Regenerierkolonne (A) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkolonne (D) eine Trennkolonne (F) nachgeschaltet ist, um Massen mit unterschiedlicher Dichte durch Rückspülen klassierend zu trennen und die getrennten Massen durch Tauchrohre, die unterschiedlich tief in die Trennkolonne (F) eintauchen, aus der Trennkolonne in separate Regenerierkolonnen abzuziehen, wobei die separaten Regenerierkolonnen insbesondere eine thermische Regenerierkolonne und eine Regenerier- und Waschkolonne für die chemische Regeneration einer Masse umfassen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermischen Regenerierkolonne (A) eine oder mehrere chemische Behandlungs- oder chemische Regenerierkolonnen (E) vorgeschaltet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 zur thermischen Regeneration von Ionenaustauschermassen, dadurch gekennzeichnet, dass der oder den chemischen Behandlungskolonnen (E) eine oder mehrere Kolonnen zur Wiederherstellung der für die thermische Regeneration notwendigen Vorbehandlung der Ionenaustauschermasse nachgeschaltet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerierkolonne (A) und Kühlkolonne (B) eine oder mehrere, der Lösungsmittelbehandlung dienende Kolonnen vor- oder nachgeschaltet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückgewinnung der Lösungsmittel mit Abwärme aus der thermischen Regeneration arbeitende Rückgewinnungseinrichtungen vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerierkolonne (A) und Kühlkolonne (B) eine Behandlungskolonne (E) zur Sterilisation der regenerierten und abgekühlten Massen mittels Chemikalien nachgeschaltet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Umwälz-Heizkreis (56, 57, 58, 61) dem Auf-heiz-Wärmeaustauscher (63) ein weiterer Wärmeaustauscher (62) zur Rückgewinnung der im heissen Regenerationsabwasser vorhandenen Restwärme vorgeschaltet ist, wobei der Wärme-rückgewinnungs-Wärmeaustauscher (62) eingangsseitig über eine Leitung (60) mit dem Auslauf der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (C) verbunden ist und der ihm nachgeschaltete Aufheiz-Wärmeaustauscher (63) zur Restauf-wärmung auf die in dem Umwälz-Heizkreis benötigte Temperatur mit entsprechendem Heizmedium gespeist ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Betriebskolonne (1) eine Messkolonne (D) angeordnet ist, deren Volumen der der jeweils in die nachfolgende kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne (C) zu taktenden Masse entspricht.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (C) eine Rückspülkolonne (G) vorgeschaltet ist, deren Volumen grösser ist als das der Messkolonne (D).

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückspülkolonne (G) zwischen Messkolonne (D) und kombinierter Regenerier- und Kühlkolonne (C) angeordnet ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkolonne (D) eine Trennkolonne (F) nachgeschaltet ist, um Massen mit unterschiedlicher Dichte durch Rückspülen klassierend zu trennen und die getrennten Massen durch Tauchrohre, die unterschiedlich tief in die Trennkolonne (F) eintauchen aus der Trennkolonne in separate Regenerierkolonnen abzuziehen, wobei die separaten Regenerierkolonnen insbesondere eine thermische Regenerierkolonne und eine Regenerier- und Waschkolonne für die chemische Regeneration einer Masse umfassen.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2, 12, 13, 14, 15, 16, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (C) eine oder mehrere chemische Behandlungs- oder chemische Regenerierkolonnen (E) vorgeschaltet sind.

18. Einrichtung nach Anspruch 17 zur thermischen Regeneration von lonenaustauschermassen, dadurch gekennzeichnet, dass der oder den chemischen Behandlungskolonnen (E) eine oder mehrere Kolonnen zur Wiederherstellung der für die thermische Regeneration notwendigen Vorbehandlung der Ionenaustauschermasse nachgeschaltet sind.

19. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Regenerier, und Kühlkolonne (Q eine oder mehrere, der Lösungsmittelbehandlung dienende Kolonnen vor- oder nachgeschaltet sind.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückgewinnung der Lösungsmittel mit Abwärme aus der thermischen Regeneration arbeitende Rückgewinnungseinrichtungen vorgesehen sind.

21. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Regenerier- und Kühlkolonne (c) eine Behandlungskolonne (E) zur Sterilisation der regenerierten und abgekühlten Massen mittels Chemikalien nachgeschaltet ist.

22. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem zweiten Wärmeaustauscher (31) über eine Leitung (41) ablaufende erwärmte Kühlwasser durch einen dritten Wärmeaustauscher (38) geleitet wird, der mit dem Heisswasserablauf (23) des ersten Wärmeaustauschers (20) verbunden ist und in dem das

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zungsprozessen. Steht Abwärme zur Verfügung, so kann dieser Aufbereitungsprozess sehr wirtschaftlich gestaltet werden.

Trotz dieser Vorteile des Verfahrens befriedigt der Einsatz dieser Ionenaustauscher aufgrund verschiedener systembedingter Nachteile noch nicht in bezug auf die Wirtschaftlichkeit.

Bei den bisher bekannten Anlagen (Aost. J. Chem. 1966 S. 589-608 bzw. «Desalination» 1973 S. 217-237 und 269-285) erfolgt die Beladung und Regeneration entsprechend der üblichen Ionenaustauschertechnik diskontinuierlich in Austauscherbehältern, die nach der Beladung des Harzes ausser Betrieb genommen, mit Heisswasser regeneriert und dann wieder in den Prozess eingeschaltet werden.

Die thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharze haben nur eine sehr geringe nutzbare Volumenkapazität (0,2 bis 0,4 val/U), wodurch schon bei verhältnismässig geringen Salzgehalten des Rohwassers eine grosse Menge Ionenaustauscherharz in die Austauscherbehälter eingefüllt werden muss, um ein ausreichend langes Arbeitsintervall des Austauscherbehälters gegenüber der Regenerationszeit zu erreichen. Diese für den optimalen Betrieb der Anlage notwendige Massnahme wirkt sich aus mehreren Gründen nachteilig aus.

Die Austauscherbehälter werden sehr gross und damit teuer. Das grosse Behältervolumen erfordert zwangsweise bei der Regeneration eine grosse Heisswassermenge, da vor jedem Regenerationsschritt die Kaltwasserfüllung des Austauscherbehälters abgelassen oder mit Heisswasser verdrängt wird bzw. der kalte Behälter durch Heisswasser vor Einspeisung der für die eigentliche Regeneration erforderlichen Heisswassermenge mit zusätzlichem heissem Wasser aufgewärmt werden muss. Dadurch ist die Ausnützung der Wärme bei der Regeneration verhältnismässig schlecht und die Wärmeverluste sind hoch. Durch das grosse Behältervolumen und die grosse Behälteroberfläche sind die Wärmeverluste während der Regeneration ebenfalls beträchtlich, so dass zusammen mit den oben beschriebenen Nachteilen normalerweise nur Regenerationstemperaturen von 60 - 80°C mit dem diskontinuierlichen System gefahren werden können. Je höher jedoch die Temperatur ist, desto günstiger ist der Regeneriereffekt (wünschenswert sind Temperaturen bis zu 90°C).

Die Automatisierung des Systems ist sehr aufwendig.

Charakteristisch für die thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharze ist, dass das zu entsalzende Wasser möglichst wenig Kalzium und Magnesium sowie Bikarbonat enthalten soll. Sollen Wässer aufbereitet werden, die einen hohen Gehalt an diesen Inhaltsstoffen aufweisen, so ist es erforderlich, eine Enthärtung bzw. Entkarbonisierung als Vorbehandlungsstufe einzuschalten. Nachteil des konventionellen Batch-Prozesses ist es, dass die Ionenaustauscher zur Enthärtung und Entkarbonisierung, die dem Entsalzungsprozess vorgeschaltet werden, separat mit Chemikalien regeneriert werden müssen und dadurch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses mit thermischer Regeneration vermindert wird.

Ein weiteres Charakteristikum der thermisch regenerierbaren Harze ist, dass in ihnen aufgenommene Schwermetalle durch die thermische Regeneration nicht entfernt werden. Daher sollten Schmutzstoffe und Schwermetalle in dem Austauscherharz, bevor es zur thermischen Regeneration gelangt,

nicht enthalten sein. Sind diese Stoffe trotzdem vorhanden, so muss in gewissen Abständen eine Spezialbehandlung des Harzes durchgeführt werden, wie etwa eine Regeneration mit Chemikalien. Nach dieser Spezialbehandlung ist jedoch eine neuerliche Einstellung des XO-Wertes erforderlich, damit beim nächsten Arbeitsspiel das Harz wieder thermisch regenerierbar ist. Nachteil des Batch-Verfahrens ist, dass zur Spezialbehandlung und zur nachfolgenden Einstellung des XO-Wertes die Betriebsphase der Anlage über längere Zeit unterbrochen wird und kein Entsalzungsvorgang stattfindet.

Ein weiterer Nachteil des konventionellen Verfahrens ist,

dass durch seinen diskontinuierlichen Wechsel zwischen Regeneration und Betriebszustand und die unterschiedlichen Régénérations- und Betriebszeiten der Grad der möglichen Wärmerückgewinnung aus dem bei der Regeneration entstehenden heissen Eluat im Vergleich mit dem quasi-kontinuierli-chen System wesentlich niedriger ist. Die Wärme des bei der Regeneration enstehenden heissen Eluats kann z.B. zum Aufwärmen des Rohwassers oder des Wassers, welches für die Regeneration verwendet wird, genützt werden. Selbst bei mehr-strassigem Betrieb einer derartigen Anlage ist eine Wärmeaus-nützung ohne aufwendige Zwischenlagerung des heissen Eluats ' mit entsprechenden Wärmeverlusten nicht möglich, da die Regenerationszeit des Systems nur ein Bruchteil der Betriebszeit der Kolonne beträgt, und dadurch ohne Zwischenspeicherung nur während der verhältnismässig kurzen Regenerationszeit eine Rohwasser- oder Regenerationswasseraufwärmung erfolgen kann. Wird eine derartige Anlage einstrassig ausgeführt, so ist eine Wärmeausnützung ohne Zwischenspeicherung des heissen Eluats praktisch nicht möglich, da während der thermischen Regeneration der Fluss durch die Betriebskolonne unterbrochen wird.

Die gleichen obengenannten Schwierigkeiten treten auch auf, wenn anstelle von thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharzen thermisch regenerierbare und reaktivierbare Adsorptionsmittel verwendet werden. Bei der Beschreibung der Erfindung, die sich sowohl auf thermisch regenerierbare Ionenaustauscherharze, als auch auf thermisch regenerierbare Adsorptionsmittel bezieht, wird daher der Einfachheit halber die zu regenerierende und transportierende Substanz mit Masse bezeichnet.