DE1007251B

DE1007251B - Verfahren zur kontinuierlichen Durchfuehrung von Ionenaustauschvorgaengen

Info

Publication number: DE1007251B
Application number: DEC8448A
Authority: DE
Inventors: Richard Neubauer
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1953-11-13
Filing date: 1953-11-13
Publication date: 1957-04-25

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von Ionenaustauschvorgängen Zur Enthärtung und Entsalzung von Wässern für Kraftwerke werden in steigendem Maße Ionenaustauscher eingesetzt. Auch in der chemischen Industrie finden diese zur Behandhug der verschiedensten Flüssigkeiten Anwendung. Derartige Anlagen werden bisher überwiegend periodisch betrieben. Auf die Regenerierperiode folgt hierbei die Wasch- und schließlich die Arbeitsperiode. Man arbeitet dabei vornehmlich so, daß in den drei Perioden der in Filtersäulen in ruhender Schicht auge ordnete Austauscher in der gleichen Richtung, meist von oben nach unten, von den Flgüssigkeiten durchströmt wird. Eine bessere Ausnutzung sowohl der Kapazität des Austauschers als auch der Regenerierlösung ergibt sich, wenn die Strömungsrichtung der Flüssigkeiten in der Arbeitsperiode und der Regenerierperiode e,nltgegengesetzt verlaufen. Solche Anlagen sind schon ausgeführt worden, haben aber keine weitere Verbreitung gefunden. Je nach den Erfordernissen, die an die Qualität des Filtrats gestellt werden, kommen die verschiedensten Au.stauscherschaltungen zur Anwendung. So kennt man dlac Basenaustauschverfahren, das Entsalzungsverfahren mit zwei hintereinandergeschalteten Kationen- und Anionenaustauschern sowie das Mischbettverfahren, welches sowohl Kationen- als auch An ionenaustauschermasse in einem Aggregat enthält. Es wird dann angewendet, wenn eine weitgehende Entsalzung angestrebt wird.
Allen diesen Verfahren haften die folgenden Nachteile an: Die Arbeitsweise verläuft satzweise, und es arbeitet jeweils nur ein Blnuchteil der eingesetzten Austauschermasse. Die alrbeitende Schicht wandert mit Erschöpfung der vorgelagerten Partien immer weiter, bis fm Filtrat die ersten unerwünschten Ionen auftreten, worauf das Arbeitsspiel abgebrochen werden muß. Dadurch sowie durch die mangelhafte Regeneration im Gleichstrom ergibt sich eine nur teilweise Ausnutzung der Kapazität des Austauschers.
Aus den gleichen Gründen leidet die Quallität des erzeugten Filtrats. Der Verbrauch an Waschwasser zum Entfernen der Regeneriermittel aus dem regenerierten Austauscher ist, insbesondere bei Anionenaustauschern, beträchtlich, so daß mitunter die Wilrtschaftlchkeit des Verfahrens gefährdet ist.
Es ist ferner bekannt, daß man Ionen.austauschvorgänge, insbesondere zur Wasserbehandlung, auch kontinuierlich unter Verwendung eines Mfschbettes durchführen kann, indem man eine Mischung von Kationen und Anionenaustauschermas se von oben nach unten der aufsteigenden zu behandelnden Flüssigkeit entgegenfühlrt. Dabei ist jledoeh eine zum indest teilweise Entmischung der Austauschermasse unvermeidbar, so daß die Ausnutzung der Aus- tauschermasse und auch die Qualität des erzeugten Filtrats zu wünschen übrig lassen.
Es wurde gefunden, daß man Ionenaustausch, vorgänge, insbesondere zur Wasserbehandlung, im Mi schbett unter Gegenstromführung von Austauschermasse und Flüssigkeit vorteilhafter kontinuierlich durchführen kann wenn man die Austauschermasse laufend im Gegenstrom von unten nach oben und die zu behandelnde Flüssigkeit von oben nach unten führt und in an sich bekannter Weise die Austauschermas se dreh einen aufs trömenden Wasserstrom trennt, dann regeneriert und schließlich in das Mi schbett zurückfüh.rt. Der erschöpften Austauschermasse wird nach der Trennung in an sich bekannter Weise ebenfalls im Gegenstrom bei Bewegung beider Medien zunächst die Regenerier10sunig und schließlich auf die gleiche Art das Waschwasser entgegengeführt.
Dabei ist es zweckmäßig, das Waschwasser, welches noch Regenerierlösung enthält, zum Verdünnen der konzentrierten Regenelrierlösung (z. B. 30%ige NaCI-Lösung, 35%ige H Cl, 5O0/oige Na 0 H) zu verwenden. Diese Maßnahme bewirkt, daß die Vorratsbehälter für die Regenerierlösung klein gehalten werden können und daß die vom Waschwasser aufgenommenen Anteile an unverbrauchter Regenerierlösung wieder verwendet werden können. Die regenerierte und ausgewaschene Austauschermasse wird mittels einer ventillosen Pumpe erneut dem Arbeitsfilter zugeführt.
Die erfind,ungsgelmäBe Arbeitsweise bringt den wesentlichen Vorteil, daß eine Entmischung der Austauschermasse in Anionen- und Kationenaustauscher, wie sie bei der bekannten Durchführung von Ionenaustauschvorgängen im Gegenstrom unvermeidhar war, mit Sicherheit ausgeschlossen wird. Dadurch steigt die Leistung der Ionenaustauscher. Die Filtersäulen werden- infolgedessen wesenbLich - kúrzer als bisher. Trotzdem wird die Austauscherrnasse weitgehend ausgenutzt, so daß eine hohe nutzbare Kapazität erreicht wird, die der maximalen Kapazität nahe kommt. Die Qualität des erzeugten Filtrats ist die bestmögliche. Der Arbeitsaufwand zur Bewegung der Austauschermasse im Kreislauf wird wesentlich geringer, weil im Gegensatz zu den bekannten Verfahren nur die Reibung im Kreislauf überwunden werden muß. Ein Anheben auf die Höhe von Arbeitsfilter oder Regenerationsgefäß entfällt. Weil eine Entmischung der Austauschermasse im Arbeitsfilter nicht zu befürchten ist, unterliegt die Strömungsgeschwindigkeit der - zu behandelnden Flüssigkeit keinerlei Einschränkungen und kann jederzeit der Geschwindigkeit des lonenaustausches angepaßt werden.
Die Regeneration der erschöpften Austauschermasse erfolgt in an sich bekannter Weise in kleinen Nebenaggregaten, die nicht unter Druck arbeiten.
Diese Nebenaggregate können aus Glas, Kunststoff, VA oder sonst einem geeigneten Material hergestellt werden. Auf einen Säureschutz des Arbeitsaggregats samt Rohrleitungen usw. kann weitgehend verzichtet werden.
An Hand der Zeichnung sei die erfindungsgemäße Arbeitsweise beispielsweise näher erläutert.
Die erschöpfte Austauschermasse verläßt bei 3 das Arbeitsfilter 1 und gelangt über die Leitung 6 in das Trennrohr 7. Bei 8 tritt ein Wasserstrom ein, der so stark ist, daß die spezifisch leichtere Anionenaustauschermasse mit dem Wasserstrom mitgenommen wilrd und über die Leitung 10 austritt. Die spezifisch schwerere Kationenaustauschermasse fällt nach~unten und wird über die Leitung9 abgenommen.
Die Anionen- und Kationenaustauschermasse gelangen in die Regenerier- und Waschfilter 11 und 12. In die Regenerierfilter tritt die konzentrierte Regenerierlösung ein, die mit Hilfe des das Waschfilter verlassenden Waschwassers auf die gewünschte Konzentration gebracht wird und dann über einen Überlauf abfließt. Die ausgewaschene Anionen- und Kationenaustauschermasse verlassen das Waschfilter bei 14 u.nd 15 und gelangen über die Leitung 13 mit Hilfe einer Pumpe bei 2 in das Arbeitsfilter 1. Die zu behandelnde Flüssigkeit durchströmt das Arbeitsfilter 1 vo.n oben nach unten, indem sie bei 4 eintritt und bei 5 austritt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von Ionenaustauschvorgängen, insbesondere zur Wasserbehandlung, im Mischbett unter Gegen; stromführung von Austauschermasse und Flüssigkeit, dladurchgelsennzeichnet, daß die Austauschermasse laufend im Gegenstrom von unten nach oben und die zu behandelnde Flüssigkeit von oben nach unten geführt werden, und daß in an sich bekannter Weise die Austauschermasse durch einen au.fströmenden Wasserstrom getrennt, dann regeneriert und schließlich wieder dem Mischbett zugeführt wird. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Osterreichische Patentschrift Nr. 115 365; britische Patentschrift Nr. 604 688; USA.-Patentschriften Nr. 2 563 006, 2 572 848; Industrial and Enginéering Chemistry, März 1951, S. 731.