DE1076624B - Zylindrisches Mischbettfilter fuer den Ionenaustausch - Google Patents

Description

• Zylindrisches Mischbettfilter für den Ionenaustausch Die bekannten Vorrichtungen zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen mit Gemischen von Kationen- und Anionenaustauschern, die sogenannten Mischbettfilter, bestehen aus einem zylindrischen Filterkörper mit einem mit Düsen versehenen Filterboden und einem der Verteilung bzw. Sammlung der Regeneriermittel dienenden Verteilersystem. Diese Mischbettfilter haben sich zwar im Prinzip bewährt, jedoch sind in vielen Fällen Schwierigkeiten aufgetreten.
• Man hat einmal festgestellt, daß die Kräfte, die beim Regenerieren bzw. Betrieb von Mischbettfiltern auf das Verteilerlsystem wirken, mit steigendem Filterdurchmesser derart zunehmen, daß sie bei Durchmessern von mehr als 2,5 m nur noch schwer zu beherrschen sind, also große Verstärkungen erforderlich machen. Daher ist man dazu überge gangen, mehrere Filter mit kleineren Durchmessern an Stelle eines großen zu verwenden, obwohl dadurch die Kosten sehr viel höher werden. Eine weitere Unvollkommenheit der bekannten Mischbettfilter liegt darin, daß in vielen Fällen z. B. mehr Kationsaustauscher eingesetzt werden muß, als zur Reaktion erforderlich ist, da sich sonst eine zu geringe Schichthöhe und damit eine nur schlechte und unzuverlässige Regenerierung ergeben wiirde.
• Ferner zeigen die bekannten Mischbettfilter noch den Mangel, daß bei großen Dichte- und/oder Korngröß enunterschieden zwischenKationen- undAnionenaustauscher eine einwandfreie Rückspülung der Austauscher nicht möglich ist, da bei der für den leichteren Austauscher richtigen Rückspülgeschwindigkeit der schwerere Austauscher überhaupt keine oder einseitige Bewegung zeigt, während andererseits bei der für den schwereren Austauscher richtigen Rückspülgeschwindigkeit der leichtere Austauscher eine zu große Ausdehnung seiner Filterschicht erfährt. Es werden demzufolge zwecks Vermeidung von Materialverlusten sehr große Rückspülräume erforderlich.
• Nach der vorliegenden Erfindung lassen sich die obengenannten Mängel der bekannten Mischbettfilter dadurch vermeiden, daß die Mischbettfilter in ihrem unteren zylindrischen Teil, der das Verteilersystem aufnimmt, kleinere Durchmesser besitzen als in ihrem oberen zylindrischen Teil, und daß beide Teile durch ein konisches Zwischenstück verbunden sind.
• Es ist wohl bereits ein Verfahren zur Durchführung von Austauschreaktionen bekannt, bei dem Behälter mit einem sich erweiternden Oberteil zur Anwendung kommen. Hierbei handelt es sich indessen um eine Formgebung von Hohlgefäßen ohne jegliche Einbauten, wobei die genannte Formgebung dazu dient, ein festes Basenaustauschmaterial durch eine aufwärts strömende Flüssigkeit von geeigneter Strömungs- geschwindigkeit in der Schwebe zu halten bzw. ein Austauschverfahren in Suspension zu erzielen.
• Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Mischbettfiltern sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
• Der Filterkörper 1 enthält die obere Flüssigkeitszuführung2, das an der Grenzfläche zwischen beiden Austauschern liegende Verteilersystem 3, die Flüssigkeitsableitung bzw. Mischluftzuführung 4 und den Düsenboden 5, auf dem z. B. der Kationenaustauscher 6 bzw. das Gemisch mit dem Anionenaustauscher 7 ruht.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 liegt das Verteilersystem 3 annähernd in Höhe der Unterkante des konischen Filterteiles, das heißt, das Volumen des Filterteiles mit kleinerem Durchmesser ist so groß wie das Volumen des spezifisch schwereren Austauschers, beispielsweise des Kationenaustauschers. Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 liegt dagegen das Verteilersystem 3 innerhalb des zylindrischen Teiles mit kleinerem Durchmesser, wobei das Volumen des zylindrischen Teiles mit kleinerem Durchmesser etwa so groß ist wie das Volumen, welches der spezifisch schwerere Austauscher beim Rückspülvorgang einnimmt.
• Wie man leicht einsieht, wird durch die erfindungsgemäße Ausführung der Mischbettfilter erreicht, daß t. das Verteilersystem im Durchmesser klein gehalten werden. kann, 2. nur so viel Kationenaustauscher eingesetzt zu werden braucht, als unbedingt notwendig, da durch M/ahl des Durchmessers des kleineren Zylinders beliebig hohe Schichten erzeugt werden können, 3. durch geeignete Abstimmung der beiden Durchmesser den Dichteunterschieden der Austauscher Rechnung getragen werden kann, so daß eine für beide - Austauscher geeignete gemeinsame Rückspülgeschwindigkeit erreicht wird.
• Durch die Möglichkeit, -mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Menge des spezifisch schwereren Kationenaustauschers auf ein Minimum beschränken zu können, wird die Vorschaltung eines mit Säure regenerierten Kationenaustauschers vor das Mischbett besonders vorteilhaft. Eine Vorrichtung, die die Durchführung dieses Verfahrens in einem Filterkörper gestattet, zeigt Fig. 3 in schematischer Darstellung. In diesem Falle enthält der Filterkörper 1 neben den vorgenannten Teilen noch die Chemikalienab- bzw. -zuleitung8 und einen Düsenboden9, auf dem der vorgeschaltete Kationenaustauscher 6 ruht.
• Bei der Regeneration kann beispielsweise so verfahren werden, daß zunächst konzentrierte wäßrige Natronlauge bei 8 eingeführt wird, während gleichzeitig über 2 Rohwasser zugeleitet wird, das nach Durchströmen der oberen Kationenaustauscherschicht 6 als Verdünnungswasser für die Natronlauge dient. Die Regenerierlauge wird bei 4 abgelassen. Zum Auswaschen der Regenerierlauge dient weiterhin über 2 eingeführtes Rohwasser. Anschließend wird Rohwasser über 4 eingeführt, während gleichzeitig über 2 Säure eingebracht wird. Der gemeinsame Abfluß erfolgt über 8. Durch dieses Arbeitsverfahren wird gleichzeitig die Trennung und Schichtung der beiden unteren Austauscher und die Regeneration des oberen Kationenaustauschers bewirkt. Nach Auswaschen der Regeneriersäure mit Rohwasser über 2 nach 8, wobei weiterhin über 4 gegengespült wird, erfolgt die Regeneration der unteren Kationenaustauscherschicht über 3 nach 4 mit Säure. Nach Auswaschen auch der letztgenannten Regeneriersäure wird zur Mischung der beiden Austauscher bei 4 entweder Luft eingeblasen oder kurze Zeit mit hoher Geschwindigkeit nach 8 oder 2 rückgespült.
• Beim Betrieb erfolgt die Rohwasserzufuhr bei 2 und die Reinwasserentnahme bei 4. Zweckmäßigerweise kann die Reinwasserentnahme auch gleichzeitig über 4 und 3 erfolgen, wozu das Ventil 9 geöffnet wird. Wird an der Entnahmestelle3 die Reinwasserqualität überprüft, so ist hierdurch die Möglichkeit gegeben, das Filter außer Betrieb zu nehmen, bevor die Wasserqualität nicht mehr genügt.
• PATENTANSPRtJCHE 1. Venvendung eines zylindrischen Gefäßes. dessen oberer Teil im Vergleich zum unteren Teil einen größeren Durchmesser und das am Übergang beider Teile einen Konus aufweist, als Wisch bettülter.

Claims (1)

1. 2. Verwendung eines zylindrischen Mischbettfilters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des unteren Zylinders gleich dem' Volumen des spezifisch schwereren Austauschers ist.

   3. Verwendung eines zylindrischen Mischbettfilters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Volumen des unteren Zylinders mindestens gleich dem Volumen des schwereren Austauschers im Zustand der Rückspülung ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 119 727.