DE1272273B - Ionenaustauscher-Filter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOId

C02b

12d-1/03

85 b-2/03

P 12 72 273.5-41 (F 44871)

2. Januar 1965

11. Juli 1968

Nach einem älteren Vorschlag des Erfinders kann man Flüssigkeiten auch dann, und zwar mit besonders gutem Erfolg, mit Ionenaustauschern behandeln, wenn ein Teil der Ionenaustauschermasse nicht in dicht gepackter Form, sondern als sogenanntes Wirbelbett angewendet wird

Diesem Verfahren haften aber immer noch einige Mangel an. So ist es insbesondere in größeren Anlagen nur dann möglich, die Aufteilung der Austauschermasse beim Arbeiten in einem Gefäß zu erreichen, wenn man sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten wählt. Dadurch wird aber die Wirkung der Austauschermasse stark herabgesetzt.

Erfindungsgegenstand ist ein Behälter zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen im Wirbelbett, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er die Gestalt zweier mit der kleineren Fläche zueinander gekehrter Kegelstümpfe hat, wobei der Querschnitt an der Verbindungsstelle um etwa 10 bis 50% kleiner ist als an der Kegelbasis.

Diese Filter unterscheiden sich von den bisher benutzten nur durch ihre Formgebung. Der Querschnitt der bisher verwendeten Filter ist an allen Stellen gleich. Im einfachsten Fall ist ein solcher Filter ein gerades Rohr mit kreisförmigem Querschnitt. Bei den Filtern gemäß dieser Erfindung wird der Querschnitt an einer Stelle verringert.

Solche Filter haben die aus der Figur ersichtliche Form eines Doppelkegels. Die Neigung der Filterwände ist an sich in weiten Grenzen beliebig und hängt auch von der Höhe des Filters ab. Vorzugsweise verwendet man Filter mit rundem Querschnitt, jedoch können für spezielle Fälle auch andere Querschnitte verwendet werden. Auch in diesem Fall muß die Verengung des Querschnitts an der engsten Stelle gegenüber der weitesten etwa 10 bis 50% betragen.

Die Stelle, an der die Verengung des Querschnitts angebracht wird, hängt ab von der Größe des Anteils der Gesamtaustauschermasse, der im Filter als Festbett vorliegen soll. Vorzugsweise wird die engste Stelle so gelegt, daß sie den Filter im Verhältnis 1:1 bis 1:3 teilt.

Die Figur zeigt ein solches Filter. Es bedeuten 1 und 2 die obere und untere Düsenplatte, 3 und 4 Auslaß- bzw. Einlaßstutzen. Die Verengung befindet sich bei 5.

Die Vorteile eines solchen Filters bei der Verwendung in dem beschriebenen Ionenaustauschverfahren sind die folgenden:

Beim Einströmen der Flüssigkeit von unten 4 erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit im Filter Ionenaustauscher-Filter

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,

5090 Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Erwin Wolniewicz t, 5670 Opladen

bis zu der Engstelle 5, um dann wieder abzunehmen. Dies bewirkt die Ausbildung eines Festbettes im oberen Teil des Filters, das immer bis zu der engsten Stelle reicht, also immer das gleiche Volumen enthält. Für das Festhalten des Festbettes ist die Strö-

ao mungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der engsten Stelle maßgebend. Sie muß an dieser Stelle so groß sein wie die Geschwindigkeit in einem Filter mit geraden Wänden, dessen Querschnitt diesem engsten Querschnitt entspricht. Oberhalb und unterhalb der engsten Stelle verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit, was zur besseren Ausnutzung der Ionenaustauschmasse erwünscht ist.

Beispiel

Zur Durchführung des Versuchs wurde ein Filtergefäß entsprechend der Zeichnung mit folgenden Abmessungen verwendet

A = 188 mm

B = 80 mm

C = 100 mm

Der Inhalt des Gefäßes von unten bis zur engsten Stelle beträgt somit etwa 3 1. Das Gefäß besteht aus einem durchsichtigen Kunststoff. Als Düsenböden 1 und 2 werden Lochfolien benutzt, wobei die Löcher einen Durchmesser von 0,5 mm haben. Das für den Versuch verwendete Austauschharz ist ein stark saurer Kationenaustauscher auf der Basis eines vernetzten Polystyrolharzes.

Zur Durchführung des Versuchs wird das Filtergefäß zunächst mit 3 1 der Austauschermasse gefüllt und dann von unten, also durch den Einlauf 4, mit Wasser angeströmt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wurde während des Versuchs gesteigert. Die folgende Tabelle I zeigt die Wirkung verschiedener Strömungsgeschwindigkeiten.

809 569/541

Tabelle I

	Strömungsgeschwindigkeit	m/h	am kleinsten Querschnitt	—
	am größten Querschnitt	1,45	m/h	Bildung eines Festbettes am oberen Lochboden
	l/h	5,8	5,1	Festbett im gesamten oberen konischen Raum,
1	40	25,5	20,4	Volumen 1,221
2	160		—
3	200

Der im unteren Teil des Filters verbliebene Austauscherharzrest lag auch bei noch so großen Strömungsgeschwindigkeiten immer als Wirbelbett vor. Bei Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit auf die Anfangswerte gemäß Zeile 1 der Tabelle I bleibt das Festbett im oberen Teil des Filters erhalten. Nach Abstellen des Durchflusses fiel das obere Festbett in sich zusammen, wobei das Ionenaustauschermaterial, das dieses Festbett gebildet hat, auf das Material des Wirbelbettes zu liegen kommt. Dies ist für die Regenerierung von Bedeutung.

Zur Regenerierung dieses Austauschers wird das Filtergefäß von oben mit dem Regeneriermittel angeströmt, so daß sich bei der Regenerierung an sich keine Besonderheiten ergeben. Vorteilhaft ist, daß der am stärksten beladene Austauscherteil unten liegt, so daß das Regeneriermittel zuerst den schwach beladenen und dann den stark beladenen Austauscherteil erreicht.

Zum Vergleich wird derselbe Versuch mit einem zylindrischen Filtergefäß durchgeführt, das dieselbe Höhe und denselben Durchmesser wie das Doppelkegelgefäß besitzt., d. h., die Größe A ist 188 mm und gleich der Größe C.

Tabelle Π

	1	Strömungs	m/h	_
20	2	geschwindigkeit	1,45	Harzmenge wird vollständig
		l/h	21,75	durchgewirbelt, keinFestbett
	40		am oberen Ende
3	600		ein Drittel der Harzmasse
		29	bildet ein Festbett am obe
			ren Ende
800

30 Bei Reduzierung der Anströmgeschwindigkeit auf etwa 400 l/h fällt das Festbett am oberen Ende des Gefäßes wieder zusammen. Mit dieser Anordnung läßt sich somit bei geringen Anströmgeschwindigkeiten bzw. geringen Durchsatzmengen ein Festbett nicht aufrechterhalten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Behälter zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen im Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, daß er die Gestalt zweier mit der kleineren Fläche zueinander gekehrter Kegelstümpfe hat, wobei der Querschnitt an der Verbindungsstelle um etwa 10 bis 50% kleiner ist als an der Kegelbasis.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1076 624.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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