DE1442465A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von Ionenaustauschreaktionen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von Ionenaustauschreaktionen

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DE1442465A1
DE1442465A1 DE19651442465 DE1442465A DE1442465A1 DE 1442465 A1 DE1442465 A1 DE 1442465A1 DE 19651442465 DE19651442465 DE 19651442465 DE 1442465 A DE1442465 A DE 1442465A DE 1442465 A1 DE1442465 A1 DE 1442465A1
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DE
Germany
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ion exchange
liquid
regeneration
layer
drainage system
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Pending
Application number
DE19651442465
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English (en)
Inventor
Paul Baetschke
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PERMUTIT AG
Original Assignee
PERMUTIT AG
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/90Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor having devices which prevent back-flow of the ion-exchange mass during regeneration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges und besonders vorteilhaftes Verfahren zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen in mit Ionenaustauschmaterialien beschickten Filtern, bei dem die aufzubereitende Flüssigkeit von oben nach unten und die Regenerierflüssigkeit von unten nach oben durch die Filter geleitet wird.
  • Bei Ionenaustauschfiltern herkömmlicher Bauart erfolgt die Beaufschlagung des Ionenaustauschmaterials während der Arbeits- und Regenerationsperiode in gleicher Richtung, und zwar von oben nach unten. Hierbei wird die untere Zone der Austauscherfüllung nicht so gut regeneriert wie die oberen Austauscherschichten, weil die Regenerationslösung beim Zusammentreffen mit dieser unteren ihre Wirksamkeit bereits zum Teil verloren hat. Für die Güte des Ionenaustauschvorganges ist aber nun gerade der Zustand des lonenaustauschmaterials 9n der Zone, aus welcher die behandelte Flüssigkeit austritt von ausschlagwbender Bedeutung. Die gleichgerichtete Strömung für Arbeits- und Regenerationsperiode schliesst daher stets den Nachteil ein, dass an der Stelle, wo die-behandelte Flüssigkeit das Filterbett verlässt, sich ein nicht bestregeneriertes lonenaustauschmaterial befindet.-Im praktischen Betrieb versucht man, diesen Nachteil durch einen entsprechenden Regenerierchemikalienüberschiiss auszugleichen, was natürlich nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit erfolgen kann. Zum Beispiel beträgt in solchem Falle der Säurebedarf zum Regenerieren eines starksauren Kationenaustauschers etwa 240 der aufgenommenen Ionenmenge, um den Schlupf in gewissen Grenzen zu halten.
  • Es war deshalb sehr naheliegend, mit gegenläufiger Strömungsrichtung zu regenerieren, das heisst, das Arbeitsspiel von oben nach unten und den Regenerationsverlauf von unten nach oben oder das Arbeitsspiel von unten nach oben und den Regenerationsverlauf von oben nach unten vor sich gehen zu lassen. Welche Methode dabei gewählt wird, ist an sich belanglos, das Wesentliche ist nur die Einhaltung des Gegenstromprinzips, mit dem der Bedarf für die Regeneration des Ionenaustauschmaterials bis auf etwa 110 der aufgenommenen Ionenmenge herabgesetzt werden kann.
  • Es sind Verfahren bekanntgeworden, die im Gegenstromprinzip arbeiten. So zum Beispiel arbeitet das Gegenstom-Ionenaustauschfilter nach Patent 1 070 596 und 1 051 248 in der Betriebsphase von unten nach oben; die Regenerationschemikalien werden aber von oben nach unten durchgeleitet. Der Aufbau dieses Filters ist verhältnismässig aufwendig, weil ein zweiter Filterboden notwendig ist und für die erforderliche Rückspülung der filtermasse ein Spülaufastzbehälter geschaffen werden muss. Währnd des Arbeitsprozess muss die Ionenaustauscherfüilung durch die Aufwärtsströmung des Wassers gegen den oberen Düsenboden gedrückt werden. Aus diesem Grunde ist das Filter gegen Belastungsschwankungen empfindlich, weil eine gewisse Mindestdurchströmungsgeschwindigkeit nicht unterschritten werden darf.
  • Bei der Arbeitsweise eines anderen Verfahrens geht der Durchfluss von oben nach unten und die Regeneration in ugekehrter Richtung, also von unten nach oben vor sich. Ohne besondere Massnahmen wurde auch dabei kein zufriedenstellender Regenerationseffekt erzielt, weil durch das Aufwärtsströmen der RegenerierchemikalieÆnlösung das Filterbett leicht aufgelockert wird und deshalb der Ionenaustausch nicht in der an sich erwartbaren Qualität erfolgt. Daraufhin wurde eine Gegenmassnahme ergriffen, um das Ionenaustauscherbett während der Regeneration gegen Auflockerung zu sichern. Diese Massnahme besteht darin, dass man von oben in das.Filter Wasser einleitet und dieses gemeinsam mit der von unten eingeleiteten Regenerierlösiing abführte, ohne jedoch auch hierdurch zu einem wirklich befriedigenden Ergebnis zu gelangen.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren, welches, wie eingangs bereits erwähnt, das Arbeitsspiel ebenfalls von oben nach unten und den Regenerationsverlauf von unten nach oben durchführt, lässt demgegenüber alle die vorerwähnten Nachteile vermeiden und ausgezeichnete Ergebnisse erlangen, und zwar dadurch dass auf den Ionenaustauschmaterialien eine Belastungsschicht aus inaktivem oder aktivem Material gelagert und zwischen beiden ein Ableitungsdrainagesystem vorgesehen wird, durch dieses vor dem Regenerieren der Ionenaustauschmaterialien die darüberstehende Flüssigkeit abgelassen und so die Belastungsschicht trockengelegt wird una durch dieses dann die von unten nach oben durch die Ionenaustauschmaterialien geleitete Regenerierflüssigkeit abgeführt wird.
  • Im Rahmen eines solchen Vorgehens wird durch die Belastungsschicht ein Auflockern der Austauscherschicht während der Regeneration verhindert, ohne dass hierfür irgendwelche zusätzlichen Massnahmen irgendwelcher Art erforderlich wären und damit wiederum verbundene Nachteile in Kauf genommen werden müssten. Je nach Höhe der Belastungsschicht bzw.
  • Überdeckung des Ableitungsdrainagesystems kann dabei die jeweils gewünschte oder erforderliche Belastung für das zu regenerierende lonenaustauschmaterial ohne weiteres eingestellt werden.
  • Für die Belastungsschicht kann mit Vorteil auch das gleiche Material wie für die unterhalb des Ableitungsdrainagesystems angeordnete lonenaustauscherschicht verwendet werden.
  • Ferner kann es gegebenenfalls von Vorteil sein, das Abführen der oberhalb des Ableitungsdrainagesystems stehenden Flüssigkeit und/oder die Ableitung der Regenerierflüssigkeit durch ein Absaugen derselben mittels einer Pumpe oder dgl. zu unterstützen.
  • Filter zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit oberen Zuleitungen für die aufzubereitende Flüssigkeit und unter Zuleitungen für die Regenerierflüssigkeit sowie unteren Ableitungen für die aufbereitete Flüssigkeit und unteren Düsenboden für die darauf anzuordnenden Ionenaustauschmaterialien weisen Obigem gemäss oberhalb der Ionen austauschbeschickungsschicht ein Ableitungsdrainagesystem auf, durch welches die oberhalb desselben stehende Flüssigkeit und die durch die Ionenaustauschbeschickungsschicht geleitete Regenerierflüssigkeit abgeführt werden kann.
  • In der beigefügten Zeichnung ist ein solches Filter zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in beispielsweiser Ausführungsform schematisch veranschaulicht, welches nachstehend näher erläutert sei.
  • Im Filterkörper 1 lagert auf dem Düsenboden 2 das Ionenaustauschmaterial 4, auf diesem wiederum die Belastungsschicht 5.
  • Zwischen 4 und 5 ist ein Drainagesystem 3 zum Ableiten der Regenerierchemikalienlösung angeordnet.
  • Die Arbeitsweise dieses Gegenstromfilterssist die folgende: Die aufzubereitende Flüssigkeit, z. B. Wasser, tritt bei 6 in das Filter 1 ein und durchströmt zunächst die Belastungsschicht 5 und dann das aktive Ionenaustauschmaterial 4, um schliesslich durch den Düsenboden das Filter aus 7 im aufbereiteten Zustand zu verlassen. Nach Erschöpfung des Ionenaustauschmaterials ist dieses nach vorausgegangener Rückspülung zu regenerieren, wobei die Regeneration von unten nach oben vorgenommen wird. Vor Einleiten der Regenerierlösung wird aus dem oberen Teil des Filters die aufzubereitende Flüssigkeit bis zum Drainagesystem 9 über 9 abgelassen.
  • Zwangsläufig wird hierbei die über dem Drainagesystem liegende Belastungsschicht entwässert. Infolge der Trockenlegung des Belastungss¢hichtmaterials kann es durch die aufwärteströmende Regenerierlösung nicht aufgelockert werden, weil es nicht mehr in der Flüssigkeit, z.B. Wasser, liegt und dadurch das lonenaustauschmaterial nicht mehr fliessen kann. Durch die Trockenlegung der Belastungsschicht wird diese um das Gewicht des von den Körnern der Belastungsschicht verdrängten Flüssigkeitsvolumens, z.b. Wasservolumens schwerer. Dadurch wird eine örtliche Bewegung des darunterliegenden Ionenaustauschmaterials unterbunden. Nach dem Absenken des Wassers bis zum Drainagesystem 9 wird nunmehr die Regenerierlösung bei 8 in das Filter geleitet und infolge der Drosselung im Du"senboden 2 gleichmässig über die Filterfläche verteilt. Die Regenerierlösung strömt durch die Schicht 4 nach oben, um über das Drainagesystem 3 das Filterbett bei 9Zl verlassen. Die verbrauchte Regenerierlösung kann frei austreten oder mittels Pumpe abgesaugt werden. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, dass das über dem Drainagesystem befindliche Material nicht mit von der Regenerationslösung durchströmt wird und deshalb als Belastungsschicht zu werten ist. Diese Schicht drückt das eigentliche Filterbett 4 auf den Düsenboden, damit die Regeneration wirksam, ohne Umschichten des Ionenaustauschmaterials, verläuft. Nach dem Auswaschen der Chemikalienreste steht das Filter für den Arbeitsprozess wieder zur Verfügung.

Claims (4)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1.) Verfahren zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen in mit Ionenaustauschmaterialien beschickten filtern, bei dem die aufzubereitende Plüssigkeit von oben nach unten und die regenerierflüssigekit von unten nach oben durch die Filter geleitet wird, dadrch gekennzeichnet, dass auf den I onenaustaus chmat erialien eine Belastungsschicht aus inaktivem oder.aktivem 1Ulaterial gelagert und zwischen beiden ein Ableitungsdrainagesystem vorgesehen wird, durch dieses vor der Regenerieren der Ionenaustauschmaterialien die darüberstehende Flüssigkeit abgelassen und so die Belastungsschicht trockengelegt wird und durch dieses dann die von unten nach oben durch die Ionenaustauschmaterialien geleitete Regenerierflüssigkeit abgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Belastungsschicht das gleiche Material wie für die unterhalb des Ableitungsdrainagesystems angeordnete Ionenaustauscherschicht verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführen der oberhalb des Ableitungsdrainagesystems stehenden Flüssigkeit und/oder die Ableitung der Regenerierflüssigkeit durch ein Absaugen derselben mittels einer Pumpe oder dgl. unterstützt wird.
  4. 4. Filter zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, mit oberen Zuleitungen für die aufzubereitende Flüssigkeit und unteren Zuleitungen flir die Regenerierflüssigkeit sowie unteren Ableitungen für die aufbereitete flüssigkeit und unteren Düsenböden für die darauf anzuordnenden Ionenaustauschmaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb derselben oberhalb der Ionenaustauschbeschichkungsschicht ein Ableitungsdrainsgesystem vorgeschen ist, durch welches die oberhalb desselben stehende flüssigkeit und die durch die Ionenaustauschbeschich@@@sschicht geleitete Regenerierflüssigkeit abgeführt werden kann.
DE19651442465 1965-12-07 1965-12-07 Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von Ionenaustauschreaktionen Pending DE1442465A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2221561A1 (de) * 1972-05-03 1973-11-15 Bayer Ag Verfahren zur durchfuehrung von ionenaustausch- und adsorptionsvorgaengen unter verwendung eines gegenstromfilters

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2221561A1 (de) * 1972-05-03 1973-11-15 Bayer Ag Verfahren zur durchfuehrung von ionenaustausch- und adsorptionsvorgaengen unter verwendung eines gegenstromfilters

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