DE1442500A1 - Verfahren zum Durchfuehren der beim Ionenaustauscher erforderlichen Verfahrensschritte - Google Patents

Verfahren zum Durchfuehren der beim Ionenaustauscher erforderlichen Verfahrensschritte

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DE1442500A1
DE1442500A1 DE19621442500 DE1442500A DE1442500A1 DE 1442500 A1 DE1442500 A1 DE 1442500A1 DE 19621442500 DE19621442500 DE 19621442500 DE 1442500 A DE1442500 A DE 1442500A DE 1442500 A1 DE1442500 A1 DE 1442500A1
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DE19621442500
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Vajna Dipl-Ing-Chem Dr Sandor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Description

  • Verfahren zum DurchfLhren der beim Ionenaustauscher erforderlichen Verfahrens schritte Beim Ionneanustauschverfahren müssen auf die im Austauschergefäß befindliche Ionenaustauscherfüllung, Austauscherbett genannt, verschiedene Lösungen aufgegeben werden, -welche mit den Ionenaustauschern des Aus. tauscherbettes in Reaktion treten. Eine dieser Reaktionen, der Zweck des ganzen Verfahrens, wird meistens als Beladung bezeichnet und ergibt eine Nutzlösung erwarteter chemischer Zusammeneetzung. Das durch diesen Verfahreneschritt veränderte Austauscherbett wird durch eine weitere iteaxtion, die Regenerierung, wieder in den aktiven Zustand zurückgefün'rt.
  • Manchmal werden auch Zwischenbehandlungen des Austauscherbettes durch. geführt, wozu Lösungen dritter oder vierter Art verwendet werden. Alle diese nacheinander auf das Austauscherbett aufgegebenen Lösungen werden voneinander durch Aufgeben von Wasser getrennt, d.h. bei der Aufgabe einer Lösung ist das Austauscherbett mit Wassergefüllt und die Lösung muß das Wasser verdrängen. Ebenfalls muß nach Beendigung einer Ionenaustauschreaktion die im Austauscherbett befindliche Lösung wieder durch das Wasser verdrängt werden.
  • Beim Durchleiten der getrennt aufgegebenen Elüssigkeit durch das Austauscherbett - Lösungen und siasser-ist es unvermeidbar, daß die aufgegebene Flüssigkeit mit der in Austauscherbett befindlichen Flüssigkeit vermischt wird. Statt einer scharfen Trennung gehen die Flüssigkeiten allmählich ineinander über mit einer sich ständig ändernden Konzentration. In einen diese Vorgänge darstellenden Diagramm erscheinen diese als ausgesprochene Mischzone.
  • Weiterhin verläuft der Ionenaustausch immer stufenweise. Will man den Austauscher voll umladen, so sind zwar die anfangs ausfijeisenden Fraktionen praktisch vollständig, die späteren aber immer weniger und weniger umgesetzt. Die letzten Fraktionen fließen schließlich fast ohne Reaktion durch das Aus taucherbett, so daß man eine grobe Menge Flüssigkeit untersoniedlicher Zusammensetamg erhält. Der Vorgang vom Beginn bis zur Beendigung des lonenaustausches wird nachfolgend als Raeaktionszone bezeichnet. Die Reaktionszone wird durch die vorher beschriebene Mischwirkung der Austauscherfüllung noch weiter vergrößert.
  • Um die Verdünnung des Abzuges zu vermindern, ist es bekannt, die Fraktionen fortschreitender bzw. zunehmender Verdünnung einzulagern und beim nächsten Verfahrensgang in der gleichen Reihenfolge wieder aufzugeben. Um die Ausnutzung der Chemikalien zu vergrößern, hat man auch Zwischenfraktionen von Regenerierlösungen, in denen der Umsatz unvollständig ist, eingelagert. ei der Durchführung ähnlicher Verfahren kann auch während der Lagerung oder der erneuten Aufgabe eine unerwünschte Vermischung der Fraktionen stattfinden. So haben die Fraktionen bei der Verdrängung des Wassers durch die Lösung (vordere Mischzone) wachsendes spezifisches Gewicht. Eine Zunahme desselben findet auch innerhalb der Fraktion statt. Werden nun diese Fraktionen eingelagert, 80 schichten sich die spezifisch schwereren Teile unten, die leichteren daruber. Bei der nächsten Aufgabe fließt also der spezifisch schwerere Anteil in unerwünschter Weise zuerst auf den Austsuscher, also gerade in der umgekehrten Reihenfolge, wie die einzelnen Fraktionen selbst und verursacht hierdurch eine schädliche Vermischung.
  • Eine schädliche Vermischung tritt auch in den letzten Fraktionen der einzulagernden Lösungen der Reaktionszone auf. Diese sind hauptsächlich aus der frisch zugegebenen Lösungsmenge entstanden, die mit voller Konzentration aufgegeben wird. Kleinere Mengen aus der hinteren verdrängungzone werden dabei der Reationzone beigemischt. Demzufolge werden die austretenden letzten Feaktionone zunehmend verdünnt und ihr spezifisches Gewicht zunehmend kleiner. Die letzten Fraktionen der Iteaktions"one, die nun wieder eingelaget werden müssen, sind al30 zunehmend spezifisch leichter als die unmittelbar voragehenden. Im nächsten Gang folgen aber auf diese solche Fraktionen, deren Konzentration wieder der frisch zugegebenen Lösung entsprcht, die somit spezifisch schwerer sind. Sie vermischen sich demzufolge während der Aufgabe mit den spezifisch leichteren Fraktionen.
  • Diese slcädliche Vermischung wiederholt sich bei jedem Durchgang von neuem und pflanzt sich somit in die gesamte Reaktionszone fort. Praktisch bedoutet dies eine erhebliche Verlängerung der Reaktionszone.
  • Die Misch- und Reaktionszonen werden noch weiter dadurch verlängert, daß oberhalb und unterhalb des Austauscherbettes tote Räume vorgesehen werden müssen, um die in relativ engen Leitungen und mit großer Geschwindigiet ankommenden Flüssigkeiten suf den großen Querschnitt der Austauscherfüllung zu verteilen. Ebenso müssen die aus dem Austauscherbett heraustretenden Flüssigkeiten wieder in eine relstiv enge Rohrleitung zusammengeführt werden. In den schädlichen Raumen erfolgt nun ebenfalls eine Vermischung, die bei den bekannten Konstruktionen völlig unkontrolliert in Kauf genommen werden muß. Es gelingt auch nicht, die ankommende Flüssigkeit vollkommen gleichmäßig auf das Austauscherbett zu verteilen und durchzuleiten, so daß Teile der Flüssigkeit während der Aufgabe voreilen oder zurückbleiben, wobei die Verdrängung bzv. Reaktin noch ungünstiger wird.
  • Die Verlängerung sowohl der Misch- als auch der Reaktionszone beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit der Ionenaustauschverfahren. Die Lösungen werden verdünnter, der Wasserverbrauch erhöht sich, die Nutzleistung wird kleiner und derrVerbrauch an Regeneriermitteln wird größer.
  • Die rrfinlung hat sich die Aufgebe gestellt, die Mischzone und die Reaktionszone zu verkleinern und eine ungeregelte Vermischung und ein längeres Verweilen von Flüssigektisreten in den schädlichen Räumen dzo Austauchers zu verhin'ern. Ferner sollen die austretenden Fraktionen so eingelagert weden, dax deren Zusmaernstung bei der Wiedraufabe auf das ustauscherbett eine optinale Wrikung verrusaht, Zur Lösung dieser Aufgabe geht das Verfahren nach der Erfindung zum Durch führen der beim Ionenaustausch in einem Austauschgefäß erforderlichen Verfahrensachritte des Verdrängens von Wasser durch die Lösung, des Ionenaustausches und der Verdrängung der Lösung durch Wasser einersties und der chemischen Reaktion des Ionenaustauschers andererseits, davon aus, daß die Abläufe in mehrere Fraktionen unterteilt und ein Teil der Fraktionen getrennt gelagert und im nächsten Zyklus wieder nacheinander über die Austauscher geleitet werden. Bei einem derartigen Verfahren sieht die Erfindung vor, daß die drei Verfahrensschritte getrennt durchgeführt werden in der Weise, daß die Verdrängung des Wassers durch eine Lösung mit zunehmender Konzentration an solchen Ionen erfolgt, die mit der Austauscherbeladung praktisch identisch sind, die Verdrängung der Lösung nach beendetem Ionenaustausch mit einer Lösung bis auf Wull abnehmender Konzentration rfolgt, deren Ionen praktisch identisch mit der inzwischen veränderten aus tauscherbeladung sind, so daß die chemische Reaktion beim lonenaustausch in einer Lösung beinahe gleichbleibender und der zugegebenen Lösung nahezu entsprechender Gesamtkonzentration erfolgt, und daß die gegebenenfalls vor der Einlagerung homogenisierten Fraktionen während der Aufgabe auf das Austauscherbett mit der oberhalb desselben befindlichen Flüssigkeitsschicht geringer Böhe vermischt werden.
  • Eine weitere Vervollkommnung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß auch die durch den unterhalb des Austaucherbettes befindlichen Totraum durchfließende Flüssigkeit im Totraum ständig druchmisch wird.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, die Homogeniserung der getrennt einzulagernden Fraktionen außerhalb des Austauschergefäßae vorzunehmen. Hierdurch werden diegjeigen Fraktionen, innerhalb welcher eine derartige Schichtung zufolge unterschiedlichen spezifischen Gewichtes auftritt, wodurch eine schädliche Vermischung veruracht wird, vor oder während der Einglagerung homogenisiert.
  • Um die Druchmischung der aus dem Austauscherbett auatretanden Flüssigkeit innerhalb des Totraum sicherzustllen, wird nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrene der in den unteren Totraum eintertende Flüsigkeitsstrom aufwärts gerichtet.
  • Während der Durchführung des Ionenauterhens verändert sich das Volumen des Austauscherbettes, das nach der Rückepülung mit Wasser das größte Volumen und am Ende der Verdrängung des Wassers das kleinste Volumen besitzt. buoh kann durch die Umaldung der Austaucherfüllung eine weitere Volumensäderung eintreten. Um zu erreichen, daß das Volumen der sieh oberhalb des Austauscherbettes befindlichen Flüssigkeit unverändert und somit die durch Rühren erfolge Mischung gleich bleibt, schlägt du Verfahren nach der Erfindung weiterhin vor, daß der Spiegel der oberhalb des Austauschrbttes befindlichen Flüssigkeitsschicht und der sich darin bewegende Rührer entsprechend dem teigen bzw. Fallen des Austauscherbettee gehoben bzw. gesenkt wird.
  • Besondere Aufmerksamkeit muß zur Druchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Ausbildung des Einlagernggefäßes für die einzelnen Fraktionen gewidmet werden. Es müssen die einzelnen Fraktionen einerseits scharf voneinander getrennt gelagert werden, jedoch andererseits ohne Unterbrechung und in derseltbe Reihenfolge nie die Einlgerung geschah, abgeführt werden. Ein Einlagerungsgefäß, das hierfür besonders geeignet ist, besteht nach der Erfindung darin, daß das Gefäß zur Aufnahme der einzelnen Fraktionen in mehrere Abteile unterteilt ist, die an je eine gemeinsame absperrbare Zuführungs- und Abführugseltung angeschlossen sind, wobei die einzelnen Abteile durch Luftabläses verbunden sind, die nacheinander durch Eine aufsteigende Flüssigekti verschlossen werden. lurch Luftabläss. wird erreicht, daß sowohl bei der Füllung als auch bei der Entleerung des Lagergefäßes die Reihenfolge der einzelnen abzulasende Fraktionen unverändert bleibt.
  • Die Lagergefäße müssen oft eine große Anzahl von Fraktionen aufnehmen und haben deshalb große Aubmesungen, Schon in der einfachsten Ausführung müssen davon zwei Gefäße verwendet werden, die abwechselnd entleert bzw. gefüllt werden. Durch eine Verbeserung nach der Erfindung werden die Gefäße unterteilt, s.B. in drei oder vier mehrere Abteile enthaltende Gruppen, die unachhängig voeinader beschickt und entleert werden können. Von diesen wird mit den eingelageten Fraktionen mindestens eine Gruppe leergelassen. Bei dem nächsten Zyklus wird die ausfließende Flüssigkeit in die leere Gruppe gefüllt; inzsichen ist die erste Gruppe entleert und dient dann alszweite zu füllende Gruppe. So kann man anstatt zweier jeweils die gans. Menge der Fraktionen aufnehmender Gefäße mehrere kleinere Gruppen verwenden, deren Volumen ingesamt nur um einen Bruchteil größer ist, als ein einziges Gefäß.
  • Diese Gruppein können räunlich in eine Einheit zusammengebaut werden.
  • Die Erfindung und weitere Einzelheiten derselben werden in der Zeichnung an ausführungsbeispeilen dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 eins schematiches Darstellung einer nach dem erfindungsgmeäßen Verfahren arbeitenden Anlage, Fig. 2 ein Ionenaus tauschergefäß im lotrechten Längsschnitt, Fig. 3 und 4 Austrittsdüsen im Austaucherboden in vergrößertem Maßstab, Fig. 5 ein Lagerungsgefäß für die einzelnen-Fraktionen, Fig. 6 ein Lagerungsgefäß für die einzelnen Fraktionen in anderer Ausführung.
  • Die Ionenaustauscher-Anlage nach Fig. 1 besteht aus dem Xeßgefäß A für das abzuleitende Wasser, dem Meßgefäß B für die Butzlöeung bzw. für die verbrauchte Regenerierlösung, den jeweils wechselweise einzusetzenden, als Einlagerungsgefäß für die einzelnen Fraktionen ausgebildeten Kolonnen Cl, C2; D1, D2 und EI, E2, dem Meßgefäß F für die zu behandelnde Lösung bzw. für die Regenerierlösung, dem Meßgefäß G für das ausfzubedne Wasser, dem Ionenaustauschgfäß H, dem Homogenisiergefäß J und der Pumpe K.
  • Die Kolonnen und Gefäße Cl - G sind unter Zwischenschaltung von Ventilen L an eine zum Austauschergefäß H führende Leitung M mit zwischengeschalteter Pumpe 0 angeschlossen. Die Rohrleitung P kann die aus dem Austauachergefäß austretende Flüssigkeiten wahlweise mittels der Ventile Q in die Gefäße bzw. Kolonnen A - E leiten. Der Zufluß zur Pumpe K kann entweder unter Umgehung des Homogenisiergefäßes unmittelbar erfolgen, wobei die Ventile R1 und R2 in den Verbindungsleitungen P1 und R2 zum Homogenisiergefäß J geschlossen und das Ventil R3 zur Pumpe K geöffnet ist. Bei Einschaltung des Homogenisiergefäßes J ist das Ventil R3 geschlossen und die Ventile Rl und R2 geöffnet.
  • Die Anlage wird folgendermaßen betrieben: Das Ionenaustauscherbett im Austauschergefäß H ist mit Wasser gefüllt. Das Wasser wird durch den Inhalt der Kolonne C1 verdrängt, in welcher Fraktionen von zunehmender Konzentration einer Lösung sich befinden, deren Ionen X mit den Ionen des Austauschers identisch sind. Die ersten Teile der aus dem Gefäß H ausfließenden Flüssigkeit, Wasser mit Spuren der Ionen X (als Salz), werden mittels der Pumpe K dem Xeßgefäß A zugeführt und nach Abmessen der gewünschten Menge als Abwasser entfernt. Die nachfolgenden Fraktionen werden, gegebenenfalls für sich homogenisiert, voneinander getrennt in die Kolonne C2 gefüllt. Sind alle Fraktionen der Kolonne C1 durch das Austauscherbett geführt und ist die Kolonne C1 leer, so wird an das Austauschergefäß H die Kolonne D1 angeschlossen, in der sich eine ebenfalls in Fraktionen unterteilte Lösung befindet, die die Ionen X und Y in unterschiedlichem Verhältnis enthält, wobei die ersten Fraktionen reich an X-Ionen und die letzten reich an Y-Ionen sind. Die Gesamtkozentration der Lösung an X und Y-Ionen ist praktisch konstant. Ist die Kolonne C2 mit der ausfließenden Lösung gefüllt, wird das Produkt des Ionenaustausches als eine Lösung, die vorwiegend aus X-Ionen besteht und deren Konzentration annähernd der der Lösung in D1 entspricht, in das Meßgefaß B abgezogen und als Endprodukt aus der Anlage entfernt.
  • Nun beginnt die Füllung der Kolonne 1)2. Ist die Flüssigkeit aus D1 aufgebraucht, eo wird aus der Ausgangslösung, die nur Y-Ionen enthält, mit Hilfe des MeßgefäßesF die erforeerlche Menge zugeeben und die Kolonne D2 weiter gefüllt. Die letzten Fraktionen, die in D2 eingefüllt werden sollen, werden im Homogenisiergefäß J miteinander vermischt, um die Differenzen im spezifischen Gewicht auszugleichen.
  • Dann wird die Kolonne E1 an das Austauschergefäß angeschlossen, in welcher Fraktionen einer Lösung, die auspraktisch reinen Y-Ionen mit abnehmender Konzentration bestehen, aufbewahrt sind. flach Füllen der Kolonne D2 wird mit der Füllung der Kolonne E2 begonnen. Ist die Flüssigkeit aus der Kolonne El veiraucht, so wird aus G eine abgemessene Menge frisches Wasser auf das Austauschergefäß 11 gegeben, bis auch die Kolonne E2 gefüllt ist.
  • Hiernach enthält das Austauscherbett praktisch reines Wasser mit Spuren von Y-Ionen. Es erfolgt dann die übliche Rückspülung mit reinem Wasser, wobei die Y-Ionen entfernt werden. Ist die Rückspülung beendet, so erfolgt die Beladung des Austauschers mit X-Ionen.
  • Dies kann, wenn es sich zum Beispiel um Wasser handelt, in üblicher Weise erfolgen; es kann jedoch auch in der vorbeschriebenen Weise entsprechend gearbeitet werden. Die lseladung wird auch hier durch Rückspülung beendet, so daß das Austauscherbett wieder in den Anfangszustand gelangt. Das beaohriebene Verfahren wiederholt sich mit dem Unterschied, daß Jetzt die Kolonnen mit dem Index 2 entleert und die mit dem Index 1 gefüllt werden.
  • Beispaeil In der Laboratoriumsausführung der Reaktion: KCl + NH4R = NH4Cl + KR Lösung Lösug wo R einen Katioeaustaucher bedeutet, wruden folgends ergebisse erzielt Es wurde sin Austauscher mit einem Volumen von 1500 ml verwendet, der eine Gesmitkapzität für den Austausch von 3500 mval besß, Die Fraktionen der Kolonne C umfaßten 800 ml einer NH4Cl-Lösung von 0,25 bis 3,6 M Konz., die der Kolonnen D und s 200 ml Lösungen. In D befand sich eine Lösung von 3.8 N, in E eine solche von 3,8 W bis 0,2 J KCl. Die Kolonnen C waren in 6, die von D in 48 und die von E in 20 Fraktionen unterteilt. Aus dem Neßgefäß A wurden 750 ml Wasser mit 23 mval NH4Cl ahgezogen. Abzug aus dem MeKgefäk B betrug 1000 ml 3,5 N Chlorid, das 3,43 an NH4Cl war.
  • Während der Rückspülung wurden 25 mval KCl aus dem Austauscher weggespült.
  • Die Gesamtzugabe an KC1 aus dem Vorrat betrug 875 ml KCl-Lösung mit tnem Gehalt von 3460 mval KCl. Der Austausch von rund 3450 mval NH4-Ioen gegen K bedeutet eine Ausnutzung der Kapazität des Austauschers von 98,5 %.
  • Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist das Ionen-Austauschergefäß nach Fig. 2 besonders geeignet. Der Gefäßköper 1 ist oben durch einen nach außen gewölbten abhabre Boden la und unten durch einen in der gleichen Weise gewölbten und abnehmbaren Boden 1b geschlossen.
  • Im unteren Teil des Geäßkörpers 1 ist ein gelochter Boden 2 eingesetzt, auf dem das Austauscherbett 5 ruht, Letzteres füllt das Gefäß nur zu einen Teil, so daß oberhalb des Austauscherbattes 3 ein toter Raum 4 gebildet wird.
  • Dicht oberhalb des Austauscherbettes 3 ist ein Rührer 5 angeordnet, der mit bekannten Mitteln an einer durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung angetriebenen, höhenverstellbaren Welle 6 hängt. Mittels dar Leitung 7 wird einer Ringleitung 8 die auf das Austauscherbett aufzugebge Flüssigkeit zugeführt, die mittels in der Ringleitung 8 vorgesehener Düsen möglichst gelchmäßig- über den Gefäßquerschnitt verteilt wird. £s wird ao viel Flüssigkeit zugeführt, daß sich ständig oberhalb der Austauscherfüllung eine Flüssigkeitschidt befinet, die mittels des Rührers 5 in ständiger Besegung gehalten wird, so daß sich die Flüssigkeitsteilchen ständig vermischen.
  • Unterhalb des durchlochten Bodens 2 ist ebenfalls ein Rührer 9 angeordnet, der die aus dem Boden 2 austretende Flüssigkeit vermischt, bevor sie in die zum Abzug der Fldssigkeit dienende Ringleitung 10 eintritt und von dieser der Abzugsleitung P zugeführt wird.
  • Um stets oberhalb des Austauscherbettes 3 einen Flüssigkeitsstand zu erhalten, tastet ein Taster 11 die Oberfläche des Austauscherbettes 3 ab.
  • Der Taster steht Lit einem Hebelgestänge 12, 13 in Verbindung, das in nicht dargestellter Weise die iföhenlage des Rührers 5 und des Flüssigkeitsspiegels oberhalb des Austauscherbettes regelt. Das Abtasten kann mechanisch, optisch oder elektrisch in an sich bekannter Weise erfolgen. Ebenso kann der von Taster gegebene Impuls auf die gleiche bekannte Art auf die Rührwelle übertragen werden. Es werden also der Rührer und der Flüssigkeitsspiegel stets in einem gewählten Abstand von der Oberfläche des Austauscherbettes gehalten.
  • Der durchlochte Boden 2 kann statt der Löcher mehrere über die Fläche verteilte Düsen nach Fig.3 aufweisen. Durch den in der Austauscherfüllung liegenden Düsenteil 14 zylindrischen Querschnitts tritt die austretende Flüssigkeit durch die Schlitze 15 in das in den Boden 2 eingeschraubte Rohr 16, das unten eine offene Kapsel 17 tritt. Diese Kapsel bevirkt, daß der Flüssigkeitsstrom eine 180 0-Wendung ausführt, bevor sie in den Raum unterhalb des Siebbodens 2 eintritt, um dort von dem Rührer 9 homogenisiert zu werden.
  • Bei der Ausbildung der Düse nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß mit der Kapsel 17a ein Verlängerungsstück 17b verbunden ist, das auf das Ende des Rohres 16 aufgeschraubt ist. Durch Begrenzugsstücke 17c wird einerseits die Düse 14 fest mit dem Boden 2 verbunden, andererseits aber durch das verlangerungsstück 17b ein stete gleichmäßiger Durchtrittsquerschnitt für die Flüssigkeit gewährleistet.
  • Bei dem halbautomatisch arbeitenden Ausführungsbeispiel der Stapelkolonnen Cl bis E2 nach Fig. 5 ist das efaß 18 durch Böden 19 in mehrere übereinanderliegende Abteile 1, 2, 3, 4, 5 usw. unterteilt. Die Leitung P besitzt hinter dem Absperrventil Q Abzweigleitungen 20 zum Füllen der Abteile 1-5 in die jeweils ein Abscnlußventil 21 eingebaut ist und in das Abteil durch eine Öffnung 23 eingeführt wird, die mit der Außenluft in Verbindung steht. im Bereich der Cffnung 22 ist der Boden 19 hochgezogen, so daß Platz für die Unterbringung eines Schwimmers 23 vornanden ist, der über einen Hebelarm 24 mit dem Ventil 21 in Verbindung steht und das Ventil 21 entweder unmittelbur oder lurch einen elektrischen Schaltmechanimus öffnet bzw. schießt. die Entleerungsletiung M besitzt hinter dem tbsperrventil I, ebenfalls für jedes Abteil einen Ab zweig 25, der in eine Vertiefung 26 des Bodens 19 mündet, Bis auf die Leitung 25 für die Entleerung des Abteils 1 ist in jede Abteilung 25 ein Ventil 27 eingebaut, Ferner geht von dem Boden einer jeden Vertiefung 26 eine Führungsetange 28 nach oben, auf der ein Schwimmer 29 gleitend gelagert ist und in der tiefsten Stellung einen elektriechen Kontakt 30 betätigt, der über eine Stromleitung 31 das Ventil 26 des nächstfolgenden Abteils, z.B.2, öffnet.
  • Wenn die Kolonne gefüllt werden soll, haben sämtliche Schwimmer 23 die zugeordneten Ventile 21 geöffnet. Nach Öffnen des Ventils Q in der Leitung P fließt die Flüssigkeit zunächst in das Abteil 1. Sobald dieses gefüllt ist, schließt der Schwimmer 23 das zugehörige Ventil 21 und die Flüssigkeit füllt nunmehr das darüberliegende Abteil 2, bis auch dieses gefüllt ist und der Schwimmer das zugehörige Ventil 21 geschlossen hat. Auf die gleiche weise erden die weiteren Ab teile gefüllt.
  • Zum Entleeren der gefüllten Kolonne wird das Ventil L der Leitung M öffnet. Es lauft somit das Abteil 1 leer, bis der schwimmer 29 des Abteils 1 bis in die Vertiefung 26 abgesunken ist. In dieser Stellung betätigt er den kontakt 3, woderuch das Ventil 27 des Abteils 2 geöffnet wird. nachdem auch dieses entleert iat, wird auf die gleiche Weise das Ventil 27 des Abteils 3 geöffnet usw.
  • Mit der Stapelkolonne nach Fig. 5 wird erreicht, daß die in den Abteilen 1-5 ... nacheinander eingeagerten Frakttionen in der gleichen Reihenfolge wieder entleert werden, ohne daß sich die einzelnen fraktionen unerinander vermischen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel einer Stapelkolonne nach Fig. 6 ist das Gefaß 18 ebenfalls durch Böden 19 in mehrere übereinanderliegden Abteile 1-5 ... unterteilt. Die am obersten Ende mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Leitung P besitzt ebenfalls hinter dem Absperrventil Q Abzweig leitungen 20 und 2Ob, die in einen durch Hochziehen des Bodens gebildeten Raum 22a des betreffenden Abteils ohne Zwischenschaltung eines Ventils einmünden. Die in das unterste Abteil 1 einmündende Leitung 20a iet vorteilhaft abfallend zum Raum 22a geführt, während die darüber befindlichen Leitungen 20b eine nach unten geführte Schleife als Wasserverschluß vor ihrem Einmünden in den Raun 22a aufweisen, so daß ein Entweichen der im Raum 22a unter Pressung stehenden Luft verhindert wird. Zur Abführung der Luft beim Einfüllen aus jeden Abteil dient ein Entlüftugsrohr 32, das mit seinem unteren Ende um ein geringes Maß unter den Flüssigkeitsspiegel des gefüllten Abteile, z.B. 1, ragt. Es ist in das darüberliegende Abteil, z.H. 2, gefiihrt und ist im Raum 22a U-förmig umgebogen, so daß das nach unten abgebogene Ende um ein größeres Xaß unter den Flüssigkeitaspiegel des Abteile 2 reicht, um auch dadurch einen Wasserverschluß zu bilden und beim Entleeren des darunterliegenden Abfeils das Üherströmen von Luft in das darüberliegende Abteil zu verhindern. Im Raum 22a des obersten Abteile, z.B. 5, mändet das Rhor 33 mit eingebautem Ventil 34, das mit der kußenlaft in Verbindung steht.
  • Um die Entleerung in der gleichen Reihenfolge automatisch bewirken zu können, ist zunächst das Abteil 1 durch das Rohr 35 mit dem nächsthöheren abteil 2 verbunden. Die Enden jeden Rohres 35 ragen einerseits in die Vertiefung 26 des unteren Abteils und andererseits in en Raum 22a des oberen Abteile. Die Rohre 35 dienen bei der Entleerung zur Einführung der Luft aus dem entleerten unteren Abteil in dos darüberliegende Abteil. Jedes Abteil ist ferner durch ein S-rbrmigea Abfüllrohr 36 mit der Entleerungsleitung M verbunden, das jeweils an die Vertiefung 26 in der Nähe des Bodens angeschlossen ist. Alle Rochrchliefen sind zunächst nach unten bis unterhalb des Bodens 19 des untersten Abteils 1 geführt. Die obere Umkschrschleife liegt niedriger als das untere Ende des Buftablführungsrochres 32. Das Abfüllrohr 36 mündet an einer Stelle 36a in die Entleerungsleitung M, die tiefer liegt als der Anschluß in der Vertiefung 26. Das obere Ende der Entleerungsleitung M ist luftdicht geschlossen.
  • Die Wirkungsweise ist wie folgt Die in den einzelnen Abteilen befindliche Luft wird jeweils über die Entlüftungrohre 32 abgeführt und entweicht durch das Entlüttungarohr 33 des obersten Abteils. Gleichzeitig mit dem ,Eullen der Abteile steigt die eingefüllte Flüssigkeit in den Rohren 35 hoch. Ferner werden die Doppelschleifen des Abfüllrohres 36 von unten nach oben nacheinander gefüllt, und die in der Leitung X enthaltene Luft kann nicht entweichen, weil die als Wasserverschluß wirkende untere Schleife der Abfüllrohre 36 dies verhindert. Durch die in dem Rohr Y befindliche Luft wird verhindert, daß Flüssigkeit von einem Abteil in das andere fließt.
  • Zum Entleeren der Abteile 1-5 ... ist lediglich erforderlich, das Ventil L der Entleerungaleitung Y zu öffnen. Da das Abteil 1 über die Leitung 20a mit der Atmosphäre in Verbindung steht, während alle übrigen Abteile durch die Wasserverschlüsse 20b von der sttmosphäre abgeschlossen sind, kann sich zunächst nur das Abteil 1 entleeren, wobei die Rohrschleife 36 eine Heberwirkung ausübt. Erst in dem Augenblick, wo das untere Ende der Rohrleitung 35 mit dem Luftraum des entleerten Abteils 1 in Verbindung kommt, kann sioh das nächstfolgende Abteil, z.B. 2, entleeren, weil erst dann die Verbindung des Abteile mit der Atmosphäre hergestellt ist Bei beendeter Entleerung aller Abteile verbleibt in den Wasserveschlüssen 20b und 36 stete genügend Flüssigkeit, um den Luftabschluß zu gewährleisten.
  • Die Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden. So kann beispielsseise die Anlage nach Fig.l mit mehreren Ionenaustauschergefäßen H zusammenarbeiten, die nacheinander die einzelnen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrenspanges durchlaufen, eo daß für alle Austauschergefäße nur eine einzige Anlage erforderlich ist. Ferner ist es möglich, daß die einzelnen Abteile der Stapelkolonnen zur Aufnahme der Fraktionen auch nebeneinander angeordnet sein können, wobei nur die Zum und Abführleitungen für die einzelnen Abteile übereinander angeordnet sind. Dadurch kann man den Fülldiruck für die gesamte Kolonne niedriger halten. Ferner ist es möglich, für jedes Abteil der Kolonnen C1 und C2 eine Homogenisiervorrichtung vorzusehen, wie es auch nöglich ist, die letzten in D1 und D2 einzulagernden Fraktionen in der Kolonne selbst miteinander zu vermischen. Dieses Abteil enthält dann mehrere miteinander zu vermischende Fraktionen.

Claims (18)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Durchführen der beim Ionenaustausch in einem lonenaustauschgefäß erforderlichen Verfahrensschritte des Verdrängens von Wasser durch die Lösung, des Ionenaustausches und der Verdrängung der Lösung durch Wasser, wobei die Abläufe in mehrere Fraktionen unterteilt und ein Teil der Fraktionen getrennt gelagert und im nächsten Zyklus wieder nacheinander über die Austauscher geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Verfahrensschritte getrennt durchgeführt werden in der Weise, daß die Verdrängung des Wassers durch eine Lösung mit zunehmender Konzentration an solchen Ionen erfolgt, die mit der Austauscherbeldadung praktisch identisch sind, die Verdrängung der Lösung nach beendetem lonenaustausch mit einer Lösung bis auf Null abnehmender Konzentration erfolgt, deren Ionen praktisch identisch mit der inzwischen veränderten Austauscherbeladung sind, eo daß die chemische Reaktion beim Ionenaustausch in einer Lösung beinahe gleichbleibender und der zugegebenenLbsung nahezu entsprechender Gesamtkonzentration erfolgt, und daß die gegebenenfalls vor der Einlagerung homogenisierten Fraktionen während der Aufgabe auf das Austanscherbett mit der oberhalb desselben befindlichen Plüssigkeitvschicht, vorteilhaft geringer Höhe, vermischt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die durch den unterhalb des Austauscherbettes befindlichen Totraum durchfließende Flüssigkeit im-Totraum ständig durchmischt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung der getrennt einzulagernden Fraktionen außerhalb des Austauschergefäßes vorgenommen wird.
  4. 4. Verfahren nacu Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in &en unteren Totraum eintretende Flüssigkeitstrom aufwärts gerichtet ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel der oberhalb des Austauscherbettes befindlichen Fläsigkeitsschicht und der sich darin bewegende Rührer entsprechend dem teigen bzw. Fallen des Austauscherbettes gehoben bzw. gesenkt wird.
  6. 6. Anlage zur Durohführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch Meßgefäße (A B) zum Abzug und (F G) zur Zuführung der verschiodenen Flüssigkeiten, paarweise angeordnete, in Abteile für die einzulagernden Fraktionen unterteilte Stapelkolonnen (C1-E1), Je einer für die Gefäße geieinsamen, zum IOnenaustauschergefäß führenden Zu- bzw. Abführungsleitung mit eingebauten, abwechselnd nacheinander zu betätigenden Ventilen (Q. t).
  7. 7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere nebeneinander in Phasenverschiebung arbeitende Ionenaustauschergefäße (H) an eine gemeinsame Anlage angeschlossen sind.
  8. 8. nlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auatauscnergefäß (H) und den Statpegefäßen (C1 - E2) ein Homogenisiergefäß (J) eingeschaltet ist.
  9. 9. Anlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Rohrleitungsschaltung (R1, Pl; R2, P2g R3) zur Ausschaltung des Homogenisergefäßen (J)
  10. 10. Einrichtung zur Druchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen dicht oberhalb der Austauscherfüllung (3) heb-und senkbar angeordneten Rührer (5).
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen die Oberfläche des Austauscherbottes abtastenden Fühler (11) zur Regelung der Höhenlage der oberhalb des Austauscherbettes befindlichen Flüssigkeitsschicht und der Höhenlage des Rührers (5).
  12. 12. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unterhalb der Austauecherfüllung befindlichen Totraum des Austsuschergefäßes ein Rührer (9) angeordnet ist.
  13. 13, Einrichtung zur Auführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines niedrigen Flüssigkeitsstandes im Totraum unterhalb des Düsenbodens ein Nivoaufühler einen Druckregler für die Luft im Totraum beeinflußt.
  14. 14. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Austauscherboden (2) Düsen (14) eingesetzt sind, die oberhalb des Austauscherbodens (2) in bekannter Weise Durchtrittsöffnungen (15) nur für die Flüssigkeit aufweisen und unterhalb des Austauscherbodens (2) ein Rohr (16) besitzen, dessen Austrittsöffnungen allseitig mit Abstand von einer Kappe (17) umgeben ist.
  15. 15. Einrichtung nach aspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die rappe (17) eine auf das Rohr (16) aufschraubbare Verlängerung besitzt, die von der Kapesl (17a) allseitig mit unveränderlichem Abstand umgeben ist, wobei die KaTsel (17a) Abstandshalter (17c) aufweist.
  16. 16. Einlagerungsgefäß für die einzelnen Fraktionen zur Druchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) zur Aufnahme der einzelnen Fraktionen in mehrere mit Luftauslässen (22) versehene Abteil. (1-5...) unterteilt ist, und von der für slle Abteile gemeinsamen Zum und Abführungsleitung (P bzw. X) absperrbare Zu- bzw. Abfünrleitungen zu den einzelnen.'lbteilen führen, deren Ventile (21 bzw. 27) durch Niveaufühler, vorzugsweise Schwimmer, nacheinander geöffnet bzw. geschlosaen werden.
  17. 17. Einlagerungsgefäß nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für den Füllvorgang als auch fitr den Entleerungsvorgang je eine Verbindungsleitung (32 bzw. 35) für die Luft von dem jeweils unteren Abteil (z.B.1) zu dem darüberliegenden Abteil (z.B.2) geführt ist.
  18. 18. Einalgerungefäß nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abteile (1-5...) nebeneinander und nur die Zum und Abführungsleitungen (20, 20a, 36) iibereinander angeordnet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0399809A1 (de) * 1989-05-26 1990-11-28 The Dow Chemical Company Verfahren zur Rückgewinnung eines Lösungsproduktes durch Verwendung von rückgeführten Flüssigkeiten mit einem gelagerten Konzentrierungsprofil
US8518359B2 (en) 2007-03-19 2013-08-27 Easymining Sweden Ab Phosphorus recovery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399809A1 (de) * 1989-05-26 1990-11-28 The Dow Chemical Company Verfahren zur Rückgewinnung eines Lösungsproduktes durch Verwendung von rückgeführten Flüssigkeiten mit einem gelagerten Konzentrierungsprofil
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