DE1442925C - Verfahren zum Fördern einer Schicht gleichmässig verteilter Feststoffteilchen unterschiedlicher Dichte aus einem ersten Behälter in einen zweiten Behälter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern nen, sind jedoch die , Kationenaustauscherharze

einer Schicht gleichmäßig verteilter Feststoffteilchen schwerer als die Anibnenaustauscherharze.· Es ist je-

unterschiedlicher Dichte aus einem ersten Behälter doch eine gleichmäßige Mischung der Harzteilchen

in einen zweiten Behälter, insbesondere zum Fördern im Mischbett erwünscht, da anderenfalls der Wir-

von regenerierten Anionen- und Kationenaus- 5 kungsgrad des Austauschers absinkt und das aus-

tauscherharzen in einen Mischbett-Ionenaustauscher, fließende Wasser einen erniedrigten pH-Wert auf-

bei dem in den ersten Behälter ein unter Überdruck weisen kann, wenn es zuletzt eine Schicht aus im

stehendes Flud eingeleitet und aus dem mit dem wesentlichen Kationenaustauscherharzen durch-

ersten Behälter in Strömungsverbindung stehenden strömt. Es ist daher ersichtlich, daß die Überführung

zweiten Behälter nach Ablagerung der mitgeführten io der Austauscherharze sowohl ohne Entmischung der

Feststoffteilchen im zweiten Behälter abgeleitet wird. Harze wie auch zur Vermeidung von Stillstandszeiten

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt. Da- schnell und auch ohne Verschleiß vor sich gehen soll,

bei ist das Flud entweder eine Flüssigkeit, wie z. B. da dieser sich infolge des häufigen Transports der

Wasser, oder ein Gas, wie z. B. Luft. Hierbei ergeben wegen ihrer Herstellungskosten immer wieder neu

sich jedoch Schwierigkeiten, ebenso wie im Falle einer 15 verwendeten Austauscherharze ins Gewicht fallen

mechanischen Förderung. Wird eine Flüssigkeit zur würde.

Förderung der Feststoffteilchen verwendet, .so be- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, steht infolge der unterschiedlichen Dichte der Fest- dem Transport der Feststoffteilchen unterschiedlicher Stoffteilchen die Tendenz zu einer Entmischung, die Dichte so durchzuführen, daß bei einer schnellen, im allgemeinen unerwünscht ist. Man kann zwar einer 20 schonenden und vollständigen Überführung der Fest-Entmischung in der Förderleitung zwischen beiden stoff teilchen auch einer Entmischung der Teilchen Behältern dadurch entgegenwirken, daß mit einer entgegengearbeitet wird.

hohen Strömungsgeschwindigkeit und einer turbulen- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von ten Strömung gearbeitet wird, so daß die spezifisch dem eingangs genannten Verfahren aus und ist daschwereren Feststoffteilchen keine Gelegenheit haben, 25 durch gekennzeichnet, daß zur Beibehaltung der sich in der Förderleitung abzusetzen. In diesem Falle gleichmäßigen Verteilung der Feststoffteilchen wähmüssen die Feststoffteilchen jedoch mit einer großen rend ihrer Förderung und Ablagerung die Feststoff-Flüssigkeitsmenge gefördert werden, so daß diese teilchenschicht bei voneinander abgesperrten Benicht sofort aus dem zweiten Behälter abgeleitet wer- hältern durch Einleiten von Flüssigkeit in den ersten den kann. Infolge "der Flüssigkeitsansammlung im 30 Behälter aufgeschwemmt wird, wobei zugleich Gas zweiten Behälter entmischen sich die Teilchen dann durch die Aufschwemmung eingeblasen wird, und dort und setzen sich mehr oder weniger schichtweise daß nach Erreichen eines Gasförderdrucks im ersten entsprechend ihrem spezifischen Gewicht ab. Behälter die Strömungsverbindung zwischen den Be-

Demgegenüber hat eine pneumatische Förderung hältern geöffnet und weiterhin Druckgas zur Förde-

der Feststoffteilchen insbesondere den Nachteil, daß 35 rung der Aufschwemmung zugeführt wird, während

eine vollständige Entleerung des ersten Behälters die Flüssigkeit an der Unterseite des zweiten Behäl-

nicht erreicht wird. Sobald das Gas sich einen Strö- ters ohne wesentliche Verweilzeit im zweiten Behälter

mungsweg durch die Feststoffteilchen zum Behälter- abgezogen und das Druckgas aus dem zweiten Be-

auslaß gebahnt hat, werden die seitlich dieses Strö- hälter abgeblasen wird.

mungsweges liegenden Feststoffteilchen nicht mehr 40 Bei diesem Verfahren wird somit zunächst die

erfaßt und überführt. Außerdem ergibt sich bei der Feststoffteilchenschicht mittels Flüssigkeit aufge-

pneumatischen Förderung ein erheblicher Verschleiß schwemmt und dadurch fluidisiert. Das sichert eine

bzw. Abrieb der Feststoffteilchen. vollständige Behälterentleerung und einen schonen-

Auch eine mechanische Förderung der Feststoff- den Transport der Teilchen. Zur Aufschwemmung

teilchen vom ersten Behälter in den zweiten Behälter 45 ist nur eine vergleichsweise geringe Flüssigkeitsmenge

führt zu Abrieb und Zerkleinerung der Feststoffteil- , notwendig, die sich sofort bzw. ohne wesentliche Ver-

chen. Außerdem ist die zur Überführung der Fest- weilzeit im zweiten Behälter ableiten läßt. Dabei wird

stoffteilchen erforderliche Zeit länger als bei einer die eigentliche Überführung der Feststoffteilchen

hydraulischen oder pneumatischen Förderung, und durch das Gas erreicht, das die Aufschwemmung nach

eine mechanische Fördervorrichtung ist teuer und 50 Erreichen des Förderdrucks innerhalb kürzester Zeit

kann auch zu Betriebsstörungen Anlaß geben. vom ersten in den zweiten Behälter drückt. Dabei

Die vorgenannten Nachteile hydraulischer, pneu- ergibt sich eine besonders einfache, ventilgesteuerte

matischer und mechanischer Überführung von Fest- Anlage, mit der sich das Verfahren durchführen läßt,

stoffteilchen zeigen sich beispielsweise deutlich bei Aus der deutschen Patentschrift 296 864 ist es

einem Mischbett-Ionenaustauscher, bei dem die Aus- 55 zwar bereits bekannt, Schlamm mittels Preßluft zu

tauscherharze außerhalb des Mischbetts regeneriert fördern, während es aus der britischen Patentschrift

werden. Eine solche Regenerierung außerhalb des 136 583 bereits bekannt ist, mit einer Flüssigkeit

Mischbetts mit einem entsprechenden Transport der durchsetzte Teilchen mittels Druckluft zu transpor-

feinkörnigen Austauscherharze ist einer Regenerie- tieren. Eine Aufbereitung von Feststoffteilchen durch

rung innerhalb des Mischbett-Ionenaustauschers im 60 Einleiten von Flüssigkeit und Gas vor der Förderung

allgemeinen vorzuziehen, weil dann mit zwei Chargen mittels Druckluft ist jedoch nicht vorbekannt. Außer-

von Ionenaustauscherharzen gearbeitet werden kann dem handelt es sich nicht um Teilchen unterschied-

und der Mischbett-Ionenaustauscher, abgesehen von licher Dichte, so daß auch das Problem der Ent-

der kurzzeitigen Unterbrechung zur Entnahme der mischung gar nicht auftritt.

verbrauchten Harze und Einleitung der regenerierten 65 Bei einer zweckmäßigen Durchführung des Ver-

Harze, ununterbrochen in Betrieb bleiben kann. Bei fahrens werden die Flüssigkeit an der Unterseite und

den bekannten Mischbett-Ionenaustauschern, die das Druckgas zur Förderung der Aufschwemmung an

insbesondere der Entmineralisierung von Wasser die- der Oberseite des ersten Behälters eingeleitet. Es hat

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sich gezeigt, daß diese Maßnahmen der Lösung der schritt benötigt wird. Obgleich der Wasserdruck eben-

zugrunde liegenden Aufgabe förderlich sind. falls Anteil an der Förderkraft hat, besteht doch die

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Aufschwem- Hauptfunktion dieses Verfahrensschrittes darin, ein

mung an der Unterseite des ersten Behälters aus die- geeignetes Medium zu schaffen, um die tatsächliche

sem abgeführt und an der Oberseite des zweiten Be- 5 Bewegung der Harze durch die Förderleitungen zu

hälterr. in diesen eingeführt wird. Dadurch wird unterstützen. Infolge der Verwendung einer kleineren

gleichfalls einer Entmischung der Feststoffteilchen Wassermenge verringert sich die Gefahr, daß sich

entgegengewirkt. die Harze während der Förderung und besonders

In der Zeichnung ist in schematischer Weise ein auch nach der überführung in die Arbeitsvorrich-

Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß der Er- 10 tung absetzen und entmischen. Wenn die aus Harz,

findung dargestellt. Luft und Wasser bestehende Masse in die Arbeits-

Die Zeichnung zeigt eine Anlage zur Durchfüh- vorrichtung eintritt, so wird das Wasser rasch über rung des Verfahrens bei einem Mischbett-Ionenaus- das Ventil 106 abgeleitet. Durch Steuerung der Abtauscher, dem ein Regenerierungsbehälter und ein flußgeschwindigkeit über das Ventil 106 kann ein Speicherbehälter zugeordnet sind, so daß mit zwei !5 gleichmäßig gemischtes Bett erhalten werden, das frei lonenaustauscherharzchargen und im wesentlichen von überschüssigem Wasser ist. Kurz vor Beendigung ohne Unterbrechung des Betriebs des Mischbettaus- der Überführung wird das Ablaßventil 106 für kurze tauschers gearbeitet werden kann. Zeit geschlossen, um etwas Wasser zurückzuhalten,

Wenn die im Mischbett-Ionenaustauscher oder das beim Ausbilden eines ebenen Bettes dienlich ist.

Arbeitsvorrichtung A vorhandenen Harze erschöpft ao Nach der Überführung des Harzes zur Arbeitsvor-

sind, werden sie entfernt und hydraulisch von der richtung Λ wird das Harzbett gespült und dann zur

Arbeitsvorrichtung A, dem Vorratsbehälter C über Behandlung fertiggemacht.

die Leitung 10 zugeführt. Dazu werden Wasser- Während die Arbeitsvorrichtung A für weiteres zufuhrventile 101 und 102, Förderleitungsventile 103 Arbeiten vorbereitet wird, werden άι& erschöpfteq und 104 und das Lüftungsventil 120 geöffnet. Das 25 Harze vom Vorratsbehälter C zum Harzregeneriedurch die Ventile 101 und 102 eindringende Wasser rungsbehälter B gefördert. Wenn der Behälter B zudrückt das Harz aus der Arbeitsvorrichtung A über erst abgelassen wurde, sind das Ablaßventil 113 und das Ventil 103 und durch die Förderleitung 10 über das Lüftungsventil 114 offen. Die Förderung vom das Ventil 104 in den Vorratsbehälter C, wobei die Behälter C zum Behälter B geschieht durch Öffnen weggedrückte Luft vom Behälter C über das Ent- 30 des Lüftungsventils 114, der Förderleitungsventile lüftungsventil 120 entweicht. Im Behälter C vorhan- 104, 111 und der Wasserventile 115 und 116. Die denes Überschußwasser wird über ein Ablaßventil hydraulische Kraft des ankommenden Wassers bewegt 105 entfernt. /. dann die Harze vom Behälter C über das Ventil 10Ί

Nach vollständiger Überführung in den Vorrats- durch die Förderleitung 10, das Ventil 111 zum Be-

behälter C wird das ganze Wasser aus der Arbeits- 35 hälter B. ·

vorrichtung A durch öffnen des Ablaßventils 106 und Wenn die Harze dem Behälter B zugeführt sind,

des Lüftungsventils 107 entfernt. werden sie regeneriert. Die Regenerierung der Harze

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, das geschieht durch ein übliches normales Verfahren, wie regenerierte Harz von der Regenerierungsvorrich- es für gemischte Betten bekannt ist. Nach der Regenetungß der Arbeitsvorrichtung A zuzuführen. Es sei 40 rierung werden die Harze gemischt, gespült und in angenommen, daß vor diesem Verfahrensschritt das Vorrat gehalten, bis sie dann wieder zur Weitergabe ganze Harz regeneriert, gemischt und schließlich im an die Arbeitsvorrichtung A benötigt werden.
Regenerierungsbehälter gespült worden ist. Zuerst Der Grund, warum nur hydraulische Fördermittel wird das Wasserventil 108 und anschließend das Luft- beim Bewegen der Harze vom Behälter A zum Beventil 109 geöffnet. Diese Kombination von Luft und 45 halter C und vom Behälter C zum Behälter B verWasser dient dazu, die Harzmasse vor der Überfüh- wendet werden, besteht darin, daß die Entmischung rung zu fluidisieren. Nunmehr wird das Wasserventil der Harze in dem Tank keine besondere Rolle spielt. 108 geschlossen, jedoch das Luftventil 109 noch of fen- Soll dagegen die Förderung der Harze ohne Entgelassen, bis ein ausreichender Druck im Behälter mischung, beispielsweise bei der Förderung vom Bevorhanden ist, um die ganze, aus Harz, Wasser und 50 halter B zum Behälter A erfolgen, so werden hydro-Luft bestehende Masse weiterzubewegen. Förder- pneumatische Mittel verwendet. Hydropneumatische leitungsventile 111 und 112 werden dann geöffnet, Mittel sind bei diesem Verfahrensschritt nicht nur und ferner wird das Lüftungsventil 107 und das Ab- günstiger, weil die Harze während der Förderung laßventil 106 geöffnet. Zu gleicher Zeit wird das Luft- gemischt bleiben, sondern hauptsächlich, weil nur ventil 110 zusätzlich zum Luftventil 109 geöffnet, 55 minimale Wassermengen gebraucht werden, und diese und die Kräfte, die das in die Regenerierungsvorrich- eine leichte und rasche Entwässerungssteuerung ertungß eintretende Wasser ausübt, und der oberhalb lauben, die notwendig ist, um das Absetzen eines des Harzbettes erzeugte Luftdruck drücken die aus gleichmäßigen ebenen gemischten Bettes in der Ar-Harz, Luft und Wasser bestehende Masse durch das beitsvorrichtung A zu gewährleisten.
Ventil 111, durch die Förderleitungen 10 und 12, 60 Gegebenenfalls kann der, Vorratsbehälter B auch durch das Ventil 112 und in den Oberteil der Arbeits- entfallen/Anstatt dann das erschöpfte Harz dem Vorvorrichtung A. Die kombinierte Wirkung von Luft ratsbehälter und erst dann der Regenerierungsvorrich- und Wasser hält das Harz in einem gemischten Zu- tung B zuzuführen, kann dann das Harz direkt von stand während'der Förderung und reduziert die Rei- der Arbeitsvorrichtung A der Regenerierungsvorrich- bung der Teilchen an den Wänden der Förderleitun- 65 tung C zugeführt werden. In diesem Fall wäre jedoch gen. Es ergibt sich ferner, daß infolge der durch die die Stillstandszeit des Entmineralisierungssystems geDruckluft erzeugten bewegenden Kraft eine wesent- rade so groß, wie wenn die Regenerierung an Ort lieh kleinere Wassermenge für diesen Verfahrens- und Stelle vorgenommen würde, da eine neue Harz-

menge nicht sofort verfügbar wäre. Trotzdem würde ein solches aus zwei Vorrichtungen bestehendes System (einer Arbeitsvorrichtung und einer Regenerierungsvorrichtung) immer noch die übrigen Vorteile der gesonderten Regenerierung aufweisen.

Um die Erfindung weiter zu erläutern, wird im folgenden ein spezielles Beispiel des Verfahrens, wie es sich im tatsächlichen Betrieb ergibt, des näheren beschrieben werden. In einem Kraftwerk weist eine Kondcnsatentmineralisicrungsanlage eine Arbeitsvorricluung, eine Vorratsvorrichtung, eine Regenerierungsvorrichtung, Verbindungsleitungen, entsprechende Ventile und Vorratsvorrichtungen für Wasser, Druckluft und Regenerierungsmittel auf. Um die letzten Spuren von Unreinigkeiten aus einem Kondensatwasser zu entfernen, wird dieses dabei durch eine Behandlungszone oder einen Arbeitsbehälter durchgelcitet. Innerhalb des Arbeitsbehälters ist ein Mischbctt von Ionenaustauscherharzen vorhanden. Die Größe des Bettes beträgt ungefähr 4,25 m³. Das Kondensatwasser wird durch dieses Bett hindurchgeleitet und hierdurch entmineralisiert. Nach einem bestimmten Zeitraum, dessen Länge mit der Qualität des zu entmineralisierenden Kondensatwassers zusammenhängt, wird nun das Harzbett erschöpft. Die Harze werden dann hydraulisch in eine Vorratsvorrichtung dadurch übergeführt, daß Kondensatwasser in das Oberteil der Arbeitsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 551 l/min und dem Boden dieser Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 183,6 l/min eine Minute lang zugeführt wird, wobei dann die entsprechenden Ventile offen sind. Die Arbeitsvorrichtung wird dann ungefähr fünf Minuten lang entwässert.

Die Überführung des gemischten, regenerierten Harzes vom Regenerierungsbehälter zum Arbeitsbehälter erfolgt anschließend. Eine halbe Minute lang wird Kondensatwasser dem unteren Teil des Regenerierungsbehälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 l/min zugeführt. Dies dient zur Anhebung des Bettes. Während einer weiteren halben Minute, während der das Wasser noch immer' ständig zufließt, wird Luft in den unteren Teil des Behälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,345 m³ pro Minute eingeführt und die Zufuhr der Luft dauert noch ungefähr 2 Minuten an, und zwar geschieht die Einführung am Boden des Behälters, bis dann der Druck im Behälter ungefähr 2,8 kg/cm² beträgt. Anschließend wird ein am Boden des Regenerierungsbehälters befindliches Ventil geöffnet und die Harze aus dem Behälter über eine Verbindungsleitung zum Oberteil des Arbeitsbehälters zugeführt. Zur gleichen Zeit wird Luft in den Oberteil des Behälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,345 m³ pro Minute zugeführt. Die tatsächliche Förderung von dem Regenerierungsbehälter zum Arbeitsbehälter dauert ungefähr 5 Minuten. Während dieser Zeit wird Kondensatwasser dem unteren Teil des Regenerierungsbehälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 I/min zugeführt und Luft wird ständig sowohl am Boden als am Oberteil des Behälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,345 m³ pro Minute eingelassen. Das Harz wird dann dem Arbeitsbehälter zugeführt, in dem das Spülauslaßventil offen ist, so daß das Überschußwasser abfließen kann, und ferner ist das Entlüftungsventil offen, um die Überschußluft ausströmen zu lassen. Es werden nun die gleichen Mengen Luft und Wasser eingeführt und nach ungefähr einer Minute wird das Ablaßventil der Arbeitsvorrichtung zur Zurückhaltung von etwas Wasser geschlossen, das unter diesen Umständen eine ebene Anordnung des Harzbettes innerhalb des Arbeitsbehälters und außerdem das Entfernen freier Luft aus der Abflußleitung und dem Harzbett ermöglicht. Anschließend wird der Regenerierungsbehälter ungefähr 2 Minuten lang entwässert.

Für ungefähr die nächste halbe Stunde wird der

ίο Arbeitsbehälter bespült und für die nächste Behandlung vorbereitet. Zur gleichen Zeit werden die in der Vorratsvorrichtung befindlichen Harze hydraulisch von der Vorratsvorrichtung in die Regenerierungsvorrichtung überführt. Um dies zu erzielen, wird das Kondensatwasser am Oberteil des Vorratsbehälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 314 l/min und dem Boden dieses Behälters mit einer Geschwindigkeit von etwa 104,5 l/min zugerührt. Dieser Verfahrensschritt dauert ungefähr 13,3 Minuten. Anschließend dauert die Entwässerung des Vorratsbehälters ungefähr 5 Minuten.

Die gemischten Harze werden anschließend in dem Regenerierungsbehältcr durch bekannte und hier nicht ausführlich beschriebene Verfahren regeneriert. Das in der Praxis meist durchgeführte Verfahren besteht unter anderem in einem Rückwaschen des Harzbettes und einem Sedimentierenlassen der Teilchen. Infolge der unterschiedlichen Dichten der Kationen- und Anionen-Harze setzen sich die Harze in zwei Schichten ab, wobei das Anionen-Harz oben, das Kationen-Harz am Boden ist. Eine gut definierte, mittlere Linie trennt die Harzschichten, und an dieser Linie ist ein Sammelauslaß angeordnet. Die Regenerierung wird dadurch bewirkt, daß Natronlauge am Oberteil des Behälters und Säure am Unterteil eingeführt wird. Beide Regenerierungsmittel werden an dem vorgenannten Sammelauslaß wieder abgezogen. Nach der Regenerierung werden die Harze gespült und dann dadurch gemischt, daß Wasser in den Behälter und Druckluft am Boden desselben eingeführt wird.

Diese Harze werden dann so lange aufbewahrt, bis sie im Arbeitsbehälter erschöpft sind, worauf sich dann der Zyklus wiederholt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zu Fördern einer Schicht gleichmäßig verteilter Feststoffteilchen unterschiedlicher Dichte aus einem ersten Behälter in einen zweiten Behälter, insbesondere zum Fördern von regenerierten Anionen- und Kationenaustauscherharzen in einen Mischbett-Ionenaustauscher, bei dem in den ersten Behälter ein unter Überdruck stehendes Flud eingeleitet und aus dem mit dem ersten Behälter in Strömungsverbindung stehenden zweiten Behälter nach Ablagerung der mitgeführten Feststoffteilchen im zweiten Behälter abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beibehaltung der gleichmäßigen Verteilung der Feststoffteilchen während ihrer Förderung und Ablagerung die Feststoffteilchenschicht bei voneinander abgesperrten Behältern durch Einleiten von Flüssigkeit in den ersten Behälter aufgeschwemmt wird, wobei zugleich Gas durch die Aufschwemmung eingeblasen wird, und daß nach Erreichen eines Gasförderdrucks im ersten Behälter die Strömungsverbindung zwischen den Behältern geöffnet und weiterhin Djuckgas

zur Förderung der Aufschwemmung zugeführt wird, während die Flüssigkeit an der Unterseite des zweiten Behälters ohne wesentliche Verweilzeit im zweiten Behälter abgezogen und das Druckgas aus dem zweiten Behälter abgeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit an der Unter-

seite und das Druckgas zur Förderung der Aufschwemmung an der Oberseite des ersten Behälters eingeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschwemmung an der Unterseite des ersten Behälters aus diesem abgeführt und an der Oberseite des zweiten Behälters in diesen eingeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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