DE1642848C3

DE1642848C3 - Device for treating liquids

Info

Publication number: DE1642848C3
Application number: DE19671642848
Authority: DE
Inventors: Hans 6000 Frankfurt Hitzel
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1967-03-06
Filing date: 1967-03-06
Publication date: 1976-07-29

Description

Y.Y.

der Schichten kann ohne nachteilige oder unerwünschte Beeinflussung der anderen in der Regenerierphase behandelt werden.of the layers can be used in the regeneration phase without disadvantageous or undesirable influencing of the others be treated.

Bei der vorliegenden Erfindung, bei der zwei in der Funktionsweise sowie im spezifischen Gewicht und/oder der Körnung verschiedene Ionenaustauscher und/oder Adsorptionsmittel direkt ohne trennende Elemente übereinander angeordnet sind, werden bei der Beladung bzw. Adsorption die Schichten von der zu behandelnden Flüssigkeit hintereinander durchströmt. Vorzugsweise wird die Beladung bzw. Adsorption in Aufwärtsströmung durchgeführt, d. h. die zu behandelnde Flüssigkeit durchströmt die verschiedenen, übereinanderliegenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorberschichten von unten nach oben. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise ein Teilstrom der behandelten Flüssigkeit als Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche der obersten Schicht gerichtet und zusammen mit der behandelten Flüssigkeit abgezogen.In the case of the present invention, the two in the mode of operation as well as in the specific weight and / or ion exchangers and / or adsorbents different from the grain size directly without separating elements are arranged one above the other, the layers of the to during loading or adsorption treating liquid flows through one after the other. The loading or adsorption is preferably carried out in Upward flow performed, d. H. the liquid to be treated flows through the different, one on top of the other Ion exchange or adsorber layers from bottom to top. In this case it will expediently a partial flow of the treated liquid as an auxiliary liquid on the surface of the uppermost layer and peeled off together with the treated liquid.

Nach der Adsorption bzw. Beladung erfolgt die Behandlung der Ionenaustauscher bzw. Adsorberschichten mit den Regenerierlösungen im Gegenstrom zu der Beladungs- bzw. Adsorptionsrichtung. Wenn, wie es vorzugsweise geschieht, die Adsorption bzw. Beladung im Aufwärtsstrom erfolgt, dann durchströmen die Regenerierlösungen die Schichten von oben nach unten. Durch entsprechend angeordnete Flüssigkeitszu- bzw. -ableitungen ist es möglich, entweder jede Schicht getrennt zu regenerieren oder die Regenerate durch alle Schichten hindurchzuführen.The treatment takes place after the adsorption or loading the ion exchanger or adsorber layers with the regeneration solutions in countercurrent to the Direction of loading or adsorption. If, as is preferably done, the adsorption or loading takes place in the upward flow, then the regeneration solutions flow through the layers from top to bottom. By appropriately arranged liquid supply and drainage lines, it is possible either to separate each layer to regenerate or to feed the regenerate through all layers.

Die Erfindung wird an Hand der Figur und von Ausführungsbeispielen beispielsweise und näher erläutert.The invention is based on the figure and exemplary embodiments for example and explained in more detail.

In der Figur, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch im Längsschnitt dargestellt ist besteht der Mantelteil des Gehäuses aus dem oberen engeren Abschnitt 1 und dem unteren weiteren Abschnitt 2. Diese beiden Abschnitte sind durch das konische Zwischenstück 3, das im vorliegenden Fall einen Neigungswinkel von etwa 45° hat, miteinander verbunden. Der aus diesen Teilen zusammengesetzte Gehäusemantel ist an den Stirnseiten durch zweckmäßig gewölbte Deckel 4 und 5 verschlossen. In den freien Raum im oberen engeren Behälterabschnitt 1 ist ein Flüssigkeitsanschluß 6 zu einer Verteilervorrichtung 7 geführt. Etwa in der Höhe der Verbindungsstelle zwischen dem oberen engeren Behälterabschnitt 1 und dem Zwischenstück 3 ist in der Kornschicht ein Ableitungssystem 8 eingebettet und mit dem seitlichen Flüssigkeitsanschluß 9 verbunden. Der seitliche Flüssigkeitsanschluß 9 und der obere Flüssigkeitsarischluß 6 können mittels einer Leitung 10, so die durch die Pumpe 11 geführt ist, verbunden werden, um einen Teil der bei 9 abgeführten Flüssigkeit als Hilfsflüssigkeit in den freien Raum über der Kornschicht zurückführen zu können. In der Vorrichtung sind zwei Schichten i3 und 14 enthalten, die sich durch verschiedenes spezifisches Gewicht unterscheiden.In the figure in which the device according to the invention is shown schematically in longitudinal section the jacket part of the housing from the upper narrower section 1 and the lower further section 2. These both sections are through the conical intermediate piece 3, which in the present case has an angle of inclination of about 45 ° connected to each other. The housing shell, which is composed of these parts, is on the end faces closed by suitably curved covers 4 and 5. In the free space in the upper narrower In the container section 1, a liquid connection 6 is led to a distributor device 7. For example in the The height of the connection point between the upper narrower container section 1 and the intermediate piece 3 is a drainage system 8 is embedded in the grain layer and connected to the lateral fluid connection 9. The lateral liquid connection 9 and the upper liquid connection 6 can by means of a line 10, see above which is passed through the pump 11, are connected to a part of the liquid discharged at 9 as To be able to return auxiliary liquid into the free space above the grain layer. In the device two layers i3 and 14 are included, which differ in their specific gravity.

Beide Schichten können entweder untereinander verschiedene Ionenaustauscher, beispielsweise Kationen- und Anionenaustauscher, oder untereinander verschiedene Adsorptionsmittel sein. Es ist jedoch auch möglich, daß eine Schicht aus einem Adsorptionsmittel, die andere aus einem Ionenaustauscher besteht. Die untere Kornschicht 13 ruht auf einem Düsenboden 15 oder einer anderen geeigneten Unterlage. In den Flüssigkeitssammclraum 16 unterhalb des Düsenbodens 15 mündet die durch den Deckel 5 geführte Leitung 17, von der die beiden Leitungen 18 und 19 abzweigen. Die Kornschicht 13 kann auch direkt auf dem Deckel 5 ruhen, wenn an die Leitung 17 ein in der Schicht 13 eingebettetes Dränagesystem angeschlossen istBoth layers can either be mutually different ion exchangers, for example cation and anion exchangers, or adsorbents different from one another. However, it is too possible that one layer consists of an adsorbent, the other of an ion exchanger. The lower one Grain layer 13 rests on a nozzle base 15 or some other suitable base. In the liquid collection space 16 below the nozzle bottom 15 opens the line 17 guided through the cover 5, from which the two lines 18 and 19 branch off. The grain layer 13 can also rest directly on the cover 5, if a drainage system embedded in the layer 13 is connected to the line 17

Die durch den oberen Deckel 4 geführte Leitung 20 dient zur Entlüftung. In der Nähe der Ebene, an der sich die Schichten 13 und 14 berühren, ist die Dränage 21 angeordnet und an die Leitung 22 angeschlossen.The line 20 passed through the upper cover 4 is used for ventilation. Near the level at which the layers 13 and 14 touch, the drainage 21 is arranged and connected to the line 22.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wird über die Leitungen 18 und 17 in den Raum 16 der Vorrichtung eingeführt und durchströmt die Schichten 13 und 14 von unten nach oben. Die behandelte Flüssigkeit wird über die Dränage 8 und die Leitung 9 entnommen. Damit sich die Schichten nicht durchmischen, wird während der Dauer der Aufwärtsströmung über die Verteilervorrichtung 7 eine Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche der Schicht 14 gerichtet und dadurch der zur Fixierung der Schichten erforderliche Druck erzeugt Die Hilfsflüssigkeit wird zusammen mit der behandelten Flüssigkeit über die Dränage 8 und die Leitung 9 abgeleitet. Eine Verdünnung der behandelten Flüssigkeit mit Hilfsflüssigkeit wird vermieden, wenn die Hilfsflüssigkeit aus der Leitung 9 entnommen und über die Leitungen 10 und 6 von der Pumpe 11 zu der Verteilungsvorrichtung 7 gefördert wird.The liquid to be treated is introduced into the space 16 of the device via the lines 18 and 17 and flows through layers 13 and 14 from bottom to top. The treated liquid is over the Drainage 8 and line 9 removed. So that the layers do not mix, during the Duration of the upward flow over the distributor device 7 an auxiliary liquid on the surface of the Layer 14 directed and thereby the pressure required to fix the layers is generated. The auxiliary liquid is drained off together with the treated liquid via the drainage 8 and the line 9. One Dilution of the treated liquid with auxiliary liquid is avoided when the auxiliary liquid is out taken from the line 9 and via the lines 10 and 6 from the pump 11 to the distribution device 7 is funded.

Nach der Erschöpfung der Schichten 13 und 14 wird zur Regeneration der Schicht 14 Regenerierlösung über die Leitung 6 und die Verteilungsvorrichtung 7 auf die Oberfläche der Schicht 14 aufgegeben, von oben nach unten durch die Schicht 14 geführt und durch die Dränage 21 und die Leitung 22 entnommen. Nach einer gegebenenfalls erforderlichen Auswaschung der Regenerierlösung aus der Schicht 14 wird zur Regeneration der Schicht 13 über die Leitung 22 und die Dränage die benötigte Regenerierlösung zugeführt, von oben nach unten durch die Schicht 13 geführt und über die Leitungen 17 und 19 aus der Vorrichtung entnommen.After layers 13 and 14 have been exhausted, layer 14 is regenerated using regeneration solution applied via the line 6 and the distribution device 7 to the surface of the layer 14, from above passed down through the layer 14 and removed through the drainage 21 and the line 22. After a Any necessary washing out of the regeneration solution from the layer 14 is used for regeneration the layer 13 is supplied with the required regenerating solution via the line 22 and the drainage, from above passed down through the layer 13 and removed via the lines 17 and 19 from the device.

In manchen Fällen kann die Regeneration der beiden Schichten auch so vorgenommen werden, daß eine Regenerierlösung von oben nach unten durch beide Schichten geführt wird.In some cases, the regeneration of the two layers can also be carried out in such a way that a regeneration solution is passed through both layers from top to bottom.

Die Kornschicht in dem oberen engeren Behälterabschnitt über dem Dränagesystem 8 kann auch aus einem anderen, z. B. einem inerten Kornmaterial, z. B. Schlacke oder Kies, bestehen. Nach längerer Betriebszeit ist ein Auflockern der Schichten durch Zufuhr von Spülflüssigkeit über die Leitungen 18 und 17 und Abfuhr über die Leitung 20 möglich.The grain layer in the upper narrower container section above the drainage system 8 can also consist of another, e.g. B. an inert grain material, e.g. B. slag or gravel exist. After a long period of operation, the layers are loosened by adding Rinsing liquid via lines 18 and 17 and discharge via line 20 possible.

example 1

Ein Rohwasser mit folgender Zusammensetzung war weitgehend zu entsalzen:A raw water with the following composition was largely to be desalinated:

Gesamtsalzgehalt _ 9,5 mval/lTotal salt content _ 9.5 meq / l

Gesamthärte 5,8 mvai/1Total hardness 5.8 mvai / 1

Karbonathärte 3,1 mval/lCarbonate hardness 3.1 meq / l

Kieselsäure 12 mg/1.Silica 12 mg / l.

Die Behandlung wurde in einer Vorrichtung durchgeführt, wie sie in der Figur dargestellt ist. Die Schicht 13 bestand aus dem Kaiionenaustauscher und die Schicht 14 aus dem Anionenaustauscher. Beide Austauscher unterscheiden sich durch ihr spezifisches Gewicht und liegen demzufolge getrennt übereinander. Das Rohwasser tritt über die Leitungen 18 und 17 in den Flüssigkeitssammelraum 16 der Vorrichtung ein und wird von unten nach oben durch die Austauscherschichten 13 und 14 geführt. Das behandelte Wasser wird über die Dränage 8 und die Leitung 9 entnommen.The treatment was carried out in a device as shown in the figure. The layer 13 consisted of the calcium ion exchanger and layer 14 of the anion exchanger. Both exchangers differ in their specific weight and are therefore separated on top of each other. The Raw water enters the liquid collecting space 16 of the device via the lines 18 and 17 and is passed through the exchanger layers 13 and 14 from bottom to top. The treated water is removed via the drainage 8 and the line 9.

Ein Teil des behandelten Wassers wird über die Leitungen 10 und 6 und die Verteilungsvorrichtung 7 von der Pumpe 11 im Kreislauf umgewälzt, um das Bett festzulegen. ·A part of the treated water is via the lines 10 and 6 and the distribution device 7 of the Pump 11 circulated to set the bed. ·

Das behandelte Wasser hat eine Restleitfähigkeit von weniger als 2 μΞ. Der Kieselsäuregehalt war kleiner als 0,03 mg/1. Nach der Erschöpfung der Austauscher wird über die Leitung 6 und die Flüssigkeitsverteilung 7 Natronlauge zur Regeneration des Anionenaustauschers 14 zugeleitet und über die Dränage 21 und die Leitung 22 entnommen. Auf dieselbe Weise wird der Anionenaustauscher 14 mit Wasser von der Natronlauge freigewaschen. Der Kationenaustauscher wird mit Säure regeneriert, die über die Leitung 22 und die Dränage 21 zugeführt und über die Leitungen 17 und 19 abgeleitet wird.The treated water has a residual conductivity of less than 2 μΞ. The silica content was less than 0.03 mg / l. After the exchanger has been exhausted, sodium hydroxide solution is fed in via line 6 and the liquid distributor 7 to regenerate the anion exchanger 14 and removed via drainage 21 and line 22. In the same way, the anion exchanger 14 is washed free of the sodium hydroxide solution with water. The cation exchanger is regenerated with acid, which is fed in via line 22 and drainage 21 and discharged via lines 17 and 19.

Die nutzbare Volumenkapazität (NVK) des Kationenaustauschers betrug 1,4 g Äquivalente/l bei einem Säureaufwand von 1,7 Äquiv./1 Harz entsprechend 121% des theoretischen Bedarfs. Die NVK des Anionenaustauschers betrug 0,79 Äquiv./1 bei einem Laugeaufwand von 1,0 g Äquiv./l Harz entsprechend 127% der Theorie.The usable volume capacity (NVK) of the cation exchanger was 1.4 g equivalents / l for one Acid consumption of 1.7 equiv. / 1 resin corresponding to 121% of the theoretical requirement. The NPC of the anion exchanger was 0.79 equiv. / 1 with a caustic application of 1.0 g equiv. / l resin corresponding to 127% the theory.

Zum Vergleich wird beim Betrieb eines Mischbettfilters, das die Austauscher in einer Mischung enthält, ein entsalztes Wasser mit einer Restleitfähigkeit von durchschnittlich weniger als 1 μ8 erreicht. Der Restkieselsäuregehalt beträgt ebenfalls 0,03 mg/1. Bezogen au die gleiche nutzbare Volumenkapazität müssen jedocl statt 1,7 g Äquiv. Säure/l Harz 3,7 g Äquiv. und anstat 1,0 Äquiv./Lauge 2,2 Äquiv. aufgewendet werden. Die: ist ein mehr als doppelt so hoher Chemikalienaufwanc bei praktisch gleicher Entsalzungsleistung.For comparison, when operating a mixed-bed filter that contains the exchangers in a mixture, a desalinated water with a residual conductivity of less than 1 μ8 on average. The residual silica content is also 0.03 mg / l. In relation to the same usable volume capacity, however, instead of 1.7 g equiv. Acid / l resin 3.7 g equiv. and instead of 1.0 equiv. / alkali 2.2 equiv. are expended. The: is more than twice as high an increase in chemicals with practically the same desalination performance.

Example 2

Eine technische Zuckerlösung soll gleichzeitig enthärtet und entfärbt werden. In einer Vorrichtung, ahn lieh der in der Figur dargestellten, wird ein Kationenaustauscher 13 zur Enthärtung und ein Anionenaustauscher 14 zur Entfärbung unmittelbar übereinander angeordnet. Zur Entfärbung und gleichzeitiger Enthärtung wird der Dünnsaft von unten nach oben durch die Schichten geleitet. Bei der Regeneration wird Kochsalzlösung von oben nach unten durch beide Schichter perkoliert, wobei sowohl das Entfärbungsharz als auch der Enthärtungsaustauscher im Gegenstrom regeneriert wird. Gegenüber der Durchführung dieses Prozesses in der herkömmlichen Weise, gleichgültig, ob in getrennten oder in einer einzelnen Kolonne, wird eine wesentlich verbesserte Enthärtung und auch eine wesentlich höhere Adsorptionsleistung des Entfärbungsaustauschers erreicht. Darüber hinaus sinkt der Kochsalzverbrauch auf etwa die Hälfte.A technical sugar solution should be softened and decolorized at the same time. In a device, ahn borrowed the one shown in the figure, a cation exchanger 13 for softening and an anion exchanger 14 arranged directly one above the other for decolorization. For decolorization and simultaneous softening the thin juice is passed through the layers from bottom to top. During regeneration, saline solution is used percolated from top to bottom through both layers, with both the decolorizing resin as well the softening exchanger is regenerated in countercurrent. Opposite to performing this process in the conventional manner, whether in separate or in a single column, a significantly improved softening and also a significantly higher adsorption capacity of the decolorization exchanger achieved. In addition, the consumption of table salt is reduced by about half.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Device for treating liquids with adsorbents or ion exchangers, which are used in a housing are arranged as a granular resting layer, this granular layer of the Liquids passed through during the loading or the regeneration treatment in opposite Directions and for the duration of the upward flow in the over the In the free space located in the grain layer, an auxiliary liquid is introduced into the uppermost zone the grain layer is united with the upward flowing liquid and embedded in the same by a Drainage system is derived, the housing consists of two cylindrical sections of different Diameter consists and the upper narrower section with the lower wider section is connected by an intermediate piece, the upper narrower cylindrical section at most half is filled with adsorbents or ion exchangers or another inert grain material and in the cross section of the connection point between the upper section and the intermediate piece or shortly below a known per se, connected to a line leading out of the housing Drainage system is embedded in the grain layer (according to Patent 14 42 448), characterized in that that the lower cylindrical portion (2) at least two different, directly one above the other Has adsorbents and / or ion exchangers (13, 14) and a drainage system (21) with each separating surface of two layers externally guided connecting line (22) is assigned.

The invention relates to a device for treating liquids with adsorbents or ion exchangers, which are arranged in a housing as a granular resting layer, this granular Layer of liquids passed through during loading or regeneration treatment flows through in opposite directions and for the duration of the upward flow in the over the free space located in the grain layer, an auxiliary liquid is introduced into the uppermost zone of the Grain layer combined with the upward flowing liquid and through a drainage system embedded in the same is derived, the housing from two cylindrical sections of different diameters and the upper narrower section is connected to the lower further section by an intermediate piece is, the upper narrower cylindrical section at most half with adsorbents or ion exchangers or another inert grain material is filled and in the cross section of the connection point between the upper section and the intermediate piece or shortly below a known per se, with a drainage system connected to a line leading out of the housing embedded in the grain layer is (according to patent 14 42 448).

For complete desalination, water is used with a cation exchanger in the Η form and an anion exchanger treated in the Ol I form. Both exchangers can be arranged in separate containers, through which the water to be treated flows one after the other. When regenerating then expediently in countercurrent to the loading through the anion exchanger an alkali and through the cation exchanger passed an acid The equipment required of such a system with two or even several separate containers is relatively large

ίο Another possibility is to use mixed-bed filters in which the cation exchanger and anion exchanger are mixed (DT-PS 9 76 746 ¹ I) A better desalination performance is achieved in the mixed-bed filter than with separate exchanger-

However, the exchange grains must be used for regeneration are first separated into layers by a rinsing classification, which are then separated with the Regeneration solutions are treated. After that, the exchange grains are restored by compressed air mixed and the loading process can begin again. In the separated by flushing classification Layers, the loading condition is the same everywhere within a layer. The exploitation of chemicals regeneration is therefore unfavorable.

The conditions described above for the complete demineralization of water also apply analogously Allocate for the treatment of other liquids with multiple ion exchangers and / or adsorbents. . .

A with cations is used for the production of salts Exchanger-operated process known in which a layered exchange column has two different cations such that the content of one cation decreases while at the same time the content of the other Cation increases (US-PS 19 78 447). In this way it is possible to compare the loading and regeneration Leine solutions of different, more appropriate to the nature of the loading and regeneration solution Obtain salts ZLi. This procedure is on the one hand the cation exchange limited and on the other hand, in the absence of a separate regeneration in their Characteristics of fluently merging layers, even with cation exchange processes, little universal. Another disadvantage is that the proposed tilting of the exchanger column before regeneration with the aim of guiding the regeneration solution in the downward flow, not feasible on a large industrial scale is or only low flow rates are set during the regeneration in the upward flow can be.

The device according to the main patent mentioned at the outset, the main disadvantages of known procedures avoided. It is of universal applicability and allows loading and Regeneration at high speed by using a small amount of auxiliary liquid Working in an upward flow.

It has now been found that the device mentioned at the beginning can be further developed in an advantageous manner that the lower cylindrical section 2 has at least two different, directly overlapping adsorbents and / or ion exchangers 13, 14 and a drainage system 2 \ with each interface of two layers outwardly routed connecting line 22 is assigned.

In this way, at least two different ones running one after the other can be used in the same device Perform treatments on liquids. Every