DE1767623A1

DE1767623A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Fluessigkeiten unter Verwendung von Ionenaustauschern

Info

Publication number: DE1767623A1
Application number: DE19681767623
Authority: DE
Inventors: Helmut Schug
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1968-05-30
Filing date: 1968-05-30
Publication date: 1971-05-13
Also published as: DE1767623B2; FR2009659A1; BE733870A; CH495773A; NL6908226A; US3796320A; GB1267934A; DE1767623C3; SE361029B

Description

Patentanwälte

^ Dipi-ing. Walter Meissner Di_Pi.-ing. Herbert Tischer

1 BERLIN 83, HERBERTSTRASSE SS MÜNCHEN

⁽ Fernsprecher: 8 87 73 87 - Drmhtwort: Invert** Berm 1 T C 7 ß O "5

■«etMheckkonto: W.M«l««n*r,BwnnWwlt3Sn I/D/Ot«3

■**°"ΐΜτί&Α IBERt-INBa(QRUNEWALD), den 30.5.1968

j HerberMrale 89

( Mjr/I - Pail 2019

■ Mannesmann Aktiengesellschaft, Düsseldorf 1, Mannesmannufer 2

/ Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Flüssigkeiten unter

\ Verwendung τοη Ionenaustauschern

- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum

) Entsalzen von Flüssigkeiten, bei dem die Eohflüssigkeit in

i einem Filterbehälter in senkrechter Sichtung von unten nach oben

■ durch eine aus Anionen- und/oder Kationenharzen bestehende Aus-

i tauscherfüllung hindurchgeleitet wird.

( Zum Enthärten, Entkarbonisieren, Teil- bzw. Vollentsalzen von j Trink-, Industrie- und Kesselspeisewasser oder sonstigen Flüssig-

ι keiten werden bekanntlich mit Kationen- und/oder Anionenmassen gefüllte Austauechfilter verwendet, deren Füllung nach ihrer Er-

\ achöpfung regeneriert werden muß« Hierbei werden die Kationenaue-ι ; tauscher mit Neutralaalzen, wie Kochsalz, und Säuren, wie SaIz- und Schwefelsäure, und die Anionenauatausoher mit Neutralaalzen, alkalischen NeutralSalzlösungen und Basen, wie Ammonium- und Natriumhydroxid, behandelt.

Im allgemeinen erfolgt die Beladung der Ionenauatauschharzt, d.h. der Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit durch die Hmrzftil-. lung der Filterbehälter in senkrechter Richtung von oben nach unten. Es ist auch bekannt, die aufzubereitende Flüssigkeit nach

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dem Bogenannten Wirbeletromverfahren von unten nach oben durch die Ionenaustauscherfüllung au führen« Hierbei ist die Durchflußgesohwindigkeit so groß, daß mindestens ein Teil der Austauscherfüllung gegen einen am oberen Ende des Behälters eingebauten Düsenboden gedrückt wird, durch den die zu entsalzende Flüssigkeit hindurchtritt und abgeführt wird.

Die Regeneration der erschöpften Ionenaustausohermassen erfolgt im allgemeinen bei den bekannten Verfahren in dem gleichen Behälter« Dabei werden nach Abschaltung der Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit die Hegenerierlösungen entweder in der gleiohen Oder in den entgegengesetzten Richtung, wie bei der Beladung, durch die Austauscherschioht geführt.

Es ist weiterhin bekannt, die Regeneration in von dem Filterbehälter getrennten Einrichtungen vorzunehmen. Dabei werden die Ionenaustausoherfüllungen In seitlichen Abständen ganz oder zum !Teil aus dim Filterbehälter abgezogen, ggf. in Kationen-und Anionenmassen getrennt und in getrennten Behältern regeneriert und dann wieder in den Filterbehälter eingetragen«

Diese Verfahren haben den Machteil, daß das Entsalzen absatzweise verläuft« Während der Betriebsunterbrechung mufl zur ungestörten Belieferung der Verbrauoherstellen mit entsalztem Wasser entweder auf eine Reserveanlage oder auf ausreichende Vorratsbehälter umgeschaltet werden. Diese zusätzlichen Einrichtungen bedingen einen erhöhten Fiats- und Kostenaufwand.

Diese Nachteile werden mit der Erfindung vermieden« Sie besteht darin, daß die beladenen IonenaustausohermasBen ohne Unterbrechung

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des Rohflüssigkeitsstromes kontinuierlich aus dem Filterbehälter abgeführt, in an sich bekannter Weise regeneriert und anschliessend zusammen mit der Rohfltissigle it dem Filterbehälter wieder von unten zugeführt werden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so hoch bemessen wird, daß die Ionenaustauschermassen in dem Filterbehälter ein Festbett bilden.

Für den Fall, daß für eine weitergehende Entsalzung der Flüssigkeit eine aus Anionen- und Kationenharzen bestehende Ionenaustauschermischung verwendet werden soll, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß während des Entsalzungsvorganges die beladene IonenaustauBchermasse in dem Filterbehälter in Anionen- und Kationenmassen entsprechend ihren unterschiedlichen spezifischen Gewichten kontinuierlich entmischt wird, wiche voneinander getrennt aus dem Filterbehälter abgeführt, regeneriert, danach miteinander vermischt und dem Filterbehälter wieder zugeführt werden.

Werden an die Reinheit der Flüssigkeit hinsichtlich der ReetSalzgehalte hohe Anforderungen gestellt, so empfiehlt eich eine Nachentsalzung, die gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung in der Weise vorgenommen wird, daß die regenerierten und miteinander vermischten Austauschermassen zusammen mit der in dem Filterbehälter vorentsalzten Flüssigkeit in einen diesem nachgeschalteten, der Ngchentsalz^ung der Flüssigkeit dienenden Fllter/beh&lter kontinuierlich eingeführt und durch diesen in vertikaler Richtung von oben nach unten oder von unten nach oben unter Bildung eineβ Festbettes hindurchgeführt werden, wobei die vollentsalzte Flüssigkeit aus dem Behälter abgeführt und die nur teilweise beladene Ionen-

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austauschermasse mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit in den der Vorentsalzung dienenden Filterbehälter eingeführt wird. Da das Druckniveau in dem nachgeschalteten Behälter höher als in dem Vorfilter ist, kann die teilbeladene Ionenaustauschermasse mit dem Teilstrom der entsalzten Flüssigst zusammen mit der Rohflüssigkeit von unten in den Vorfilter eingeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, daß der zu entsalzenden Flüssigkeit kontinuierlich frisches, regeneriertes Ionenaustauschermaterial zugeführt und erschöpftes Material entnommen wird und daß der kontinuierliche Arbeitsablauf nicht unterbrochen wird» Durch die Nachschaltung eines 2. Behälters erreicht man weiterhin, daß die entsalzte Flüssigkeit erst vor Austritt aus der Anlage das frisch regenerierte Harz durchströmt·

Für die weitergehende Entsalzung der Flüssigkeit mit einer aus Kationen- und Anionenmassen bestehenden Ionenauetauschermischung wird mit der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Filterbehälter durch einen horizontalen Düsenboden in zwei Räume unterteilt ist, welche je ein Drainagesystem zum Abführen der entsalzten Flüssigkeit enthalten, daß der Düsenboden neben an sich bekannten FiIterdüsen mehrere senkrecht angeordnete Rohre kleinen Durchmessers aufweist, die zum Hindurchleiten der beladenen Ionenaustauscher aus dem unteren in den oberen Behälter dienen, und daß in dem Raum oberhalb des Düsenbodens zwei zum getrennten Abführen der beladenen Ionenaustauscher dienende, z.B. trichterförmig ausgebildete Abeaugstutzen angeordnet sind, von denen der eine zum Abführen der spezifisch schwereren Ionenaustauscher unterhalb der Austrittsöffnung der

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Rohreund der andere zum Abführen der spezifisch leichteren Ionenaustauscher dienende Absaugstutzen oberhalb des Drainagesystems angebracht ist und welche mit je einer Regenerierungssäule für die jeweilige Ionenaustauscher verbunden sind*

In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung Bchematisch dargestellt, und zwar zeigen

Abbildung 1 eine Entsalzung mit einem einheitlichen Ionenaustauschermaterial ,

Abbildung 2 die Entsalzung mit einem aus Anionen- und Kationenharzen bestehenden Ionenaustauschergemisch, welcher gemäß Abbildung 3 eine Nachentsalzung in einem weiteren Filterbehälter nachgeschaltet ist»

Gemäß Abbildung 1 wird die zu entsalzende Flüssigkeit 1 dem Filterbehälter 2, der mit dem Ionenaustauschermaterial 3 gefüllt ist, von unten zugeführt und durch dieses hindurch nach oben gepumpt. Im oberen Drittel des Behälters befindet sich ein Drainagesystem 4, mit dessen Hilfe die entsalzte Flüssigkeit 5 aus dem Behälter abgezogen wird. Die beladene Ionenaustauschermasse 6 wird mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Behälters abgeführt und in die Regeneriersäule 7 geleitet, von wo das frische Austauschermaterial wieder dem Behälter 2 zusammen mit der Rohflüssigkeit 1 zugeführt wird.

Für eine weitergehende Entsalzung mit einem Anionen-Kationen-AustauBChergemisch weist der in Abbildung 2 dargestellte Filterbehälter 2 den Düsenboden 8 auf, in dem neben den Filterdüeen 9 mehrere senkrechte Rohre kleinen Durchasasers 10 angeordnet sind,

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die zum Hindurchleiten des Ionenauatauschermaterials 3 nach dessen Beladung in den Raum oberhalb des Düsenbodens dienen. Unterhalb der Austrittsöffnungen der Rohre 10 ist der trichterförmige Absaugstutzen 11 angebracht. Eine gleiche Absaugevorrichtung 12 befindet sich oberhalb des im oberen Teil des Behälters angeordneten Drainagesystems 4· Im unteren Teil des Behälters ist das weitere Drainagesystem 13 angeordnet«

Die Rohflüssigkeit strömt zusammen mit der Ionenaustauschermasse in den unteren Raum des Behälters 2, vew. mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 bis 80 m/h. Dabei bildet die Auetauschermasse weitgehend ein Festbett, das gegen den Düsenboden 8 gedrückt wird. Aus diesem wird mittels des Drainagesysteme 13 ein Teil der vorentsalzten Flüssigkeit abgezogen. Gleichzeitig strömt die übrige Flüssigkeit durch die Filter düsen 9 und'mit der Austauscher·· masse durch die Rohre 10» Die über diese Rohre an den oberen Behälterraum gelangende beladene Austauschermasse wird hier bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 8 bis 12 m/h entmischt. Die spezifisch schwereren Harze, in der Regel Kationenharze, sinken auf den Düsenboden 8 ab. Sie werden durch den Trichter 11 abgesaugt und in die hieran angeschlossene Regeneriersäule H gefördert·

Die spezifisch leichteren Harze, in der Regel Anionenharze, werden mit dem restlichen Teil der vorentsalzten Flüssigkeit in den oberen Behälterteil gespült, durch den Trichter 12 abgezogen und in die Regeneriersäule 15 gedrückt« Durch das Drainagesystem A wird tie in diesem Behälterraum entsalzte Flüssigkeit abgezogen und mit der &αε dem Drainagesystem 13 abfließenden Flüssigkeit ver-

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einigte i>ie voneinander getrennten Ionenaustauscherbestandteile werden nach Durchfließen der Regeneriersäulen 14 und 15 miteinander vermischt und dann zusammen mit der Rohflüssigkeit dem Behälter 2 wieder zugeführt.

Entsprechend der Darstellung in Abbildung 3 wird für eine etwaige Hachentsalzung die weitgehend entsalzte Flüssigkeit 5 nach einer Druckerhöhung mittels der Pumpe 16 in den Nachfilter 17 gefördert. Gleichzeitig werden die frisch regenerierten Auetauscherharze aus den Regeneriersäulen 14 und 15 in den Nachfilter eingetragene Die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Behälter liegt bei etwa 30 bis 100 m/h. Die Durchflußrichtung durch diesen Behälter ist entweder von unten nach oben, wie in Abbildung 3 angedeutet, oder auch von oben nach unten* In jedem Fall bilden die Austauscher ein Pestbett, und es kann, da das Druckniveau im Nachfilter 17 höher als in dem Vorfilter 2 ist, über die Rohrleitung 19 kontinuierlich ein Harz- Wassgrgemisch aus dem Nachfilter in den Vorfilter 2, in welchen gleichzeitig die Rohflüssigkeit eingeführt wird, übertragen werden· Damit ist der Kreislauf der Ionenaustauscher geschlossen. Die Entnahme aus dem Nachfilter erfolgt bei der Durchflußrichtung von unten nach oben am höchsten Punkt des Behälters oder bei der Durchflußrich= tung von oben nach unten am tiefsten Punkt des Behälters« Die restentsalzte Flüssigkeit wird über das Drainagesystem 18 aus dem Nachfilter abgezogen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entsalzen von Flüssigkeiten, bei dem die Rohflüssigkeit in einem Filterbehälter in senkrechter Richtung von unten nach oben durch eine aus Anionen- und/oder Kationenharzen bestehende Ionenaustauscherfüllung hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beladenen Ionenaustauscher ma see η ohne Unterbrechung des Rohflüaaigkeitsstromes kontinuierlich aus dem Filterbehälter abgeführt, in an sich bekannter Weise regeneriert und anschließend zusammen mit der Rohflüssigkeit dem Filterbehälter wieder von unten zügeführt werden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit eo hoch bemessen wird, daß die Ionenaustauschermassen in dem Filterbehälter ein Festbett bilden.

2· Verfahren nach Anspruch 1,unter Verwendung einer aus Anionen- und Kationenharzen bestehenden Ionenaustauschern!schung, dadurch gekennzeichnet, daß während des Entsalzungsvorganges die beladene Ionenaustauschermasse in dem Filterbehälter in Anionen- und Kationenmassen entsprechend ihren unterschiedlichen spezifischen Gewichten kontinuierlich entmischt wird, welche voneinander getrennt aus dem Filterbehälter abgeführt, regneriert, danach miteinander vermischt und dem Filterbehälter wieder zugeführt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten und miteinander vermischten Austauschermassen zusammen mit der in dem Filterbehälter vorentsalzten Flüssigkeit in einen diesem nachgeschalteten, der Nachentsalzung der

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Flüssigkeit dienenden Filterbehälter kontinuierlich eingeführt und durch diesen in vertikaler Richtung TOn oben nach unten oder von unten nach oben und unter Bildung eines Festbettes hindurchgeführt werden, wobei die vollentsalzte Flüssigkeit aus dem Behälter abgeführt und die beladene Ionenaustauschermasse mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit und zusammen mit der Rohflüssigkeit von unten in den der VorentsQlzung dienenden Filterbehälter eingeführt wird_e

4· Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (2) durch einen horizontalen Düsenboden (8) in zwei Räume unterteilt ist, welche je ein Drainagesystem (4» 13) zum Abführen der entsalzten Flüssigkeit enthalten, daß der Düsenboden neben an sich bekannten Filterdüsen (9) mehrere senkrecht angeordnete Rohre kleinen Durchmessers (10) aufweist, die zum Hindurchleiten der beladenen Ionenaustauscher aus dem unteren in den oberen Behälterraum dienen, und daß in dem Raum oberhalb des Düsenbodens zwei zum getrennten Abführen der beladenen Ionenaustauscher dienende, ζ·Β· trichterförmig ausgebildete Absaugstutzen (11, 12) angeordnet sind, von denen der eine (11) zum Abführen der spezifisch schwereren Ionenanstauscher unterhalb der Austritteöffnungen der Rohre (10) und der andere zum Abführen der spezifisch leichteren Ionenaustauscher dienende Absaugstutzen (12) oberhalb des Drainagesysteme (4) angebracht ist und welche mit je einer Regenerierungs8/Ui^.e (14/ 15) für die jeweiligen Ionenaustauscher verbunden

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