DE1918986A1

DE1918986A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vollentsalzung waessriger Loesungen

Info

Publication number: DE1918986A1
Application number: DE19691918986
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kunz Gerhard K
Original assignee: GHH MAN ANLAGEN
Current assignee: GHH MAN ANLAGEN
Priority date: 1969-04-15
Filing date: 1969-04-15
Publication date: 1971-03-25
Also published as: IT1045258B; SE357949B; DE1918986C3; BE748896A; FI51331B; ES378575A2; CH497345A; NL7005297A; DE1918986B2; JPS543824B1; FR2039194A6; RO54581A; IL34254A0; GB1317910A; NL167137B; FI51331C; NL167137C

Description

3HH-M.A.N.-Technik .

Gesellschaft für

Anlagenbau mbH Essen, 9. Dez. 1970.

Aktz.: P 19 18 986.7 · - GMT 17 -

Verfahren und Vorrichtung zur Vollentsalzung wässriger Lösungen.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser und anschließender Regeneration eines Austauschers mittels einer im Gegenstrom zu dem zu behandelnden Wasser führbaren, beladbaren, mit Regeneriermittel regenerierbaren und mit Waschflüssigkeit waschbaren sowie nach erfolgter Vorbehandlung im Kreislauf der Beladung wieder zurückführbaren Austauschermasse, wobei man das Beladen, Regenerieren und Waschen der Austauschermasse in Wirbelschichten durchführt und einen Teil des verbrauchten Regeneriermitteilt zur Förderung benutzter Austauschermasse in eine Regenerierkolonne im Kreislauf leitet, und wobei man ebenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil des Reinwassers sowohl die regenerierte Austauschermasse in einer Waschkolonne wäscht, als auch diese Austauschermasse aus der Wasohkolonne über eine Gegendruokkammer in eine Austauscherkolonne fördert und Wobei man das dem Regenerieren der Austausohermasse dienende Regeneriermittel kontinuierlich im Gegenstrom zur Austauschermasse führt, nach Patent 1.280.761.

Um dieses Verfahren zur Vollentsalzung einer wässrigen Lösung zu verwenden, ist man gezwungen, wenigstens 2 Austausoherkolonnen mit ihren eben genannten Kreisläufen in Serie zu schalten. Hierbei tritt aber mit fortschreitendem Austausch in dtr ersten Austausche rkolonne, also dort von unten;naoh oben, einzunehmender Gegenioneneffekt ein. Beim Austausch·'von Metallionen, wie z.B.

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Ca, Mg, Na, Ka gegen Wasserstoff ionen wird die wässrige Lösung ! zunehmend sauer. Die freiwerdenden Η-Ionen drücken das Aus- ' tauschgleichgewlcht in die für den Austausch ungünstige Richtung,; das bedeutet, der Austauschwirkungsgrad sinkt. Andererseits ist einleuchtend, daß dieser Wirkungsgrad steigen muß, wenn die Lösung neutral wäre, d.h. wenn man gleichzeitig den Anionenaustausch, z.B. Sub, Cl, CO,, HCO-, durch OH, vornehmen und damit die Η-Ionen neutralisieren würde.

E3 ist mithin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die eigenständig Schutz beansprucht wird, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs näher beschriebenen Art in Bezug auf den Wirkungsgrad bei der Anwendung auf eine Vollentsalzung zu verbessern.

Die se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Austausoherkolonne das zu entsalzende Wasser alternierend durch, mit Kationen- und Anionenaustauschermasse gefüllte Räume geführt wird.

Durch eine derartige Weiterbildung des Verfahrens erreicht man, daß der Qegenioneneffekt nur nooh in den relativ kleinen Stufen der Unterteilung der Austauscherkolonne wirksam wird, da durch den stets naoh einem Kationenaustausch erfolgenden Anionenaustausch das durch den ersteren sauer werdende Wasser darauffolgend wieder neutral wird. Man erreicht weiterhin den großen Vorteil, eine kontinuierliche Arbeitsweise bei der Vollentsalzung beibehalten zu können, ohne die aus der Mischbettechnik bekannten Nachteile übernehmen zu müssen.

In Ausgestaltung des Verfahrens werden die Kationen- und Anionenaustauschermassen in je einem Regenerierkreislauf umgewälzt. Es ist vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens die Austauscherkolonne mit eingesetzten Böden zu versehen, di* für das Wasser durchlässig sind, aber nicht für die Austauschermassen. Zweckmäßig und die durch die Böden gebildeten Stufen durch Rohrleitungen alternierend miteinander verbunden, d.h., jeweils alle

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Kationenaustauseherstufen und die Anionenaufctauscherstufen sind in Serie durch die Rohrleitungen miteinander verbunden.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben*

Für das Verfahren gemäß der Erfindung sind im wesentlichen eine · Austauscherkolonne 1 für die Vollentsalzung des Rohwassers, zwei Regenerierkolonnen 2 und 3» zwei Waschkolonnen 3 und 4, für die Waschung der Austauschermasse vorhanden.

Am unteren Teil der Austauscherkolonne 1 befindet sich ein dicht abschließender Zwischenboden 5» über dem im Mantel der Austauscherkolonne 1 die Rohwasserzulaufleitung 6.mündet. Das Rohwasser, d.h. das zu behandelnde Wasser wird von einer Rohwassirrpumpe 7 gefördert und ist mittels eines Ventiles 8 regulierbar. Oberhalb des Einlaufs befinden sich Lochböden 9 in regelmäßigen Abständen übereinander. Der Abstand zweier Lochböden ergibt eine Austauscherstufe. Die einzelnen Stufen 10, 11, 12 und 1? sind unter Auslassung der benachbarten durch Rohre 14, 15, 16 miteinander verbunden» Von den tiefst-gelegenen Stufen 10 und 11 führen die Rohre 16 und 17 in am Fuß der Kolonne gelegene Gegendruckkammern 18 und 19, in denen sie durch verstellbare Platten 20 und 21 verschließbar sind. Von den Räumen der Gegehdruckkammem führen Leitungen 22 und 23 zu den oberen Enden der Regenerierkolonnen 2 und 3. Am Kojif der Regenerierkolonnen zweigt je eine Leitung 24 und 25 ab, die unter Einschaltung je eines Überlaufgefäßes 26 und 27 zu einer Pumpe 28 und 29 führt. Von der Pumpe wird über je eine Leitung 30 und 31 die verbrauchte und überschüssige Regeneriermittellösung in die Gegendruckkammern 18 und 19 gefördert. Die Regenerierkolonnen 2 und 3 weisen an ihren unteren Enden Böden 32 und 33 auf, durch die sie mit den Waschkolonnen 3_%und 4 verbunden sind. Die Waschkolonnen sind im Durchmesser kleiner. Die Regeneriermittellösung wird durch den Einlauf J>K bzw. 35 in die Regenerierkolonnen gegeben, nachdem sie

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vorl je einer Pumpe Z>6 und 37 aus einem Vorratsbehälter gefördert wurden. Da sowohl die im Rohwasser befindlichen Anionen als auch die Kationen durch OH- bzw. Η-Ionen ersetzt werden müssen, finden zwei verschiedene Regeneriermittelkolonnen für die beiden Regenerierkreisläufe Verwendung.

Durch die Leitung 34 wird Natronlauge, durch die Leitung 35 Salzsäure gefördert. Oberhalb des Einlaufe für die Regeneriermihttellosungen befindet sich eine Lochplatte oder eine mit Düsen besetzte Verteilervorrichtung J8 und 39, auf der Füllkörper 4o für die weitere Verteilung der Regeneriermittellösung geschichtet sind. Die Höhe der Füllkörperschicht reicht bis an die obere Kante der Waschkolonne 3· Die unteren Teile der Waschkolonne 3 und 4 ragen in Gegendruckkammern 41 bzw. 42 hinein. Die öffnungen der Waschkolonnen können mit Hilfe verstellbarer Platten 43 und 44 geschlossen bzw. geöffnet werden. Durch eine Zuleitung 45 bzw. 46, in der jeweils eine Hilfspumpe 47 bzw. liegt, wird aus der Reinwasserleitung 49 Wasser als Gegendruckflüssigkeit in die Gegendruckkammerri 41 und 42 gedrückt. Die Reinwasserleitung 49 zweigt am Kopf 50 der Austauscherkolonne ab.

Von den Gegendruckkammern 41 und 42 führen Förderleitungen 51 und 52 in fester und dichter Verbindung durch den Kopf 50 der Austauscherkolonne 1 und ragen in die Stufen 12 und 13 der Austaus ehe rkolonne 1 hinein. Oberhalb der Gegendruckkammern 42 und 43 befinden sich Ringkammern 54 und 55» von denen aus durch in der'Zeichnung nicht dargestellte Ringdüsen Waschflüssigkeit in die Waschkolonne 3 ^und ^ gelangen kann. Diese- Waschflüssigkeit stammt aus den Leitungen 45 und 46.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgende:

Dfcrch die Rohwasserzulaufleitung 6 wird das zu reinigende Rohwasser gefördert; es gelangt über die Lochböden 9 langsam zum Kopf 50 der

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Austauscherkolonne. Während dieses Vorganges passiert es die Stufen 10 und 12, in denen die Kationen des Rohwassers, hauptsächlich Ca, Mg, Ka und Na-Ionen durch Η-Ionen ersetzt werden. In den dazwischenliegenden Stufen 11 und 13 wird das Rohwasser von seinen Anionenanteilen, in der Hauptsache Cl, SO^, CO- und HCO^-Ionen befreit, indem diese Ionen durch OH-Ionen ersetzt werden. Das gereinigte Rohwasser verläßt im vollentsalzten Zustand die Austauscherkolonne durch die Leitung 49 und kann au3 dieser entnommen werden. Teile des Reinwassers werden durch die Pumpen 47 und 48 entnommen und beaufschlagen die Gegendruckkammern 41 und 42. Aus den Waschkolonnen, die das Reinwasser nach oben steigend durchströmt, fallen die regenerierten Austauschermassen nach unten und werden über die Leitung 51 oder 52 in ihre jeweiligen Stufen in Austauscherkolonne gefördert. Die Austauschermassen bilden in der Austauscherkolonne Wirbelschichten; durch die Überströmrohre 14^. 15» 16 und 17 gelangen die Austauschermassen, die ftlr sich getrennt bleiben, in die Gegendruckkammern 1.8 und 19 am Fuß der Austauscherkolonne. Dort werden sie über die Leitung 22 und 2J> den Regenerierkolonnen 2 und 3 zugeführt. Das Zuführen geschieht durch verbrauchte Regeneriermittellösung, die über die Leitung 24 und 25 mit Hilfe der Pumpen 28 und 29 in die Gegendruckkammer gedrückt wird. In den Regenerierkolonnen sinken die Austauschermassen nach unten und werden dabei durch die aus den Leitungen y\ und 35 stammende Regeneriermittellösung wieder regeneriert'.

In den Regenerierkolonnen werden die Metallionen wieder duroh Wasserstoffionen, stammend aus der Salzsäure, ersetzt, während die SäurerestIonen durch OH-Ionen der Natronlauge ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser und anschließender Regeneration des Austauschers mittels einer im Gegenstrom zu dem zu behandelnden Wasser führbaren, beladbaren, mit Regeneriermittel r.egenerierbaren und mit Waschflüssigkeit waschbaren sowie nach erfolgter Vorbehandlung im Kreislauf der Beladung wieder zurückführbaren Austauschermasse, wobei man "das Beladen, Regenerieren und Waschen der Austauschermasse in Wirbelschichten durchführt und einen Teil des verbrauchten Regeneriermittels zur Förderung benutzter Austauschermasse in eine Regenerierkolonne im Kreislauf leitet, und wobei man ebenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil des Reinwassers sowohl die regenerierte Austauschermasse in einer Waschkolonne wäscht als auch diese Austauschermasse aus der Waschkolonne über eine Gegendruckkammer in eine Austauscherkolonne fördert und wobei man das dem Regenerieren der Austauschermasse dienende Regeneriermittel kontinuierlich im Gegenstrom zur Austauschermasse führt, nach Patent 1.280.761, dadurch gekennzeichnet, daß in der Austauscherkolonne das zu entsalzende Wasser alternierend durch mit Kationen- und Anionenaustauschermasse gefüllte Räume geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationen- und Anionenaustauschermasse in je einem Regenerierkreislauf umgewälzt werden.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die* Austauscherkolonne mit eingesetzten Buden versehen ist, die für das Wasser durchlässig sind, aber nicht für die Austauschermassen.

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Vorrichtlang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Böden gebildeten Stufen durch Rohrleitungen .alternierend miteinander verbunden sind,

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