DE1953087B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit mittels Ionenaustausch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit mittels Ionenaustausch unter teilweiser Verwendung eines gasförmiger Druckmittels für den Transport des Austauscherharzes. Des weiteren bezieht sich die Erfindung au eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit für die Beladung, Spülung und Regenerierung geeigneten Kolonnen. Ein<; solche Vorrichtung die auch die Durchführung dieses Verfahrens erlaubt ist bekanmt aus der US-PS 3 351488. Die aus diesem Patent bekannte Vorrichtung weist eine Mehr zahl von aus Kolonnen bestehende und jeweils eine Beladungskolonne umfassenden, parallelgeschalteter Reihen auf, die auf eine gemeinsame Regenerierungsso anlage für Anionen- und Kationenharze arbeiten. Dabei ist der jeweiligen Beladungskolonne, in welchei der Ionenaustausch erfolgt, eine Zufuhrkolonne vor geschaltet, aus welcher sich eine Mischung regene rierter Anionenharze und Kationenharze untei Schwerkraftwirkung bei jeweils geöffneter Ventil stellung in die Beladungskolonne bewegen. Unterhall der Beladungskolonne ist eine sogenannte Meß kolonne angeordnet, in welche das erschöpfte Aus tauscherharz ebenfalls unter Schwerkrafteinfluß ein fällt, dann jedoch von dieser unter Einwirkung hoher Luftdrucks mit der Mutterflüssigkeit vermischt in der Regenerierungsteil der Anlage getrieben oder ge blasen wird.

In ähnlicher Weise wird das in der Regenerierungs anlage schließlich gespülte und mit Wasser innig vermengte Harz in Form eines Wasser-Harz-Gemische; durch Ventile unter Einwirkung eines hohen Luft drucks durch einen Zyklonfilter in eine Mischkolonne

geblasen, die direkt oberhalb der schon erwähnten ergibt sich ein Verlust an Verfahrensflüssigkeit, die Speisekolonne angeordnet ist. In der Mischkolonne als »Schlupf« bezeichnet wird und verlorengeht. Da wird dann das Austauscherharz wieder durch ventil- normalerweise Beladungskolonnen und die sonstigen gesteuerte Zuführung der Mutterflüssigkeit aufgefüllt, zugeordneten Anlagen auch mit dem Austauscherdann läßt man in den Boden der Mischsäule Luft 5 harz nicht vollständig gefüllt sind, kommt es bei dem unter Hochdruckeinfluß eintreten, um die Anionen- stets notwendigen Regenerierungszyklus auch zu harze und die Kationenharze zu einer im allgemeinen Schwingungen in der Harzsäule, wenn periodisch die homogenen Masse zu vermischen. Anschließend ge- Strömungsrichtung der Flüssigkeit etwa in der Belangt dann diese Mischung aus der Mischkolonne !adungskolonne zu Zwecken der Regenerierung des wieder in die darunterliegende Speisekolonne, und io Harzes und seiner Weiterbeförderung umgekehrt zwar über einen Durchlaß mit einem ausreichend werden muß.

großen Durchmesser. Ausschließlich unter Verwendung von Wasser

In ähnlicher Weise erfolgt eine Beförderung von transportieren Ionenaustauschersysteme das Aus-Austauscherharz durch kombinierte Anwendung von tauscherharz etwa In den USA.-Patentschriften Druckluft und Wasser bei der US-PS 3 130 151. In 15 3 325 011, 3 059 777 oder dem GB-Patent 904 186. dieser Patentschrift sind drei parallel angeordnete Bei der erstgenannten USA.-Patentschrift ist zwar Kolonnen vorgesehen, nämlich eine Arbeits- oder Druckluft als Antriebsmedium erwähnt, jedoch ledig-BeIadungskolonne, eine daneben abgeordnete Re- lieh zum Antrieb eines Kolbens, wobei dann von dem generierungskolonnne und eine Speicherkoionne, wo- Kolben verdrängtes Wasser das Austauscherharz weibei erschöpftes Harz aus der Beladungskolorne hy *° rertransportiert. Als bekannt ergibt sich aus der draulisch, nämlich durcn die Drainagewirkung von GB-Patentschrift, einer Speisekolonne einen durck-Wasser über Leitungen und Ventile zunächst dem losen Einfüllbehälter für regeneriertes Harz vorzu-Speicherbehälter zugeführt wird und dann ebenfalls schalten. Die Beförderung aus der Speisekolonne in ausschließlich unter der Beförderungswirkung von die Beladungskolonne erfolgt dann jedoch unter VerWasser aus der Speicherkolonne in die Regenerie- 25 wendung von Druckwasser, so daß sich die gleichen runeskolonne gelangt und dort regeneriert wird. Die Nachteile wie weiter vorn schon geschildert ergeben. Zurückführung aus der Regenerierungskolonne in die Der USA.-Patentschrift 3 190 509 kann der unter

Beladungskolonne geschieht dann, wie schon er- kontinuierlicher Schwerkrafteinwirkung stehende wähnt, durch kombinierte Anwendung von D. uckluft Transport eines beliebigen, selbst unter Druck stehen und Wasser, wobei durch Ventile gleichzeitig Druck- 30 den Fluidums entnommen werden, wobei der Abluft und Wasser eingeleitet wird, so daß man ein Auf- stieg von einem Behälter zum anderen jeweils ausrühren und Durchmischen erreicht und anschließend schließlich unter Schwerkrafteinfluß erfolgt und hierunter der Einwirkung von Druckluft die gesamte aus zu entsprechende Ventile und Schieber geöffnet und Harz Wasser und Luft bestehende Masse in die Be- geschlossen werden.

laduriaskolcnne überführt. Das Einleiten der Luft er- 35 Schließlich ist aus der DT-AS 1 104 460 noch die f₀l_Rt bei dieser bekannten Vorrichtung deshalb, um Regenerierung eines Kationenaustauscherharzes mit während der Übertragung eine ausreichende furbu- Schwefelsäure bekannt.

lenz aufrechtzuerhalten und dadurch eine unterschied- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein

liehe Ablagerung zu verhindern; schließlich soll das Verfahren zur Beförderung eines Ionenaustauscher-Vorhandensein der Luftblasen in dem Gesamtgemisch 40 harzes in einer entsprechenden Anlage anzugeben, die Reibung zwischen den einzelnen Harzieilchen wobei das Harz ohne Verlust an Mutterflussigkeit, verringern ohne daß sich Schichten des Harzes vermischen und

Nachteilig bei den bekannten Austauschersystemen ohne daß es zu einer merklichen Abnutzung des ist daß das grundsätzliche Vorhandensein von Flüs- Harzes kommt, transportiert wird Begleitend hierzu sigkeit bei dem Transport des Harzes, und 7war ins- 45 ist eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses verbesondere im Bereich der Beladungskolonne, zu einor fahrens zu schaffen. rr^_nH,,no _a„< Kanalbildung führt, da die das Harz mit sich tra- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung au. eende oder reißende Flüssigkeit bei ihrem Hindurch- von dem eingangs als bekannt vorausgesetzten Verfließen durch das Harzbett einzelne Harzkörper weg- fahren und besteht erfindungsgemaß dann, dab da: sDült wobei andere jedoch liegenbleiben, so daß ins- 50 relativ trockene Austauscherharz ausschließlich mi gesagt eine ungleichmäßige Beförderungswirkung er- Hilfe pneumatischer Druckstöße altomeraid zu de zielt wird aber auch eine Relativverschiebung von nassen Behandlungsphasen von Kolonne zu Kolonn einzelnen Harzköinern gegeneinander, die anein- befördert wird, wobei die Kolonnen stets vollstand, ande "eiben und auf andere auftreffen und zu kleine- mit Austauscherharz gefüllt gehalten werden, und 11 ren S ücken zerfallen können. Besonders nachteilig 55 den Druckintervallen die Beladung Spülung und ge ist jedoch bei dieser Beförderung eine Vermischung gebenenfalls Regenerierung im Flussigkeitsgegen von unterschiedlich ausgenutzten Harzschichten, so strom erfolgt. _Kf»u_riino α;?^ Ver daß es im Harzbett selbst zu Ungleichmäßigkeiten Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver kommt und der Wirkungsgrad der Anlage herabge- fahrens besteht dann erhndungsSemaß darm, da« de set7twird ^6o Beladungskolonne und gegebenenfalls der Kegene Ein weiterer, nachteiliger Gesichtspunkt bei den rierungskolonne ein Pneumatischer Druckaufgabe bekannnten Austauschersystemen liegt noch darin, behälter vorgeordnet ist mit einem am BnIaB^ de daß! um erschöpftes Austauscherhaiz zum Regene- Druckaufgabebehalters «S^dnet»· _a J^Te₅

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gemäß einem Merkmal der erfindungsgemäßen Vor- rensstrecke, so daß die durch die Hauptstrecke strörichtung im Druckaufgabebehälter befindet, der als mende Flüssigkeit notwendigerweise auch durch die einziger der nachgeschalteten Kolonnen nicht stets Beladungskolonne 14 strömt. Wenn die Flüssigkeit vollständig mit Austauscherharz gefüllt ist. durch das Kationen-Austauscherharz fließt, das in

Bei der Erfindung wird kontinuierlich gearbeitet 5 der Beladungskolonne 14 enthalten ist, werden die in und das Austauscherharz periodisch schubartig durch ihr enthaltenen Kationen durch H⁺-Ionen ersetzt, die die Anlage bewegt, wobei eine Kanalbildung ausge- später aus der Hauptverfahrensflüssigkeit in einer der schlossen ist; daher gibt es auch keine Reibung der bekannten Arten entfernt werden. In dem Zeitraum, einzelnen Harzpartikeln miteinander, sondern das in dem frisches Austauscherharz unter Druck aus Austauscherharz durchläuft in laminarer Schichtung io dem Druckaufgabebehälter 13 in die Beladungsohne Durchmischung die einzelnen Kolonnen und kolonne 14 gepreßt wird, wird dann auch das verinsbesondere die Beladungskolonne. brauchte Austauscherharz vom Boden der Beladungs-

Es kann auch zu keinerlei Turbulenzen beim kolonne 14 in eine Absüßkolonne 15 gefördert, durch Transport des Harzes kommen, da im Gegensatz zu welche Wasser hindurchgeleitet wird, um einen weden bekannten Austauschersystemen, bei denen das 15 sentlichen Teil der Zucker enthaltenden Flüssigkeit Harz transportiert werden muß, bei der Erfindung das oder des Sirups aus dem Austauscherharz zu entfrische Austauscherharz in dem Einfüllbehälter rela- fernen, das in der Absüßkolonne 15 enthalten ist. Die tiv trocken zurückbleibt und von dort im gleichen aus der Absüßkolonne 15 abströmende Flüssigkeit Zustand in den Druckaufgabebehälter vor der BeIa- ist daher eine verdünnte Zuckerlösung, aus der der dungskolonne gelangt. r ao Zucker wirtschaftlich entzogen werden kann.

Vorteilhaft ist weiterhin bei der Erfindung, daß die Während nun das verbrauchte Austauscherharz

zum Transport des Austauscherharzes verwendeten dem oberen Ende der Absüßkolonne 15 unter Druck Leitungen relativ klein gehalten werden können und, zugeführt wird, wird eine gleiche Menge am Boden weil sich die gesamte Austauscherharzmenge als Ein- verdrängt, die somit am oberen Ende einer weiteren heit bewegt, in den einzelnen Kolonnen keine Tot- »5 Kolonne 16 zugeführt wird, in der der pH-Wert Zonen mehr vorkommen, so daß sich auch die Ge- des Harzes und der das Harz begleitenden Flüssigsamtkapazität der Kolonnen vollständig ausnutzen keil eingestellt wird, und zwar durch Behandlung mit läßt. verbrauchtem Ammoniak-Regenerierungsmittel aus

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ?ind Ge- dem vorher erwähnten Anionen-Austauscherteil, wogenstand der Unteransprüche und in diesen nieder- 30 bei die Metall-Ionen durch Ammonium-Ionen ersetzt gelegt. werden. Wenn das verbrauchte Harz unter Druck am

Im folgenden werden das erfindungsgemäße Ver- oberen Ende der Kolonne 16 zugeführt wird, wird fahren sowie Aufbau und Wirkungsweise einer Vor- eine gleiche Harzmenge am Boden der Kolonne abrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anhand gezogen und oben in eine Spülkolonne 17 eingeführt, der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt 35 in der das Harz gespült wird; dabei wird von unten F i g. 1 in schematischer Darstellung den grund- nach oben weiches Wasser hindurchgeleitet. Das am sätzlichen Aufbau der Kolonnen und das Slrömungs- Boden der Spülkolonne 17 beim Zuführen des Harzes diagramm der Anlage, während aus der Kolonne 16 verdrängte Harz wird unter

F i g. 2 schematisch und als Teilausschnitt ein Druck durch ein Rohr 18 transportiert und fällt dann anderes Ausführungsbeispiel einer Regenerierungs- 40 durch sein Gewicht in einen erhöhten Einfüilbehälter anlage zeigt. 19. Der Einfüllbehälter 19 enthält somit das ver-

In F i g. 1 ist der Kationen-Austauscherteil einer brauchte Harz, das für die Regenerierung mit einem Anlage zum Entziehen von Mineralien dargestellt, sauren Regenerierungsmittel bereit ist. wodurch das der auch noch ein Anionen-Austauscherteil zugeord- Harz anstelle der Kationen wieder die H⁺-lonen ernet ist. Da der Anionen-Austauscherteil im wesent- « hält, da die Kationen in der Beladungskolonne 14 ja liehen in gleicher Weise aufgebaut ist und arbeitet adsorbiert worden sind.

wie der Kationen-Austauscherteil (außer wie weiter Das Harz wird periodisch unter dem Einfluß seines

unten genauer angegebene Unterschiede) wird im Gewichtes aus dem Einfüllbehälter 19 dem oberen folgenden nur der Kationen-Austauscherteil der An- Ende einer Regenerierungskolonne 20 zugeführt. Wie lage im Detail beschrieben, einschließlich der ihm 50 im einzelnen in Verbindung mit Fig.2 beschrieben zugeordneten Harzregenerierungsanlage. ist, wird in manchen Anwendungsfällen auch vorge-

Da die Deionisierung von Zucker enthaltenden zogen, das Harz unter Druck in die Regenerierungs-Flüssigkeiten oder Sirup wesentlich schwieriger ist als kolonne 20 einzuleiten, wobei in diesen Fällen ein beispielsweise das Weichmachen von Wasser und da Druckaufgabebehälter ähnlich dem Druckaufgabevorliegende Erfindung zum Deionisieren von Zucker 55 behälter 13 zwischen den Einfüllbehälter 19 und die enthaltenden Flüssigkeiten verwendet wird, ist in Regenerierungskolonne 20 geschaltet ist
Fig. 1 ein solches System dargestellt. Es wird jedoch Um eine konstante Strömung des Regenerierungsbetont, daß die Erfindung sich auch für andere An- mittels durch die Regenerierungskolonne 20 zu erwendungsarten eignet. reichen und um ferner die Kosten der Anlage durcl

Bei dieser Anlage wird frisches Austauscherharz 60 Vermeidung von Hochdruckpumpen zu senken, is abwechselnd aus zwei Einfüllbehältern 10 und 11 ein Tank 21 mit konstanter Füllhöhe vorgesehen, de durch sein Gewicht zu einem als Speisekolonne aus- wesentlich höher als die Regenerierungskolonne 2( gebildeten Druckaufgabebehälter 13 geführt, der ab- angeordnet ist und einen Vorrat an flüssigem Re sperrbar ist und unter Druck gesetzt werden kann generierungsmittel enthält. Dieses Regenerierungs und aus dem das Austauscherharz periodisch unter 65 mittel wird unter Ausnutzung seines Gewichtes durcl pneumatischem Druck in die Beladungskolonne 14 eine Rohrleitung 22 zum Boden der Regenerierungs gepreßt wird, in welcher der Ionenaustausch erfolgt. kolonne 20 geführt, worauf es, nachdem es durch da Die Beladungskolonne 14 liegt in der Hauptverfah- Harz, das in der Regenerierungskolonne 20 enthalte

ist, hindurchgeströmt ist, durch eine Rohrleitung 23 unreinigt. In der Behandlungskolonne 14 befindet

zum Boden des Einfüllbehälters 19 transportiert wird, sich das am meisten benutzte oder verbrauchte Harz

in welchem das im Einfüllbehälter 19 enthaltene ver- daher am Boden der Kolonne, während das frische

brauchte Harz vorbehandelt wird, worauf das Re- Harz am oberen Ende der Kolonne liegt, so daß ein

generierungsmittel am oberen Ende des Einfüllbehäl- 5 allmählicher Übergang von dem am stärksten aus-

ters 19 über einen Überlauf 24 abfließt und in einen nutzbaren Harz am oberen Ende der Kolonne zu dem

Abguß- oder Ablaufkanal geführt werden kann. schon stark erschöpften Harz am Boden der Kolonne

Das in der Regenerierungskolonne 20 regenerierte vorhanden ist. Bei diesem Verfahren wird einmal Harz wird dann periodisch vom Boden der Regene- dieser allmähliche Übergang oder diese Veränderung rierungskolonne 20 zum oberen Ende einer Kolonne io der Stärke oder des Leistungsvermögens des Harzes 26 befördert, in der es noch einmal mit frischer Re- fortwährend aufrechterhalten, wodurch das Harz am generierungslösung behandelt wird, die ihre volle besten ausgenutzt wird. Wenn bei der Regenerie-Kraft hat und die unter Ausnutzung ihres Gewichtes rungsanlage nach den F i g. 1 und 2 ein unter Druck aus dem Tank 21 durch eine Rohrleitung 27 zum setzbarer Druckaufgabebehälter zwischen dem EinBoden der Kolonne 26 zugeführt wird. 15 füllbehälter 19 und der Regenerierungskolonne 20

Es ist zwar möglich, daß das der Kolonne 26 aus zwischengeschaltet wird, kann auch die Regenerie-

der Regenerierungskolonne 20 zugeführte Harz im rungskolonne 20 fortwährend in vollständig gefülltem

wesentlichen regeneriert ist, ehe es in die Kolonne Zustand gehalten werden.

26 eintritt, es ist dann für sämtliche praktischen Bei der Anlage nach Fig. 1 wird das regenerierte

Zwecke vollständig regeneriert. Trotzdem wird eine «o Harz vom Boden der Spülkolonne 29 durch eine

kleine Menge von frischem Regenerierungsmittel Rohrleitung 40 zu einem motorgetriebenen schwenk-

durch das Harz hindurchgelritet, um dessen vollstän- baren Rohr 41 geführt, das bei jedem der aufeinan-

dige Regenerierung sicherzustellen. derfolgenden Harzstöße oder Harzschübe von einer

Das regenerierte Harz wird dann vom Boden der Stellung über einem der Einfüllbehälter 10 oder 11 in Kolonne 26 zum oberen Ende einer Spülkolonne 29 a$ eine Stellung über dem anderen Einfüllbehälter gegeführt. Durch die Spülkolonne 29 und damit durch schwenkt wird. Auf diese Weise werden die Einfülldas in ihr enthaltene Harz wird von unten nach oben behälter 10 und 11 in relativ vollem Zusand gehalten. Wasser hindurchgeleitet, das am oberen Ende der Wie oben erwähnt, eignet sich dieser Kationen-Aus-Spülkolonne 29 abströmt. Das durch das regenerierte tauscher, der in Fig. 1 gezeigt ist, zur Verwendung Harz in der Spülkolonne 29 hindurchgeflossene 30 in einer Anlage zum Entziehen von Mineralien, die Wasser ist eine dünne Regenerierungslösung und einen ähnlichen Anionen-Austauscher besitzt. Innerwird in einer Mischkammer 31 mit konzentriertem halb der Gesamtanlage ist daher eine Kationen ent-Regenerierungsmittel gemischt und zu einem Tank 28 haltende Flüssigkeit verfügbar, die durch das Antransportiert. Durch eine Pumpe 32 wird Regenerie- ionen austauschende Harz hindurchgeströmt ist, und rungsmittel aus dem Tank 28 durch eine Rohrleitung 35 es wird eine kleine Menge dieser Flüssigkeit durch 33 in einen Harz-Auffangbehälter34 gepumpt, aus eine Rohrleitung 42 und durch zwei Ventile 43 und dem es infolge seines Gewichtes in den Tank 21 ab- 44 zu den entsprechenden Einfüllbehältern 10 und fließt. 11 geführt, um das in diesen enthaltende Kationen-

Das verbrauchte Harz aus der Beladungskolonne Harz vorzubehandein.

14 oder der Absüßkolonne 15 durchläuft somit nach- 40 In Fig. 1 werden die beiden Ventile43 und 44

einander die weiteren Kolonnen 15, 16, 17, 19, 20, entsprechend durch geeignete bekannte Steuergeräte

26, 29. die Einfüllbehälter 10 oder 11 und den 45 und 46 für die Flüssigkeitshöhe gesteuert, durch

Druckaufgabebehälter 13 und zurück zum oberen welche die Ventile betätigt werden, um in den Ein-

Ende der Beladungskolonne 14. Während dieser füllbehältern 10 und 11 eine vorgegebene Flüssig-

Strömung des verbrauchten Harzes durch die Behäl- 45 keitshöhe aufrechtzuerhalten.

ter oder Kolonnen, die eine Austauscher- und Re- Die Einfüllbehälter 10 und 11 besitzen jeweils

generierungsanlage bilden, werden die H⁺-Ionen, die einen konischen Boden, durch welchen das Harz über

in der Beladungskolonne 14 durch Kationen aus der entsprechende solenoidgesteuerte Ventile 47 und 48

Hauptverfahrensflüssigkeit ersetzt wurden, wieder an zu dem Druckaufgabebehälter 13 geführt wird. Ab-

das Harz zurückgesehen, das am oberen Ende der 50 flußleitungen, die solenoidgesteuerte Ventile 49 und

Beladungskolonne 14 als frisch regeneriertes Harz 50 enthalten, sind entsprechend in der Nähe des

eingeleitet wird. Bodens des jeweiligen Einfüllbehälters 10 und 11 an-

Während des Betriebs werden dabei periodisch geschlossen; ferner sind Leitungen, die solenoid-Schubimpulse ausgelöst, um gleichzeitig kleine Men- gesteuerte Ventile 51 und 52 enthalten, für die Zügen des Harzes durch die Austauscheranlage zu be- 55 fuhr von Druckluft am Boden der Einfüllbehälter 10 wegen. Da das Harz durch die Behälter oder Kolon- und 11 vorgesehen um das in den Einfüllbehältern nen 14, 15. 16 und 17 unter pneumatischem Druck enthaltene Harz durchzuführen,
hindurchgeleitet oder hindurchgestoßen wird, werden Die Ventile 47 und 48 werden durch ein Niveaudiese Behälter oder Kolonnen fortwährend vollstän- Meßgerät 53 gesteuert; sie werden periodisch geöffdig gefüllt gehalten, so daß ein schubartiger Harz- 60 net, um eine gegebene Harz-Füllhöhe in dem Druckstrom durch die Kolonnen hindurch gewährleistet ist. aufgabebehälter 13 aufrechtzuerhalten. Am oberen Dies ist sehr wichtig, da es für einen leistungsfähigen Ende des Druckaufgabebehälters 13 ist eine Abzugs-Betrieb der Ionenaustauscheranlage oder anderer An- leitung, die ein solenoidgesteuertes Ventil 55 enthält, lagen in denen eine Flüssigkeit durch ein körniges ferner eine Einlaßleitung für Hochdruckluft, die ein Material behandelt wird, wesentlich ist, daß das ver- 65 solenoidgesteuertes Ventil 56 enthält, angeschlossen, brauchte oder weniger leistungsfähige Behandlung- Das Ventil 56 wird periodisch und relativ kurzzeitig material nicht mit dem frischen oder weniger ver- geöffnet, beispielsweise 30 Sekunden lang, und zwar brauchten Material gemischt wird oder dieses ver- während des Harztransportes, wobei die Hochdruck-

luft, die am oberen Ende des Druckaufgabebehälters Bestehen die Behälter oder Kolonnen aus Metall,

13 eintritt, eine gegebene Harzmenge nach unten so werden zweckmäßigerweise die Nähte zwischen durch diesen und durch ein solenoidgesteuertes Ven- den konischen und zylindrischen Teilen durch ringtil 57 drückt, wobei diese Harzmenge zum oberen förmigc Bänder aus Epoxyharz abgedeckt, um die Ende der Beladungskolonne 14 transportiert wird. 5 gleichmäßig gekrümmten Teile zu bilden.

Wie dargestellt, hat die Beladungskolonne 14 oben Es ist eine Auslaßleitung vorgesehen, die ein sole-

und unten ein konisches Ende, wobei die Verbin- noidbetätigtes Ventil 76 enthält, durch welches das

dungssteile zwischen den konischen Enden und dem süße Wasser oder die verdünnte Zuckerlösung aus

zylindrischen Hauptteil eine gleichmäßige sanfte der Absüßkolonne 15 abgezogen wird. Ferner ist eine

Krümmung bildet, wie bei 58 und 59 dargestellt, um io Abzugsleitung, die ein solenoidbetätigtes Ventil 77

sicherzustellen, daß in der Beladungskolonne 14 keine enthält, am oberen Ende der Absüßkolonne 15 an-

Tot-Zonen entstehen, in denen das Harz relativ ruhig geschlossen. Eine Leitung zum Abführen des Harzes,

bleiben kann, wenn es periodisch durch die BeIa- die ein Ventil 78 enthält, ist zwischen dem Ventil 75

dungskolonne 14 nach unten bewegt wird. Zwischen und dem oberen Ende der Absüßkolonne 15 ange-

dem Ventil 57 und dem oberen Ende der Beladungs- 15 schlossen, um bei einer Inspektion und zur Wartung

kolonne 14 ist eine Harz-Abzugsleitung angeschlos- der Kolonne das Harz abzuführen. Ebenso ist, wie

sen, die mit einem Ventil 61 versehen ist, um bei bei der Beladungskolonne 14, eine Einlaßleitung für

einer Inspektion oder zur Wartung das Harz abfüh- Druckluft, die ein solenoidbetätigtes Ventil enthält,

ren zu können. am oberen Ende angeschlossen, während an die

Der Druckaufgabebehälter 13 hat eine genügend ao Haupteinlaßleitung der Kolonne eine Hilfsauslaßleigroße Kapazität, so daß er genügend Harz für meh- tung und ein Ventil angeschlossen sind, um schlagrere Impulszyklen aufnehmen kann. Sollten sich da- artig den Druck am Zufuhrsystem zur Absüßkolonne her die Rohrleitungen von den EinfüllbehälteinlO 15 umzukehren und so jegliches Material zu cnt- und 11 zu dem Druckaufgabebehälter 13 verstopfen, fernen, das eventuell die öffnungen zur Absüßso bleibt genügend Zeit, diese Verstopfungen zu be- 15 kolonne verstopft haben könnte, seifigen, ohne daß die Anlage abgeschaltet werden muß. Eine Leitung für die Zufuhr von Wasser, die mit

Am oberen Ende der Beladungskolonne 14 ist eine einem solenoidbetätigten Ventil 83 versehen ist, ist

Abzugsleitung angeschlossen, die mit einem solenoid- an das Zufuhrsystem am Boden der Absüßkolonne

betätigten Ventil 62 versehen ist; die Ablaufflüssig- 15 angeschlossen, um Spülwasser oder eine Absiiß-

keit aus der Beladungskolonne 14 wird durch eine 30 lösung aufwärts durch die Absüßkolonne 15 hin-

Leitung abgeführt, die ein solenoidgesteuertes Ventil durchzuleiten.

63 enthält, worauf sie zu einem Vorratstank 64 ge- Ein solenoidbetätigtes Ventil 85 für die Zufuhr von führt wird, aus dem sie mit Hilfe einer Pumpe 65 Harz liegt zwischen dem Boden der Absüßkolonne durch ein solenoidbetätigtes Ventil 66 in die Haupt- 15 und dem oberen Ende der weiteren Kolonne 16, Verfahrensstrecke der Anlage gepumpt werden kann. 35 um während der Schubperiode Harz zu der Kolonne Die Rückführung von der Pumpe 65 zum Tank 64 16 zu transportieren, während eine Leitung zum Aberfolgt über ein Ventil 67, und zwar aus Gründen, führen von Harz, die ein Ventil 86 aufweist, zwischen die bekannt sind. dem Ventil 85 und der Kolonne 16 liegt. Durch ein

An die Leitung zwischen dem Ventil 57 und der Ventil 87 wird Ammoniumhydroxyd (NH OH) zu

Beladungskolonne 14 ist eine Lufteinlaßleitung ange- 40 einer Zufuhreinrichtung geführt, die am Boden der

schlossen, die mit einem solenoidbetätigten Ventil 68 Kolonne 16 angeordnet ist, wobei die Ablaufflüssie-

versehen ist, das durch ein geeignetes Druckmeßgerät keit als Abfallprodukt am oberen Ende der Kolonne

70 gesteuert wird, das auf eine Zunahme des Druckes 16 abgezogen wird. Es sind eine Lufteinlaßleitung zwischen der Einlaßleitung 71 für die Hauptverfah- mit einem Ventil 90 und eine Auslaßleitung mit

rensflüssigkeit und dem Innern der Beladungskolonne 45 einem Ventil 91 vorgesehen, um den Druck am Ein-

14 anspricht, um das Ventil 68 zu öffnen, wodurch laß-Zufuhrsystem umzukehren.

am oberen Ende der Beladungskolonne 14 Hoch- Zwischen dem Boden der Kolonne 16 und dem druckluft zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird oberen Ende der Spülkolonne 17 liegt ein solenoidein solenoidbetätigtes Ventil 72, das an die Einlaß- betätigtes Ventil 92 für die Zufuhr von Harz, wähleitung 71 angeschlos-.en ist, geöffnet, wodurch äugen- 50 rend eine Leitung zum Abführen von Harz, die ein blicklich am Zufuhrsystem für die Kolonne 15 eine Ventil 93 aufweist, zwischen dem Ventil 92 und der Druckumkehr hervorgerufen wird, um sämtliches Spülkolonne 17 liegt. Eine Leitung zum Zuführen von Material zu entfernen, das die öffnung in diesem weichem Wasser, die ein solenoidbetätigtes Ventil 95 verstopfen könnte, wobei das abgeführte Material aufweist, ist über ein geeignetes Zufuhrsystem mit durch das Ventil 72 zu einer geeigneten Auffangein- 55 dem Boden der Spülkolonne 17 verbunden, während richtung transportiert wird. eine Leitung für die Ablaufflüssigkeii, die'eine Lei-In die Leitung 71 ist ein solenoidbetätigtes Ventil tung 96 umfaßt, am oberen Ende der Spülkolonne 73 eingeschaltet, um die Strömung der Hauptflüssig- angeschlossen ist. In gleicher Weise ist am oberen keit in die. Beladungskolonne 14 zu regeln. Der Boden Ende der Spülkolonne 17 eine Abzugsleitung mit der Beladungskolonne 14 ist über ein solenoidbetä- 60 einem Ventil 97 angeschlossen. Ein Einlaß für Drucktigtes Ventil 75 und eine Harz-Speiseleitung mit dem luft mit einem Ventil 99 ist ans obere Ende der Spüloberen Ende der Absüßkolonne 15 verbunden. Die kolonne 17 angeschlossen, während eine Hilfsauslaß-Absüßkolonne 15 ist kleiner als die Beladungs- leitung mit einem Ventil 100 an die Leitung für die kolonne 14, hat jedoch im wesentlichen dieselbe Zufuhr von weichem Wasser angeschlossen ist, um Form wie diese, d. h., sie ist ebenfalls mit gleich- 65 schlagartig den Druck am Zufuhrsystem zu der Spülmäßig gekrümmten Wandteilen zwischen den oberen kolonne 17 umzukehren, um irgendwelche verstopften und unteren konischen Enden und dem zylindrischen öffnungen frei zu machen. Ein solenoidbetätigtes Ven-Mittelteil versehen. til 104 ist zwischen dem Boden der Spülkolonne

und einer Rohrleitung 18 angeordnet, um die Zufuhr von Harz durch die Rohrleitung 18 zum Einfüllbehälter 19 zu regein.

Zwischen dem Boden des Einfüllbehälters 19 und dem oberen Ende der Regenerierungskolonne 20 ist ein solenoidbetätigtes Ventil 106 angeordnet, weiter ist am oberen Ende der Regenerierungskolonne 20 ein ringförmiger Schirm oder ein Gitter 107 angeordnet, um zu verhindern, daß Harz aus der Regenerierungskolonne 20 in die Rohrleitung 23 strömt. In der Rohrleitung 23 liegt ein solenoidbetätigtes Ventil 108; eine Einlaßleitung für Druckluft, die mit einem solenoidbetätigten Ventil 109 versehen ist, ist zwischen dem Einfüllbehälter 19 und der Regenerierungskolonne 20 an die Rohrleitung 23 angeschlossen, wobei diese Leitung in Verbindung mit einem Auslaßventil 110 betätigt wird, das in einer zum Boden der Regenerierungskolonne 20 führenden Leitung liegt, um am oberen Ende der Regenerierungskolonne 20 Luftstöße einzuleiten, um die Strömung durch die ao Speiseleitung am Boden der Regenerierungskolonne 20 umzukehren, um jegliches Material zu entfernen, das die öffnungen des Speisesystems verstopfen könnte. Die Rohrleitung 22 für die Zufuhr von Regenerierungsmittel ist daher mit einem Druckschalter as versehen, um die Ventile 109 und 110 zu steuern.

In der Leitung 22 liegt ein Ventil 112, außerdem kann ein Strömungsregler 114 an diese Leitung angeschlossen sein, um durch die Regenerierungskolonne 20 einen konstanten Strom des Regenerie- rungsmittels aufrechtzuerhalten. Das Regenerierungsmittel strömt somit aus dem Tank 21 durch die Leitung 22 zum Boden der Regenerierungskolonne 20 durch diese nach oben, tritt an deren oberem Ende aus und fließt durch die Leitung 23 zum Boden des Einfüllbehälters 19, dann über einen Überlauf 24 zu einer Auslaßleitung, die mit einem Ventil 115 versehen ist. In der Auslaßleitung liegt ein Meßgerät 116 zur Messung des pH-Wertes, um die Azidität der Ablaufflüssigkeit festzustellen. to

Eine Lufteinlaßleitung mit einem solenoidbetätigten Ventil 118 ist am Boden der Regenerierungskolonne angeschlossen, und ein Steuer-Ventil 119 liegt in einer Leitung 120 für die Zufuhr von Harz, und zwar zwischen dem Boden der Regenerierungskolonne 20 und dem oberen Ende der Kolonne 26. Über der Kolonne 26 ist ein zur Atmosphäre offener Trichter 121 angebracht, der durch die Leitung 120 gespeist wird. Ein Ventil 117 regelt die Harzzufuhr aus dem Trichter 121 in die Kolonne 26. Eine Einlaßleitung für Druckluft mit einem solenoidbetätigten Ventil 122 ist am oberen Ende der Kolonne 26 angeschlossen, während eine Einlaßleitung für die Zufuhr von weichem Wasser mit einem solenoidbetätigten Ventil 123 am Boden der Kolonne 26 angeschlossen ist. Eine Auslaßleitung für das Regenerierungsmittel mit einem solenoidbetätigten Ventil 124 liegt zwischen dem oberen Ende der Kolonne 26 und dem Tank 28, während eine zweite Auslaßleitung für das Regenerierungsmittel mit einem Ventil 125 zwischen dem Boden der Kolonne 26 und dem Tank 28 verläuft Ein solenoidbetätigtes Ventil 126 liegt in der Rohrleitung 27, durch die Regenerierungsmittel aus dem Tank 21 zum Boden der Kolonne 26 geführt wird.

Zwischen dem Boden der Kolonne 26 und dem oberen Ende der Spülkolonne 29 liegt ein solenoidbetätigtes Ventil 128 für die Zufuhr von Harz, während ein Harzauslaßventil 129 zwischen dem Boden der Spülkolonne 29 und der Rohrleitung 40 angeordnet ist, die mit dem Rohr 41 über den Tank 10 und 11 verbunden ist. Die Auslaßleitung mit solenoidbetätigten Ventilen 131 und 132 verbindet das obere Ende der Spülkolonne 29 mit der Mischkammer 31, um die erschöpfte Regenerierungslösung zu der Mischkammer zu transportieren, von der aus sie durch eine Leitung 133 zum Tank 28 transportiert wird. Ein Ventil 135 dient dazu, die Zufuhr an konzentriertem Regenerierungsmittel von einem geeigneten Vorrat zu der Mischkammer 31 zu regulieren, in der das konzentrierte Regenerierungsmittel mit dem erschöpften Regenerierungsmittel gemischt wird, worauf das Gemisch durch die Leitung 123 zum Tank 28 geführt wird.

Eine Lufteinlaßleitung mit einem Ventil 136 ist am oberen Ende der Spülkolonne 29 angeschlossen, ferner ist ein Hilfs-Auslaßventil 138 mit einer Wassereinlaßleitung verbunden, die ein Ventil 137 aufweist und die am Boden der Kolonne 29 angeschlossen ist. Eine Leitung mit einem Ventil 139 ist ebenfalls an die Mischkammer 31 angeschlossen, um dieser frisches Wasser zuzuführen, um dadurch die Stärke des Regenerierungsmittels im Tank 28 zu regulieren. Im Tank 28 ist ein geeigneter Mischer 140 angeordnet, um das Regenerierungsmittel in einem homogenen Zustand zu halten.

Nachfolgend wird auf den Betrieb und die Wirkungsweise der Anlage eingegangen.

Während des Betriebs sind das Einlaß- und das Auslaßventil 73 und 63 des Hauptstromes geöffnet und die zu behandelnde Flüssigkeit strömt durch das Zufuhrsystem am Boden der Beladungskolonne 14 ein und nach oben durch das darin enthaltene Harz, worauf die Flüssigkeit am oberen Ende durch das Ventil 63 aus und in den Tank 64 eintritt. Gleichzeitig wird einem der Einfüllbehälter 10 oder 11 frisches Austauscherharz zugeführt, dessen Ventil 49 oder 50 für die Abfuhr des Wassers geöffnet ist. Nachdem das Wasser von dem Harz abgeführt worden ist, ist das in dem entsprechenden Einfüllbehälter zurückbleibende Harz relativ trocken. Gleichzeitig ist das Ventil 55 in der Abzugsleitung aus dem Druckaufgabebehälter 13 geöffnet, um diese zur Atmosphäre zu entlüften.

Während der Behandlung der Flüssigkeit, bei der diese deionisiert wird, wird das erschöpfte Harz in der Absüßkolonne 15 abgesüßt und verbrauchtes Ammonium-Hydroxyd aus dem Regenerierungsabschnitt der Anionen-Anlage des Systems durch das Ventil 87 zum Boden der Kolonne 16 zugeführt. In dieser Kolonne werden durch das Ammonium-Hydroxyd Metallkationen, wie z. B. Magnesium, Natrium und Kalium, aus dem Kationen-Harz verdrängt und durch das Ammonium radikal ersetzt, daß in der Regenerierungskolonne 20 leichter durch Wasserstoffionen ersetzt werden kann. Die Ablauffiüssigkeit, die diese Metallionen enthält, kann durch das Ventil 88 zu einer Abwasserleitung geführt werden, sie wird jedoch vorzugsweise zu einem Separator und danach zu einer geeigneten Ammonium-Konzentrationsanlage geleitet, so daß das konzentrierte Material als Düngemittel od. dgl. verkauft werden kann.

Die Behandlung des Kationenharzes in der Kolonne 16 vor der Regenerierung in der Regenerierungskolonne 20 hat einen weiteren nützlichen Zweck. Da im wesentlichen sämtliche Mineral-Ionen in der Kolonne 16 ersetzt werden, sind diese Ionen nur

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noch in der AblaufEüssigkeit aus dieser Koionne vorhanden, dagegen nicht mehr in den Ablaufflüssigkeiten einer der anderen Kolonnen der Regenerierungsanlage. Das heißt, daß nur die Ablaufflüssigkeit aus der Kolonne 16 durch die Separatoren geleitet werden muß, um die entsprechenden Mineralien herauszuziehen und zurückzugewinnen. Die AbI auf flüssigkeiten der anderen Behälter sind Abfall und können nach einer einfachen pH-Einstellung direkt in das Abwassersystem eingeleitet werden.

In diesem Zeitpunkt und während des gesamten Betriebs, d. h. während der Behandlung der Flüssigkeit, sind die Ventile 95 und 96, die mit der Spülkolonne 17 in Verbindung stehen, geöffnei, und es wird weiches Wasser durch das Harz in der Spülkolonne 17 hindurchgeleitet, um sämtliche Zuckeroder Ammoniakbestandteile, die darin enthalten sein können, herauszuspülen. Zu dieser Spülung ist weiches Wasser erforderlich, da hartes Wasser normalerweise Kalzium enthält, das, wenn es ^rmit dem Regenerierungsmittel in Berührung kommt, in Form eines Kalziumsalzes ausfallen würde, wodurch das Harz verschmutzen würde. Wenn beispielsweise als Regenerierungsmittel Schwefelsäure verwendet wird, so würde sich auf dem Harz in der Regenericrungskolonne 20 Kalziumsulfat niederschlagen. Die Entfernung von Kalziumsulfat aus dem Harz ist bekanntlich außerordentlich schwierig und teuer.

Das im Einfüllbehälter 19 befindliche Harz ist zu diesem Zeitpunkt durch das schwache Regenerierungsmittel vorbehandelt worden, das am oberen Ende der Regenerieningskolonne 2Oi austritt und durch die Rohrleitung 23 in den Eimüllbehäiter 19 eintritt. Eine Messung des pH-Wertes an dieser Stelle zeigt, daß der Grad der Erschöpfung des Regencrierungsmittels und seine Strömung durch das Ventil 112 in der Rohrleitung 22, die zur Regenerierungskolonne 20 führt, reguliert werden können. Dieses Ventil kann jedoch auch durch ein Strömungsmeßgerät oder durch ein Gerät zur Messung der Füllhöhe in der Regenerieningskolonne 20 gesteuert werden.

Das Ventil 119 ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls geöffnet, und ein geeignetes Meßgerät 113 zum Messen des Flüssigkeitsstandes steuert das Ventil 106, um in der Regenerierungskolonne 20 eine vorgegebene Füllhöhe an Harz aufrechtzuerhalten. Soweit eine Strömung des Harzes aus der Regenerierungskolonne 20 in die Kolonne 26 unter Ausnutzung des Gewichtes vorgesehen ist, ist es notwendig, daß die Füllhöhe des Harzes in der Regenerierungskolonne 20 fortwährend höher ist als das offene Ende der Leitung 120 für die Harzzufuhr. Das Ventil 112 wird während de& Betriebs fortwährend offen gehalten, so daß das Regenerierungsmittel durch die Regenerierungskolonne 20 kontinuierlich nach oben fließt, um die Ammoniak-Kationen, die im Harz enthalten sind, durch Wasserstoff-Ionen zu ersetzen. Der Tank 21 wird durch die Pumpe 32 und durch die Leitung 33 konstant mit dem Regenerierungsmittel versorgt, wobei eine Umwälzleitung 142 vorgesehen ist, um im Tank 21 und ebenso im Tank 28 den Inhalt umzuwälzen.

Während des Betriebs, wenn das Harz über den Trichter 121 in die Kolonne 26 eingeführt wird, verdrängt es das überschüssige Regenerierungsmittel aus der Kolonne durch das Ventil 124, das zur Wiederverwendung in den Tank 28 zurückgeleitet wird. In die Kolonne 26 wird während des Betriebs kontinuierlich Regeneriegungsmittel durch das Ventil 126, das in der Leitung 27 liegt, aus dem Tank 21 zugeführt. Durch das Ventil 137 wird der Spülkolonne 29 Wasser zugeführt, das beim Durchströmen des Harzes eine bestimmte Menge des Regenerierungsmittels aufnimmt, das aus der Kolonne 26 in die Spülkolonne 29 eingeleitet worden ist. Dieses verdünnte Regenerierungsmittel ist verwendbar, und es wird daher durch die Ventile 131 und 132 zu der Mischkammer

ίο 31 geführt, aus der es über die Leitung, 131 zu dem Tank 28 zur Wiederverwendung transportiert wird. Dieses verdünnte Regenerierungsmittel wird mit Frischwasser gemischt, das durch das Ventil 139 zugeführt wird, um das der Mischkammer durch das

t5 Ventil 135 zugeführte Regenerierungsmittel, das seine volle Stärke hat, zu verdünnen und so den Tank 28 fortwährend mit aufbereitetem RegenerierungsmitteJ zu versorgen. Der Betrieb bzw. diese Behandlungsstufe kann eine Dauer von etwa 3 Minuten haben.

In der zweiten Stufe des Gesamtzyklus wird der Weiterschub vorbereitet, wobei während dieser Zeit in einen der Einfüllbehälter 10 oder 11 durch eines der Ventile 51 oder 52 Luft eingeleitet wird, um das Harz vor dem nachfolgenden Schub durchzurühren.

as In diesem Zeitpunkt bleibt das schwenkbare Rohr 41 in derselben Stellung wie in der iBehandlungsstufe. und das Lufteinlaßventil 56 ist geöffnet, um den Druckaufgabebehälter 13 etwa 5 Sekunden lang untei Druck zu setzen. Der Druck in dem Druckaufgabebehälter 13 kann zu diesem Zeitpunkt etwa 3,5 kg cm² betragen. Die zu den weiteren Kolonnen 14, 15. 16 und 17 gehörenden Ventile bleiben in derselben Stellung wie bei der Behandlungsstufe, das Ventil 106 zwischen dem Einfüllbehälter 19 und der Rcgenerierungskolonne 20 ist jedoch geöffnet, so daß Harz aus dem Einfüllbehälter 19 in die Regenerierungskolonne 20 herabfließen kann. In diesem Zeitpunkt ist das Ventil 119 am Boden der Regenerierungskolonne 20 geschlossen, um die Strömung des regenerierten oder breiartigen Harzes zum Trichter 121 zu unterbrechen, durch den die Kolonne 26 gespeist wird. Die Ventile 124, 125 und 126 sind geschlossen, und die Ventile 123 und 128, die mit der Kolonne 26 in Verbindung stehen, bleiben geschlossen. Das Lufteinlaßventil 122 ist jedoch geöffnet, um die Kolonne 26 unter Druck zu setzen. Die zu den anderen Behältern gehörenden Ventile verbleiben in derselben! Stellung.

In der dritten Stufe des Gesamtayklus werden bestimmte Harzmengen aus einem Behälter in den anderen transportiert, was etwa 30 Sekunden dauert. Während dieses Schubes schwenkt das Rohr 41 zum anderen der beiden Einfüllbehälteir 10 oder 11 und eines der Ventile 47 oder 48 öffnet, so daß vorbehandeltes· Harz infolge seines Gewichts in den Druckaufgabebehälter 13 fallen kann. Druckluft mit einem Überdruck von etwa 1 kg/cm² wird weiterhin durch das Ventil 56 in den Druckaufgabebehälter 13 eingeleitet, um diesen unter Druck zu halten. Das Ventil 57 am Boden des Druckaufgabebeliälters 13 und die anderen Ventile 75, 85, 92 und 104, die zur Zufuhr von Harz dienen und die die hintereinanderliegenden Kolonnen 14, 15, 16, 17 verbinden, sind in diesem Zeitpunkt ebenfalls geöffnet, so daß das vorbehandelte Harz sich unter dem Druck der Luft, der auf das obere Ende des Druckaufgabebehälters 13 wirkt, in die Beladungskolonne 14 bewegen kann. Da die anderen Ventile 75, 85, 92 und 1C4 in diesem Zeitpunkt sämtlich geöffnet sind, wenn das Harz unter

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Druck am oberen Ende der Beladungskolonne 14 zugeführt wird, wird am Boden der Beladungskolonne 14 eine gleiche Harzmeage abgeführt und unter Druck am oberen Ende der Absüßkolonne 15 zugeführt, aus der wiederum Harz abgeführt und am oberen Ende der Kolonne 16 zugeführt wird, von deren Boden aus Harz am oberen Ende der Spülkolonne 17 zugeführt wird, wobei schließlich am Boden der Spülkolonne 17 Harz durch die Rohrleitung 18 abgeführt und in den Einfüllbehälter 19 eingeleitet wird. Die Dauer dieses Arbeitsschrittes beträgt, wie oben angeführt, etwa 30 Sekunden, und sie kann durch Einstellen des Druckes und der in den Druckaufgabebehälter 13 durch das Ventil 56 eintretenden Luftmenge variiert werden.

Während dieses Schubes werden kleine Harzmengen aus dem Druckaufgabebehälter 13 in die Beladungskolonne 14, aus der Beladungskolonne 14 in die Absüßkolonne 15, aus der Absüßkolonne 15 in die Kolonne 16, aus der Kolonne 16 in die Spül- ao kolonne 17 und aus der Spülkolonne 17 in den Einfüllbehälter 19 transportiert. Alle diese Kolonnen oder Behälter bleiben jedoch fortwährend vollständig mit Harz gefüllt, abgesehen von den kleinen Poren zwischen den Harzkörnern. Es ist jedoch kein Raum as vorhanden, durch den sich einzelne Harzkörper relativ zu anderen Körnern bewegen können, wie dies bei den bisherigen Vorrichtungen der Fall war, bei denen in den Kolonnen ein freier Raum erforderlich ist. Infolge der fortwährend vollkommen gefüllten Kolonnen erreicht man einen echten schubartigen Strom, bei welchem das Harz nicht gegen das obere Ende des Behälters oder gegen in ihm vorhandenen Beschläge oder Eisenteile schlägt, so daß ein Zerbrechen der Körner und damit ein Verschleiß und Verlust an Harz vermieden wird. Zur Sicherheit können in jeder der Kolonnen 17,16,15 und 14 Niveaumeßgeräte vorgesehen werden, die die Steuerung der Harzspeiseventile zwischen den entsprechenden Kolonnen überbrücken, um sicherzustellen, daß die entsprechenden Kolonien nicht in die Stufe zurückkehren, in der die Flüssigkeit behandelt wird, ehe sie nicht vollständig mit Harz gefüllt sind. Wenn sämtliche Kolonnen in diese Stufe, d. h. in die eigentliche Betriebsstufe, zurückgekehrt sind, ist. das Ventil 119 ebenfalls geschlossen und bleibt für eine kurze Zeitspanne weiterhin geschlossen, um das Harz in der Regenerierungskolonne 20 zu stabilisieren.

In diesem Zeitpunkt ist das Ventil 122 oben an der Kolonne 26 geöffnet, ebenso das Ventil 128 am Boden der Kolonne 26, so daß das Harz in der Kolonne 26 durch das Ventil 128 in die Spülkolonne 29 gedrückt wird, und da das Ventil 129 in diesem Zeitpunkt ebenfalls offen ist, wird das Harz vom Boden der Spülkolonne 29 durch die Leitung 46 zu dem schwenkbaren Rohr 41 transportiert, aus dem es in den Einfüllbehälter 11 geleitet wird. Das Ventil 123 zu der Kolonne 26 ist Ia diesem Zeitpunkt ebenfalls geöffnet, um dem Harz Flüssigkeit zuzuführen, um seine Bewegung durch die Spülkolonne 29 und die Leitung 40 zu erleichtern. Wenn ein Harzschub aus der Spülkolonne 29 abgeführt worden ist, was durch das Zeitintervall gemessen wird, wird das Ventü 129 geschlossen und sobald das Niveaumeßgerät 134 am oberen Ende der Spülkolonne 29 anzeigt, daß die Kolonne gefüllt ist, schließt das Ventil 128.

Die Vorrichtung ist nunmehr wieder für den Betrieb, d. h. für die Behandlung der Flüssigkeit, bereit, wobei das schwenkbare Rohr 41 in der neuen Stellung ist und das Ventil 43 offen ist, so daß behandelte Flüssigkeit in den leeren Einfüllbehälter 10 einströmt. Das Ventil 49 kann in diesem Zeitpunkt ebenfalls offen ssin, so daß der Einfüllbehälter gespült wird. Dieser Arbeitsschritt dauert etwa 10 Sekunden. Wenn die Vorrichtung in vollem Betrieb ist, wird durch das Rohr 41 Harz in einen der Einfüllbehälter 10 oder 11 gefüllt, wobei das eine der Ventile 43, 44 geschlossen und das andere geöffnet ist, um die vorbehandelte Flüssigkeit aus der Leitung 42 in den zu füllenden Tank einzuleiten, so daß sie mit dem Harz gemischt wird, das in den Tank aus der Spülkolonne 29 eingefüllt wird. Das offene Ventil 43 oder 44 schließt, wenn sein zugehöriges Meßgerät 45 oder 46 anzeigt, daß die Füllhöhe im Tank den vorgegebenen Wert erreicht hat.

In der nachfolgenden Tabelle ist. der Arbeitsablauf der einzelnen Ventile bei der Vorrichtung nach F i g. 1 aufgeführt.

	Funktion	Betrieb	Vorbereitung zum Schub	Schub	Vorbereitung	Betrieb
Ventil- nununer					für die Rückkehr
	Deionisierte Flüssigkeit zum Kondi-	X			zum Betrieb
43, 44	tionier-Tank
	Zufuhr von Luft zum Umrühren		X
51, 52	Bewegung des Harzes			X
47, 48	Wasserabfuhr 10,11	X				X
49, 50	Schwenkbares Rohr	10	10	11	X	11
	Luftzufuhr		X	X	11
56	Bewegung des Harzes			X
57	Entlüftung	X			X	X
55	Harz abgeschaltet, 13				X
61	Flüssigkeit aus	X				X
63	Flüssigkeit ein	X			X	X
73	Bewegung des Harzes			X	X
75	Entlüftung
62	Harz abgeschaltet, 14
78

	17	Betrieb	Vorbereitung zum Schub	* 18	Vorbereitung	Betrieb
		X			für die Rückkehr zum Betrieb	X
Ventil- nummer	Funktion	X		Schub	X	X
76	Süßwasser aus				X
83	Süßwasser in
85	Bewegung des Harzes		X	X
77	Entlüftung	X	X			X
106	Bewegung des Harzes	X	X	X	X	X
108	Schwaches Regenerierungsmiitel ein	X		X	X	X
112	Regenerierunesmittel ein			X	X
119	Regenerierungsmittel bewegen	X				X
118	Luftmischung		X		X
137	Wasser ein	X				X
122,136	Luftdruck	X		X	X	X
124	Entlüftung	X	X		X	X
117	Harz ein				X
125,131	Spülen	X				X
128,129	Harz bewegen			X	X
126	Regenerierungsmittel ein	X	X			X
123	Wasser ein	X	X	X	X	X
139	Speisewasser-Aufbereitung			X	X
132	Aufbereitung des weichen	X		X		X
	Regenerierungsmittels	X			X	X
88	NH3 abführen				X
87	NHj einführen
92	Harz bewegen			X
89	Entlüften	X				X
93	Harz abschalten, 16	X			X	X
96	Spülen, Spülwasser z,um Ablauf				X
95	Spülen einschalten
104	Harz bewegen			X
97	Entlüften	10	10			11
105	Harz abschalten,			11
	Schwenkrohr zu Tank 10 und 11		11

Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie oben ausgeführt, kann die Erfindung zum Weichmachen von Wasser aber auch zum Entziehen von Mineralien verwendet werden, wie in F i g. 1 dargestellt. Wenn die Erfindung nur zum Weichmachen von Wasser verwendet wird, können die Kolonnen 15, 16 und 17 nach F i g. 1 weggelassen werden, und das Regenerierungsmittel kann eine Natriumchloridlösung sein. In Fig. 2 ist ein Teil der Regenerierungsanlage einer Vorrichtung zum Weichmachen von Wasser gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Anlage wird das verbrauchte Harz während des Schubzyklus aus der Beladungskolonne zu einem Vorratstank 145 transportiert, der über ein Ventil 146 für die Harzzufuhr mit dem,oberen Ende einer unter Druck setzbaren Kolonne 147, d. h. einem Druckaufgabebehälter, verbunden ist, die über ein Ventil 148 mit Druckluft versorgt werden kann, das in einer Leitung liegt, die mit dem oberen-Ende der Kolonne 147 verbunden ist. An diesen Druckaufgabebehälter 147 ist ferner eine Abzugsleitung mit einem Ventil 149 angeschlossen. Ein Ventil 150 für die Harzzufuhr liegt zwischen dem Boden des Druckaufgabebehälters 147 und dem oberen Ende einer Regenerierungskolonne 152. Die Regenerierungskolonne 152 ist mit einer Speiseeinrichtung 154 für die Flüssigkeit versehen, die am Boden angeordnet ist und über ein Ventil 156 mit Wasser versorgt wird. Eine Flüssigkeitsabführeinrichtung 158 ist am oberen Ende der Regenerierungskolonne 152 angeordnet und an eine Ablaufleilung angeschlossen, die mit einem Ventil 160 versehen ist. Etwa in der halben Höhe der Regenerierungskolonne 152 ist eine weitere Flüssigkeitsspeiseeinrichtung 162 angeordnet, durch die das Regenerierungsmittel über ein Ventil 164 und einen Strömungsregler 166 zugeführt wird. Das Regenerierungsmittel kann eine Lösung aus Natriumchlorid sein, das am häufigsten als Regenerierungsmittel für Harze zum Weichmachen von Wasser wie Zeolit u. dgl. verwendet wird. Das Regenerierungsmittel wird, wie F i g. 2 zeigt, etwa in der Mitte der Regenerierungskolonne 152 zugeführt, der genaue Ort der Speiseeinrichtung 162 hängt jedoch von dem speziellen Anwendungsfall, der Größe der Regenerierungskolonne 152, den Strömungsgeschwindigkeiten, den Mengen u. dgl. ab.

Da das Harz schubweise abwärts durch die Regenerierungskolonne 152 transportiert wird, nimmt

der Grad, bis zu dem das Harz regeneriert worden ist, von der Spitze der Kolonne zum Boden hin zu. Bei dieser Anlage wird eine einzige Kolonne verwendet, um das Harz kontinuierlich zu spülen und zu regenerieren. Das Harz, das sich ucierhalb der Speiseeinrichtung 167 für das Regenerierungsmittel befindet, wird gespült, da das durch die Speiseeinrichtung 144 am Boden eintretende Wasser aufwärts durch das Harz hindurchfließt. Die Konzentration der Natriumcidoridlösung, mit der die Speiseeinrichtung 162 versorgt wird, ist daher so eingestellt, daß, wenn die Lösung mit dem durch das Harz nach oben strömenden Wasser gemischt wird, die richtige Konzentration für die Regenerierung des Harzes erreicht wird, das sich in der Regenerierungskolonne oberhalb der Speiseeinrichtung 162 befindet. Getrennte Regenerierungs- und Spülkolonnen sowie die zugehörigen Ventile und Leitungen werden daher nicht benötigt, so daß die Gesamtaniage stark vereinfacht und die Kosten entsprechend gesenkt werden können. Die Einlaß- und Auslaßspeiseeinrichtungen, die am Boden und an der Spitze der Kolonnen 14, 15, 16, 17, 26 und 29 angeordnet sind, können sogenannte Rand- und Radialverteiler sein. Selbstverständlich können andere Speisesysteme, wie z. B. am

ίο Umfang angeordnete Lanzen u. dgl. verwendet werden, solange sie den Durchgang des körnigen Materials durch die Kolonnen nicht beeinträchtigen. Ein Vorteil der Rand- und Radialverteiler ist der, daß sie im wesentlichen ?n den Stirnwänden der Kolonnen außerhalb der Bahn des Harzes angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit mittels Ionenaustausch unter teilweiser Verwendung eines gasförmigen Druckmittels für den Transport des Austauschharzes, dadurch gekennzeichnet, daß das relativ trockene Austauschharz ausschließlich mit Hilfe pneumatischer Druckstöße alternierend zu den nassen Behandlungsphasen von Kolonne zu Kolonne befördert wird, wobei die Kolonnen stets vollständig mit Austauschharz gefüllt gehalten werden, und in den Druckintervallen die Beladung, Spülung und gegebenenfalls Regenerierung im Flüssigkeitsgegenstrom erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorbereitung der Austauschharzförderung bei Verbleiben der Ein- und Auslaßventile der einzelnen Kolonnen in der geschlossenen Stellung der nassen Behandlungsphasen ein der Beladungskolonne vorgeschalteter Druckaufgabebehälter für einen vorgegebenen Zeitraum unter Druck gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend sämtliche die einzelnen Kolonnen miteinander verbindenden Ventile geöffnet und der Druckaufgabebehälter weiterhin unter Überdruck gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Entionisieren von Zucker enthaltenden Hauptverfahrensflüssigkeiten unter Verwendung eines Kationen austauschenden Harzes, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Beladungskolonne kommende erschöpfte Harz mit Ammoniumhydroxyd und danach zum Ersatz durch Ammonium-Ionen mit anschließender regenerierender Behandlung des Harzes mit einer Säureregenerierungslösung zur Freisetzung der Ammonium-Ionen und Sättigung des Harzes mit Η-Ionen behandelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Regenerierungslösung eine Schwefelsäurelösung verwendet wird.

6. Verfahren nach Aiispruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniunihydroxyd verbrauchtes, aus einem Regenerierungsprozeß mit Anionen austauschendem Material stammendes Ammoniumhydroxyd ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit für die Beladung, Spülung und Regenerierung geeigneten Kolonnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungskolonne (14) und gegebenenfalls der Regenerierungskolonne (20, 152) ein pneumatischer Druckaufgabebehälter (13, 147) vorgeordnet ist mit einem am Einlaß des Druckaufgabebehälters (13, 147) angeordneten, periodisch schaltbaren in seinem Schaltverhalten auf die restlichen Ventile (47, 48; 57, 75, 85, 92, 104) abgestimmten Drucklufteinlaßventil (56).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckaufgabebehälter mindestens ein druckloser Einfüllbehälter (10,11; 145) für frisches Harz vorgeschaltet und über Ventile (47, 48; 146) mit diesem verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Hauptverfahrensfiüssigkeit im Gegenstrom zur Harzbewegung durchströmten Beladungskolonne (14) eine von Wasser im Gegenstrom durcliströmte Absüß kolonne (15) nachgeschaltet ist, der eine weiten Kolonne (16) nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kolonne (16) zur Behänd lung des Austauschharzes mit Ammoniumhydroxyd eine Spül kolonne (17) nachgeschalte ist, von welcher das Harz in einen eine Regene rierungskolonne (20) vorgeschalteten Einfüll behälter (19) gelangt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das regenerierte Austauschharz nach Passieren einer weiteren, von weichem Wasser durchströmten Kolonne (26) und einei Spülkolonnne (29) unter Drucklufteinfluß übei eine Leitung (40) zu den Einfüllbehältern (10,11' rückführbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungskolonne (14) Schalturtgseinrichtungen (68 71, 72) für eine Druckerhöhung oder eine Druckumkehr im Einlaßbereich der Absüßkolonne (15) zugeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren dei Ansprüche 7 bis 12 zur Regenerierung des Austauscherharzes beim Weichmachen von Wasser dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierungskolonne (152) am unteren und oberen Ende jeweils einen ventilgesteuerten Ein- und einen ventilgesteuerten Auslaß sowie einen Einlaß (162) zui Zuführung des Regenerierungsmittels (Natriumchlorid) im wesentlichen im mittleren Bereich dei Kolonne aufweist.