DE2004844C3 - Kolonne zum Enthärten bzw. Entsalzen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolonne zum Enthärten bzw. Entsalzen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, unter Verwendung eines Ionenaustauschers •owie zum Regenerieren und Waschen des Ionenaustauschers im kontinuierlichen Gegenstromverfahren mit einer im obersten Teil der Kolonne angeordneten

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Regenerationszone und einer sich unten an die Re- Diese bekannte Kolonne ist in Abschnitte unterteilt, generationszone anschließenden Waschzone und mit die die Form eines Kegelstumpfes aufweisen, dessen einer Zuleitung für das Regenerierungsmittel unmit- kleinere Kreisfläche nach unten gerichtet ist. Ganz telbar unterhalb der Regeneraüonszone und einer abgesehen davon, daß diese bekannte Kolonne sich Zuleitung für das Waschmittel unmittelbar unterhalb 5 hinsichtlich der Aufgabenstellung von den Kolonnen

der Waschzone. unterscheidet, auf die sich die Erfindung bezieht, ist

Die Enthärtung oder Entsalzung einer Flüssigkeit sie mit dem Nachteil behaftet, daß sie nicht kontinumit Ionenaustauschern beruht auf dem Prinzip, daß ierlich, sondern absatzweise arbeitet
die in der zu behandelnden Flüssigkeit enthaltenen Zur Vermeidung der bei einem diskontinuierlichen Anionen oder Kationen, welche die wesentlichen Be- io Betrieb auftretenden bekannten Nachteile ist man standteile der die Härte verursachenden und die daher zu einem kontinuierlichen Verfahren überge-Salze bildenden Stoffe darstellen, durch den Ionen- gangen, bei dem wesentlich höhere Durchsatzmengen austauscher adsorbiert und durch andere vom Ionen- und ein wesentlich besserer lonenaustauschgrad eraustauscher abgegebene Ionen ersetzt werden, die reichbar ist. Bei einem derartigen bekannten kontisich mit den in der Flüssigkeit enthaltenen Restbe- 15 nuierlichen lonenaustauschverfahren werden die zu standteilen der die Härte verursachenden oder Salze behandelnde Flüssigkeit und der Austauscher im Gebildenden Stoffe zu neuen Stoffen verbinden, die genstrom zueinander geführt. Hierbei gelangt die an keine Haue mehr verursachen und auch keine Salze abzugebenden Ionen immer mehr verarmende FIüsdarstellen. Bei diesem Ionenaustauscher stellt sich sigkeit mit immer frischerem Austauscher in Berühein Gleichgewicht zwischen den aus der Flüssigkeit 20 rung, so daß theoretisch ein vollständiger Ionenauszu entfernenden und den vom Ionenaustauscher ab- tausch möglich ist. Bei diesem bekannten Verfahren zugebenden Ionen ein. Um einen möglichst vollstän- handelt es sich um ein kontinuierliches Verfahren digen Ionenaustausch zu erzielen, ist es daher not- zum Enthärten von Wasser. Die Vorrichtung zur wendig, das Gleichgewicht zwischen der an zu entfer- Durchführung dieses Verfahrens besteht aus zwei nenden Ionen bereits verarmten Flüssigkeit und dem 25 übereinander angeordneten und miteinander verbunabzugcbende Ionen aufweisenden Austauscher im- denen Säulen, von denen die untere Säule zum Entmer wieder neu einzustellen. härten des Wassers und die darüber angeordnete

In der Praxis wird die Enthärtung oder Entsalzung Säule ium Auswaschen des regenerieren Austaueiner Flüssigkeit mit Ionenaustauschern im allgemei- schers dienen. Als Austauscher dienen Zeolithe, die nen in Festbettfillern durchgeführt, in denen der ge- 30 in den beiden Säulen von oben nach unten gegen das wünschte Ionenaustausch, die Regeneration des ver- von unten nach oben strömende Wasser herunterriebrauchten Austauschers mit einem Regeneriermittel sein. Um zu verhindern, daß die am Kopf der Zwei- und schließlich das Waschen des Austauschers mit säulenappaiatur eingebrachten und regenerierten einem Waschmittel zeitlich nacheinander erfolgen. Zeolithe allzu rasch durch die beiden Säulen hin-Bei Anlagen mit großer Stundenleistung führt das 35 durchrieseln, sind in der Waschsäule Prellplatten und diskontinuierliche lonenaustauschverfahren in Fest- in der Enthärter- bzw. Austauschersäule mehrere bettfiltern zwangläufig zu großen Filterdimensionen übereinandei liegende durchlöcherte Platten bzw. und dem Einsatz entsprechend großer Austauscher- Siebboden angebracht. Das Rohwasser wird bei diemengen, um eine ausreichende Laufzeit während des ser bekannten Zweisäulenapparatur am Boden der eigentlichen Ionenausiauschvorganges sicherzustel- 40 Enthärlersäule eingeleitet, während das weiche Waslen. Je nach der Menge des eingesetzten Austau- ser aus dem oberen Bereich der Enthärtersäule abgeschers wird das Gleichgewicht zwischen der an zu zogen wird. Die sich am Boden der Enthärtersäule entfernenden Ionen beieits » crarmten Flüssigkeit und ansammelnden erschöpften Zeolithe werden Chargendem abzugebende Ionon aufweisenden Austauscher weise abgezogen und nacheinander in zwei hintereinmehr oder weniger rasch erreicht sein. Je größer die 45 andergeschaltele und voneinander getrennte Regenueingesetzte Menge des Austauschers ist, desto mehr rierbehälter geleilet, in denen sie mit gesättigter Ionen werden ausgetauscht werden. Ein vollständiger Kochsalzlösung regeneriert werden. Die zu regenerie-Ionenaustauseh ist jedoch bei diesem Verfahren nicht renden Zeolithe verbleiben eine gewisse Zeit in den möglich, da auch bei sehr großen Austauschermen- Regenerierbehältern und werden nach Durchlaufen gen der Austauscher mit einer gewissen Menge von 50 der beiden Regenerierbehälter chargenweise in den aus der Flüssigkeit aufgenommenen Ionen beladen Kopf der Waschsäule eingeleitet. Die Waschsäule ist und sich entsprechend dieser Beladung ein wird dabei von unten mit dem nicht abgezogenen Gleichgewichtszustand einstellt, der einen weiteren weichen Wasser aus dem Kopf der Enihärfersäule Ionenaustausch unmöglich macht. Ein vollständiger gespeist. Diese bekannte Vorrichtung zum Enthärten Ionenaustausch könnte nur dann erzielt werden, 55 von Wasser braucht eine Reihe von aufwendigen wenn dafür gesorgt werden kann, daß die bereits an Ventilen und zusätzlich eine Vorrichtung, die den abzugebenden Ionon verarmte Flüssigkeit ständig chargenweisen Transport der Zeolithe besorgt. Ganz einem unverbrauchten Austauscher ausgesetzt wird. abgesehen davon, liai". diese Vorrichtung äußerst auf-E'ies ist jedoch bei dem vorstehend beschriebenen wendig, umständlich und kostspielig ist, wird der an-Verfahren zum Enthärten bzw. Entsalzen einer Flüs- 60 gestrebte, kontinuierliche Betrieb durch das diskontisigkeit mit Ionenaustauschern nicht möglich. nuierliche Regenerieren der erschöpften Zeolithe und Es ist auch bereits eine Kolonne zum Entziehen das diskontinuierliche Einbringen der regenerierten von Stoffen aus Lösunger, nach dem Prinzip der Ad- Zeolithe in den Kopf der Waschsäule empfindlich gesorption, Resorption und anschließenden Regenera- stört. Es erscheint überhaupt fraglich, ob mit dieser tion des Sorptionsmitlels, das sich gegenüber der zu- 65 bekannten Vorrichtung ein einwandfreier kontinuiergeführten Lösung im Gegenstrom bewegt, mit in licher Betrieb möglich ist, da die regenerierten und Wirbelschichten angeordneten Ionenaustauschern be- gewaschenen Zeolithe auch chargenweise von der kannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 442 447). Waschsäule in die Enthärtersäule gebracht werden.

Da die aufbereiteten Zeolithe diskontinuierlich in den Kopf der Enthärtersäule eingebracht werden, befinden sich nicht zu jedem Zeitpunkt gleich viel Zeolithe in dem zu enthärtenden Wasser in Schwebe, so daß bei einem kontinuierlich eingeleiteten Rohwasser und einem ebenso kontinuierlich abgezogenen Reinwasser innerhalb eines bestimmten Zeitraumes Weichwasser entnommen wird, das in unterschiedlicher Weise enthärtet wurde und somit einen unterschiedlichen Enthärtungsgrad aufweist.

Auf Grund der Tatsache, daß bei der Feststoffextraktion mit Lösungsmitteln und der katalytischen Benzinveredelung bereits Bodenkolonnen bekannt sind, deren einzelne Schüsse genauso aufgebaut sind, wie die der Rektifikationskolonnen, war es die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Kolonne zu schaffen, in der eine Flüssigkeit kontinuierlich enthärtet bzw. entsalzt, der verwendete Ionenaustauscher kontinuierlich regeneriert und gewaschen werden kann und bei der sichergestellt ist, daß die behandelte Flüssigkeit mit einer konstanten Zusammensetzung austritt, und die sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrem Betrieb einfach und billig ist.

Es wurde nun gefunden, daß sich diese Aufgabe durch eine Kolonne lösen läßt, die drei übereinander angeordnete Abschnitte aufweist, von denen der unterste Abschnitt zum Enthärten der Flüssigkeit, der mittlere Abschnitt zum Waschen des Ionenaustauschers und der oberste Abschnitt zum Regenerieren des Ionenaustauschers dient, und der unterste Abschnitt unter seinem untersten Boden mit einer Zuleitung im die zu enthärtende Rohflüssigkeit und über seinem obersten Boden mit einer Abführleitung für die enthärtete Reinflüssigkeit versehen ist und vom untersten Boden des untersten Abschnitts eine Leitung in eine über dem obersten Boden des obersten Abschnitts angeordnete und mit diesem Boden verbundene Kammer für den Transport des erschöpften Austauschers führt und der mittlere Abschnitt unterhalb seines untersten Bodens eine Zuleitung für die Waschflüssigkeit aufweist und der oberste Abschnitt über seinem untersten Boden mit einer Zuleitung für ein Regeneriermittel und über seinem obersten Boden mit einer Abführleitung für das Gemisch aus Waschflüssigkeit und verbrauchtem Regeneriermittel versehen ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Kolonne der eingangs bezeichneten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine aus mehreren Böden bestehende Siebboden- oder Glockenbodenkolonne ist, daß die Enthärtungszone im untersten Teil der Kolonne angeordnet und mit einer Zuleitung für die zu enthärtende Rohflüssigkeit unterhalb ihres untersten Bodens und mit einer Abführleitung für die enthärtete Reinflüssigkeit oberhalb ihres obersten Bodens versehen ist und vom untersten Boden der Enthärtungszone eine Leitung in eine über dem obersten Boden der Regenerationszone angeordnete und mit diesem Boden verbundene Kammer für den Transport des erschöpften Ionenaustauschers führt und die Regenerationszone über ihrem obersten Boden mit einer Abführleitung für das Gemisch aus Waschflüssigkeit und verbrauchtem Regenerierungsmittel versehen ist.

Um den Rücktransport des verbrauchten Austauschers vom Fuß der Kolonne zum Kopf der Kolonne zu erleichtern, wurde die Apparatur so ausgestaltet, daß die im Kopf der Kolonne angeordnete Kammer über eine Querleitung mit der aus dem Kopf der Ko lonne führenden Ableitung verbunden und die in di< Kammer führende Leitung zum Transport des er schöpften Austauschers als Ringleitung ausgebildet ist, deren saugseitiger Teil das durch die Querleitunj in die Kammer eingebrachte Gemisch aus Waschflüssigkeit und Regeneriermittel ansaugt und deren druckseitiger Teil dieses Gemisch zusammen mit dem verbrauchten Austauscher in die Kammer zurückführt

ίο in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung isi die den verbrauchten Austauscher aus dem untersten Boden der Kolonne austragende Leitung mit einei Rohwasserleitung verbunden und mündet diese Leitung über einen Ejektor in den druckseitigen Teil dei Ringleilung.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß jedei Boden ein Wirbelbett und eine durch ein Überlaufwehr vom Wirbelbett getrennte Ablaufkammer aufweist, die eine kreissegmentförmige Grundfläche hai

*o und mit einem nach unten vorstehenden Tauchrohi versehen ist, welches in das Wirbelbett des darunterliegenden Bodens eintaucht und in kurzem Abstand über dem darunterliegenden Boden endet.

Zweckmäßigerweise wird dabei der Boden so ausgestaltet, daß die Ablaufkammer als Speicher für den in sich zusammengesunkenen Austauscher dient und das Volumen der Ablaufkammer so groß bemessen ist, daß einerseits die gespeicherte Austauschermenge ausreicht, das bei einer Lastabsenkung dichter werdende Wirbelbett des darunterliegenden Bodens aufzufüllen, und andererseits über dem gespeicherten Austauscher noch genügend freier Speicherraum vorhanden ist, der ausreicht, den Austauscherüberschuß des bei einer Lastzunahme lockerer werdenden Wirbelbettes des gleichen Bodens aufzunehmen.

Zweckmäßigerweise sind die Böden des untersten Abschnittes untereinander gleich groß, haben jedoch größere Abmessungen als die Böden der darüberliegenden Abschnitte.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die unterste Stufe des mittleren Abschnittes einen Boden auf, dessen Wirbelbett in etwa dem Volumen des Wirbelbetts der darüberliegenden Böden entspricht und dessen Ablaufkammer in etwa dem Volumen der Ablaufkammer der darunterliegenden Böden entspricht

Vorteilhafterweise haben die über der untersten Stufe des mittleren Abschnittes 2 liegenden Böden alle die gleichen Abmessungen.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, daß die Ablaufkammer und das Tauchrohr zusammen mindestens eine Höhe haben, bei welcher der in der Ablaufkammer und im Tauchrohr gespeicherte Austauscher auf Grund seines Eigengewichtes einen Druck erzeugt, der etwas größer ist als die bei Volllast auftretende maximale Druckdifferenz zwischen den Räumen oberhalb und unterhalb eines Bodens.

Bei einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Leitung zum Abführen der Reinflüssigkeit über die Oberkante des untersten Abschnittes bis zu einer Höhe hochgezogen, bei der die Reinflüssigkeit einen Druck erzeugt, der dem durch einen Boden verursachten Druckverlust entspricht

In gleicher Weise hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Leitung zum Abführen des Gemisches aus Waschflüssigkeit und verbrauchtem Regeneriermittel bis zu einer Höhe hochzuziehen, bei der das Gemisch einen Druck erzeugt, der das aus der Leitung

in die Kammer eingeleitete Teilgemisch innerhalb der geht anschaulich aus F i g. 3 hervor, in der ein Boden

Kammer auf einem konstanten Flüssigkeitsstand hält. in Draufsicht zu sehen ist. Auf Grund der bcsonde-

Vorteilhafterweise herrscht in der im Kopf der Ko- ren Ausgestaltung der Ablaufkammern 7 ist es in ein-

lonne angeordneten Kammer und in dem Raum über fächer, später noch näher zu erläuternder Weise

dem obersten Boden der Kolonne der gleiche Druck. 5 möglich, die Kolonne mit wechselndem Durchsatz zu

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, in der Zulei- betreiben.

tung für das Waschwasser in dem mittleren Kolon- Die in die Kolonne eingeleitete Flüssigkeit erleidet nenabschnitt ein Dosierventil vorzusehen. beim Durchtritt durch einen Boden und durch den Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- auf dem Wirbelbett 6 befindlichen Austauscher einen dung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. »° Druckverlust. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß In den Zeichnungen zeigt der Druck unterhalb des betrachteten Bodens größer F i g. 1 eine schematische Darstellung der gesam- ist als der Druck oberhalb des betrachteten Bodens, ten Kolonne im Aufriß, Der Druckunterschied zwischen den Räumen ober-F i g. 2 eine schematische Darstellung der wesentli- halb und unterhalb des betrachteten Bodens entchen Teile der Kolonne im Aufriß in vergrößertem 15 spricht genau dem entstandenen Druckverlust. Die Maßstab, unterhalb des betrachteten Bodens befindliche Flüs-F i g. 3 einen Querschnitt durch die Kolonne. sigkeit drückt also mit einem dem Druckverlust ent-Wie aus F i g. 1 hervorgeht, besteht die erfindungs- sprechenden Überdruck gegen die freie Querschnittsgemäße Kolonne zum Enthärten bzw. Entsalzen von fläche des vom betrachteten Boden nach unten vorFlüssigkeiten aus drei übereinander angeordneten »0 stehenden Tauchrohres. Der in der Ablaufkammer 7 und direkt miteinander verbundenen Kolonnenab- und im Tauchrohr des betrachteten Bodens befindschnitten, von denen der oberste Abschnitt 1 zum liehe Austauscher muß gegen diesen Überdruck nach Regenerieren des Ionenaustauschers, der mittlere unten zum darunterliegenden Boden fließen. Dies ist Abschnitt 2 zum Waschen des Ionenaustauschers und jedoch nur möglich, wenn das Eigengewicht der über der unterste Abschnitt 3 zum Enthärten bzw. Entsal- »5 der Tauchrohrmündung stehenden Austauschersäule zen einer zu behandelnden Flüssigkeit dient. Bei dem einen Druck erzeugt, der größer ist als der dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen der oberste Druckverlust entsprechende Überdruck. Es fließt Abschnitt bzw. der Regenerierabschnitt 1 und der also nur so lange Austauscher von einem Boden zum mittlere Abschnitt bzw. der Waschabschnitt 2 fünf darunterliegenden Boden ab, bis die Austauscher-Böden auf, während der unterste Abschnitt bzw. der 30 säule in der Kammer 7 unter dem Tauchrohr so weit Enthärterabschnitt 3 vier Böden besitzt. Die Böden abgesunken ist, daß zwischen dem Überdruck und können Siebböden mit etwa 1 mm großen Löchern dem von der Austauschersäule erzeugten Druck oder Böden mit entsprechenden Schlitzglocken sein. Gleichgewicht herrscht. Wenn dieser Gleichgewichts-Jeder Boden weist eine Wirbelbettzone 6 und eine zustand erreicht ist, dann gibt jeder Boden nur die Ablaufkammer 7 auf, die vom Wirbelbett 6 durch ein 35 Austauschermenge an den darunterliegenden Boden Überlaufwehr getrennt ist. Die Ablaufkammer 7 hat ab, die ihm von dem darüberliegenden Boden zugekreissegmentförmigen Querschnitt und besitzt ein führt wurde. Mit fallendem Durchsatz fällt der vom nach unten vorstehendes Tauchrohr, das in da·= Wir- Sieb- uder Glockenboden verursachte Druckverlust, belbett des darunterliegenden Bodens eintaucht und so daß zwangsläufig so lange Austauscher aus den kurz über dem darunterliegenden Siebboden endet. *o Kammern 7 auf die darunterliegenden Böden fließt, Die Wirkungsweise der Kolonne sei an Hand der bis die Austauschersäule so weit abgesunken ist, daß Fig. 2 näher erläutert, in welcher die wesentlichen wieder Druckgleichgewicht herrscht. Gleichzeitig . Teile der erfindungsgemäßen Kolonne zur besseren wird mit fallendem Durchsatz das Wirbelbett auf den Übersicht in größerem Maßstab dargestellt sind. Die Böden dichter, und ein Nachfließen des Austauschers zu behandelnde Flüssigkeit tritt durch eine Zulei- 45 von einem Boden zum darunterliegenden Boden ertung 4 in einen zylindrischen Raum 5 unter den un- folgt erst wieder, wenn das dichter gewordene Wirtersten Boden ein und tritt durch die Durchtrittsöff- belbett die volle Höhe des Überlaufwehres erreicht nungen des Bodens hindurch. Die Geschwindigkeit hat und der Austauscher vom Wirbelbett in die Abder Flüssigkeit in der Kolonne muß dabei je nach der laufkammer fließt. Die Kammern müssen also so Dichte und der Korngröße des auf dem Wirbelbett 6 50 groß ausgelegt werden, daß der bei Vollast in den und in der Ablaufkammer 7 befindlichen Austau- Kammern enthaltene Austauschervorrat ausreicht, schers so gewählt werden, daß innerhalb eines Last- um bei Schwachlast das dichter gewordene Wirbelbereiches von 40 bis 1 OO"/o eine gute Durchwirbelung bett der darunterliegenden Böden auffüllen zu köndes Austauschers über dem Boden erfolgt. Bei der r.en. Natürlich müssen der durch einen Boden erVielzahl der möglichen Austauschertypen können 55 zeugte Druckverlust und die Schußhöhe der Kolonne keine absoluten Zahlen für die Wassergeschwindig- so aufeinander abgestimmt sein, daß sich das zum keit bzw. den Wasserdurchsa'z in Kubikmeter je Betrieb erforderliche Gleichgewicht zwischen dem Quadratmeter angegeben werden. Als Richtwert von einem Boden verursachten Druckverlust und kann dienen, daß dann eine ausreichende Durchmi- dem von der Austauschersäule erzeugten Druck einschung vorhanden ist, wenn das Wirbelbett um 50 60 stellen kann.

bis 100⁰O höher ist als die in sich zusammengesun- Nach dem Durchströmen des obersten Bodens

kene Austauscherschicht bei abgestellter Kolonne des Enthärterabschnittes 3 fließt das von Kationen Der auf dem Wirbelbett 6 über die Wehrhöhe aufge- oder Anionen befreite Wasser über eine Leitung 9 in wirbelte Austauscher gelangt in die Ablaufkammer 7. einen Zwischenbehälter 10, aus dem es mittels einer Aus dieser Kammer wird der Austauscher durch das 65 Pumpe 11 in einem nicht dargestellten nachgeschaite-Tauchrohr abgeführt und der Wirbelbcttzone des ten Rieseier oder Mischbettfilter geleitet wird. Von darunterliegenden Bodens zugeführt. Eine zweckmä- der aus dein Behälter 10 führenden Leitung führt ßige Form und Aufteilung der verwendeten Böden eine Abzweigleitung in einen Raum 13, der sich un-

terhalb des untersten Bodens des Waschabschnittes 2 in eine Ringleitung 18. In die Ringleitung 18 ist eine befindet. Durch diese Abzweigleitung wird ein kleiner Pumpe 19 eingebaut. Der saugseitige Teil der Ring-Teil des aus dem Behälter 10 abgezogenen Reinwas- leitung 18 mündet in die Kammer 17 im Kopf der sers dem Waschabschnitt 2 zugeführt. Der Anteil des Kolonne und saugt das in der Kammer 17 enthaltene abgezweigten Reinwassers beträgt je nach der Roh- 3 Gemisch aus Regeneriermittel und Waschwasser an. wasserbeschaffenheit etwa 1 bis 3%. Das in den Wasch- Der druckseitige Teil der Ringleitung 18 enthält den abschnitt eingeleitete Reinwasser strömt zunächst vorher erwähnten Ejektor und führt ebenfalls in die von unten nach oben durch den gesamten Waschab- Kammer 17. Das von der Pumpe 19 etwa mit einer schnitt 2 und anschließend durch den Regenerierab- Geschwindigkeit von 0,1 m pro Sekunde umgewälzte schnitt 1. Der unterste Schuß des Waschabschnittes 2 io Gemisch saugt mit Hilfe des Ejektors den in der Leiist als Zwischenschuß ausgebildet. Der Zwischen- tung 20 befindlichen Austauscher mit dem Rohwasschuß 12 weist eine allseitig geschlossene Kammer 13 ser an und transportiert den Austauscher in die Kamauf, deren Oberseite durch einen kleinen Sieb- oder mer 17. Da der Austauscher auf seinem Transport in Glockenboden gebildet ist. Auf diesem Boden befin- die Kammer 17 bereits mit verdünntem Regenerierdet sich ein Wirbelbett, dessen Volumen in etwa dem 15 mittel in Berührung kommt, findet bereits auf dem Volumen des Wirbelbettes der darüberliegenden Bö- Rücktransport eine Vorbehandlung des Austauschers den entspricht. Die neben dem Wirbelbett und der statt. Der in die Kammer 17 eintretende Austauscher Kammer des Zwischenschusses 12 liegende Ablauf- fällt sofort in das sackartig ausgebildete Teil des kammer 7 ist dagegen genauso groß wie die Ablauf- Kammerbodens und gelangt von dort über das kammern 7 der darunterliegenden Böden des Ent- ao Tauchrohr auf das Wirbelbett des obersten Bodens härterabschnittes 1, da die Ablaufkammer des Zwi- 15 der Kolonne. Jedes einzelne Körnchen Jos in schenschusses 12 das Wirbelbett des obersten Bo- Schüttgutform vorliegenden Austauschers gelangt dadens 8 des Enthärterabschnittes 1 versorgen muß. bei auf Grund seiner Schwerkraft auf den Boden 15, Die aus dem Erthärterabschnitt führende und an da in der Kammer 17 und in dem Raum über dem einem Ende offene Leitung 9 muß dabei in der dar- »5 Boden 15 der gleiche Druck herrscht,
gestellten Weise hochgezogen werden, um durch den Um sicherzustellen, daß in der Kammer 17 immer so erzeugten Gegendruck in dem Raum über dem eine ganz bestimmte Menge an Flüssigkeit vorhanden obersten Boden 8 des Enthärterabschnittes ein Aus- ist, die aus dem über die Leitung 21 eingebrachten laufen der Ablaufkammer des Zwischenschusses 12 Rohwasser, dem Regeneriermittel und dem Waschzu verhindern. 30 wasser besteht, wurde die aus dem Kopf der Kolonne

Die einzelnen Schüsse des Waschabschnittes 2 und führende Ablaufleitung 16 in der in F i g. 1 und 2

des Regcncricrabschnittes der Kolonne sind im Prin- dargestellten Weise hochgezogen, wodurch erreicht

zip genauso aufgebaut wie die Schüsse des Enthärter- wird, daß die Kammer 17 stets unter gleichem Was-

abschnittes 3. Die Schüsse des Waschabschnittes 2 serdruck steht. Der durch das eingeleitete Rohwasser

und des Regenerierabschnittes 1 haben lediglich einen 35 bedingte Überschuß an Flüssigkeit in der Kammer 17

erheblich kleineren Durchmesser. wird über die Querleitung 24 abgeleitet bzw. ausge-

In die Wirbelbettzone des untersten Bodens des glichen.

Regenerierabschnitles wird ein Regeneriermittel in Das in die Kammer 17 mündende Ende der Querkonzentrierter Form mittels einer Dosierpumpe 14 leitung 24 und das in die Kammer 17 führende Ende eingespeist. Das in den Regenerierabschnitt eintre- 40 des saugseitigen Teiles der Ringleitung 18 können tende Regeneriermittel verdünnt sich mit dem aus mit Austauscher-undurchlässigen, aber wasserdurchdem Waschabschnitt 2 aufsteigenden Waschwasser. lässigen Schlitzglocken versehen sein. Auf diese Die Mischung aus Regeneriermittel und Waschwas- Weise wird verhindert, daß der Austauscher in der ser wird von unten nach oben durch die Regenerier- Ringleitung 18 umgepumpt wird bzw. der Austaukolonne hindurchgedrückt. Nach dem Durchtreten 45 scher über die Querleitung 24 verlorengeht,
durch den obersten Boden 15 des Regenerierab- Auf Grund des Gleichgewichtes, das zwischen dem schnittes verläßt das verbrauchte und mit dem durch jeden Boden verursachten Druckverlust und Waschwasser verdünnte Regeneriermittel den Re- dem auf jedem Boden durch die Austauschersäule generierabschnitt über eine an einem Ende offene erzeugten Druck herrscht, kann nur so viel Austau-Ablaufleitung 16. 50 scher von einem Boden zum darunterliegenden Bo-

Von der Ablaufleitung 16 führt eine Querleitung den fließen, wie in die Eintrittskammer 17 am Ko-

24 in eine über dem obersten Boden 15 der Kolonne lonnenkopf zurückgefördert wird. Innerhalb eines

angeordnete Kammer 17, in die durch die Leitung 24 Belastungsbereiches von etwa 40 bis 100%>, bleibt

ein Teil des AbI auf gemisches aus verbrauchtem Re- das Wirbelbett auf jedem Boden wirksam. Bei VoIl-

generiermittel und Waschwasser geleitet wird. Der 55 last sind die Austauscherkammern auf jedem Boden

Boden der Kammer 17 ist gegen den darunterliegen- fast gefüllt, während der Stand des Austauschers bei

den Raum abgedichtet und weist an einem Ende ein fallender Belastung in den Kammern absinkt und da-

sackartig ausgebildetes Teil auf, das die Form einer mit das dichter werdende Wirbelbett des darunterlie-

Ablaufkammer 7 mit daran anschließendem Tauch- genden Bodens auffüllt. Zur Regelung der Kolonne

rohr hat. 60 ist es also lediglich erforderlich, die Menge des Re-

Der verbrauchte Austauscher wird vom untersten generiermittels, die vom Reinwasser abzuzweigende

Boden des Enthärterabschnittes 3 durch eine Leitung Spülwassermenge und die zum Austauschertranspori

20 abgezogen, in die kontinuierlich eine geringe erforderliche kleine Rohwassermenge auf den Roh-

Menge Rohwasser aus der Zuleitung 4 über ein Ven- wasserdurchsatz abzustimmen, d. h., es ist lediglich

til 22 und die Leitung 21 eingespeist wird. Auf diese 65 erforderlich, die Leistung der Dosierpumpe 14 und

Weise wird der in der Leitung 20 befindliche, er- die Stellung der Ventile in der Spülwasserleitung und

schöpfte Austauscher etwas aufgelockert. Die Lei- der Rohwasserleitung 21 in Abhängigkeit vom Roh-

tung 20 führt über einen nicht dargestellten Ejektor wasserdurchfluß zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kolonne zum Enthärten bzw. Entsalzen von Flüssigkeiien, insbesondere Wasser, unter Verwendung eines Ionenaustauschers im kontinuierlichen Gegenstromverfahren mit einer im obersten Teil der Kolonne angeordneten Regenerationszone und einer sich unten an die Regenerationszone anschließenden Waschzone und mit einer Zuleitung für das Regenerierungsmittel unmittelbar unterhalb der Regenerationszone und einer Zuleitung für das Waschmittel unmittelbar unterhalb der Waschzone, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine aus mehveren Bödeu bestehende Siebboden- oder Glockenbodenkolonne ist, daß die Enthärtungszone (3) im untersten Teil der Kolonne angeordnet und mit einer Zuleitung (4) für die zu enthärtende Rohflüssigkeit unterhalb ihres untersten Bodens und mit einer Abführleitung (9) für die enthärtete Reinflüssigkeit oberhalb ihres obersten Bodens versehen ist und vom untersten Boden der Enthärtungszone (3) eine Leitung (20, 18) in eine über dem obersten Boden der Regenerationszone (1) angeordnete und mit diesem Boden verbundene Kammer (17) für den Transport des erschöpften Ionenaustauschers führt und die Regenerationszone über ihrem obersten Boden mit einer Abführleitung (16) für das Gemisch aus Waschflüssigkeit und verbrauchtem Regenerierungsmittel versehen ist.

2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (17) über eine Querleilung (24) mit der Abführleitung (16) verbunden ist und die in die Kammer (17) führende Leitung (18) als Ringleitung ausgebildet ist, deren saugseitiger Teil das durch die Querleitung (24) in die Kammer (17) eingebrachte Gemisch aus Waschflüssigkeit und Regeneriermittel ansaugt und deren druckseitiger Teil dieses Gemisch zusammen mit dem verbrauchten Austauscher in die Kammer (17) zurückführt.

3. Kolonne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den verbrauchten Austauscher aus dem untersten Boden der Kolonne austragende Leitung (20) mit einer Rohwasserleitung (24) verbunden ist und die Leitung (20) über einen Ejektor in den druckseitigen Teil der Ringleitung (18) einmündet.

4. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Boden ein Wirbelbett (6) und eine durch ein Überlaufwehr vom Wirbelbett getrennte Ablaufkairamer (7) aufweist, die eine kreissegmen'förmige Grundfläche hat und mit einem nach unten vorstehenden Tauchrohr versehen ist, welches in das Wirbelbett (6) des darunterliegenden Bodens eintaucht und in kurzem Abstand über dem darunterliegenden Boden endet.

5. Kolonne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufkammer (7) als Speicher für den in sich zusammengesunkenen Austauscher dient und das Volumen der Ablaufkammer (7) so groß bemessen ist, daß einerseits die gespeicherte Austauschte r.^nge ausreicht, das bei einer Lastabseukung dichter werdende Wirbelbett (6) des darunterliegenden Bodens aufzufüllen, und andererseits über dem gespeicherten Austau-

scher noch genügend freier Speicherraum vorhanden ist, der ausreicht, den Austauschüberschuß des bei einer Lastzunahme lockerer werdenden Wirbelbettes des gleichen Bodens aufzunehmen.

6. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden des untersten Abschnittes (3) untereinander gleich groß sind, jedoch größere Abmessungen haben als die Böden der darüberliegenden Abschnitte (2 und 1).

7. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Stufe (12) des mittleren Abschnittes (2) einen Boden aufweist, dessen Wirbeibett (6) in etwa dem Volumen des Wi^belbettes der darüberliegenden Böden entspricht und dessen Ablaufkammer (7) in etwa dem Volumen der Ablaufkammer der darunterliegenden Böden entspricht.

8. Kolonne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Wirbelbett (6) des Bodens der Stufe (12) ein geschlossener Raum (13) vorgesehen ist, der sich nur zum Wirbelbett hin öffnet und mit der Zuleitung für das Waschwasser verbunden ist.

9. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Stufe (12) liegenden Böden alle die gleichen Abmessungen haben.

10. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufkammer (7) und das Tauchrohr zusammen mindestens eine Höhe haben, bei welcher der in der Ablaufkammer und im Tauchrohr gespeicherte Austauscher auf Grund seines Eigengewichtes einen Druck erzeugt, der etwas größer ist als die bei Vollast auftretende maximale Druckdifferenz zwischen den Räumen oberhalb und unterhalb eines Bodens.

11. Kolonne nach den Ansp'-dien 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ltitung (9) zum Abführen der Reinflüssigkeit über die Obeikante des untersten Abschnittes (3) bis zu einer Höhe hochgezogen ist, bei der die Reinfiüssigkeit einen Druck erzeugt, der dem durch einen Boden verursachten Druckverlust entspricht.

12. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) zum Abführen des Gemisches aus Waschflüssigkeit und verbrauchtem Regeneriermittel bis zu einer Höhe hochgezogen ist, bei der das Gemisch einen Druck erzeugt, der das aus der Leitung (16) in die Kammer (17) eingeleitete Teilgemisch innerhalb der Kammer (17) auf einem konstanten flüssigkeitsstand hält.

13. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurd: gekennzeichnet, daß in der Kammer (17) und in dem Raum über dem obersten Boden der Kolonne der gleiche Druck herrscht.

14. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung für das Waschwasser in dem mittleren Kolonnenabschnitt (2) ein Dosierventil vorgesehen ist.