DE2017131A1

DE2017131A1 - Ion-exchange plant operation

Info

Publication number: DE2017131A1
Application number: DE19702017131
Authority: DE
Inventors: Herbert 4630 Bochum Langen dreer Henkel Paul Dipl Ing 5810 Witten Krips
Original assignee: Balcke AG
Current assignee: Balcke AG
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1970-04-10
Publication date: 1971-10-21

Abstract

Method of operating an ion exchange plant, particularly for the demineralisation of water, using a container in which the ion exchange medium is regenerated in the opposite direction tot he flow of liquid being treated and from time to time is washed while in a fluidised state, in which the mass of exchange agent takes the form of a closed piston or plug in a liquid filled column with a free space left above it, the dimensions of which are such that adequate cleaning of the filter material is secured during washing and that during liquid treatment stage the piston-shaped mass of exchange agent is held immovable in the lower part of the container. The liquid to be purified is passed upwardly through the exchange agent and withdrawn via filter candles immersed vertically in the exchange agent. The regenerating medium is introduced through these candles during the subsequent regeneration and flows downwards through the exchange agent, while during washing, the wash liquid enters at the bottom and leaves at the top of the container.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Ionenaustauschanlange und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Method for operating an ion exchange system and apparatus to carry out the procedure.

Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Betrieb einer Ionenaustauschanlage, vorzugsweise zur Vollentwalzung von Wasser, bei der das in einem Behälter angeordnete Austauschermaterial bei der Beladung und Regenerierung in entgegengesetzten Richtungen durchströmt wird.The invention relates to a method for operating an ion exchange system, preferably for the complete de-rolling of water, in which the arranged in a container Exchange material during loading and regeneration in opposite directions is flowed through.

Derartige Gegenstromverfahren sind bekannt. Sie werden in der Weise durchgeführt, daß der Austauscher zunächst von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmt und dann der beladene Austauscher in entgegengesetzter Richtung mit dem; Regeneriermittel behandelt wird. Von Zeit zu Zeit muß der Austauscher gewaschen oder gespült werden. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen ein gesonderter Behälter benutzt, in den der Austauscher überführt und unter Aufwirbeln mit der Blüssigkeit behandelt wird. Hierbei wird durch Abrieb zerstörtes Austauschermaterial durch das Spülmittel ausgetragen.Such countercurrent processes are known. You will be in the way carried out that the exchanger initially flows through the liquid to be treated and then the loaded exchanger in the opposite direction with the; Regenerants is treated. From time to time the exchanger has to be washed or rinsed. For this purpose, a separate container is generally used in which the Exchanger is transferred and treated while swirling with the liquid. Here Exchanger material destroyed by abrasion is carried away by the flushing agent.

Voraussetzung für einen einwandfreien Betrieb ist, daß die Masse während der Beladung und Regenerierung keine Umschichtung erfährt, d.h. sie muß während dieser Behandlung einen möglichst kleinen Spielraum in dem Behälter haben, der unter anderem durch den Quellgrad während der Beladung gegeben ist. Auf der anderen Seite muß für den Spülvorgang, bei dem der Austauscher durchgewirbels wird, ein großer Raum zur Verfügung stehen. Man hat aus diesem Grunde den Austauscher in einen getrennten Behälter überführt, was deswegen Nachteile hat, weil einerseits eine längere Stillstandszeit der Anlage notwendig wird und andererseits Verluste eines Teils des Austauschermaterials nicht vermeidbar sind.A prerequisite for proper operation is that the mass during the loading and regeneration does not experience any redeployment, i.e. it must during this treatment have the smallest possible leeway in the container, the under is given by the degree of swelling during loading. On the other hand must be used for the rinsing process in which the exchanger whirls through will, a large room is available. For this reason you have the exchanger transferred into a separate container, which therefore has disadvantages because on the one hand a longer downtime of the system becomes necessary and, on the other hand, losses part of the exchange material are unavoidable.

Die rufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, dafür zu sorgen daß die Austauschermasse während des Beladungs- und Regenerierbetriebs einen möglichst kleinen Spielraum in dem Behälter. hat und ruhig liegen bleibt und daß für das Spülen oder Waschen ein ausreichend großer Raum zur Verfügung steht, ohne daß ein zusätzlicher Behalter benötigt wird. Die gesamte Behandlung einschließlich des Spülens soll also in dem gleichen Behälter stattfinden.The task on which the invention is based is for it to ensure that the exchange mass during the loading and regeneration operation the smallest possible clearance in the container. has and lies quietly and that a sufficiently large space is available for rinsing or washing, without the need for an additional container. The entire treatment including rinsing should therefore take place in the same container.

Dies ist bei dem aus der DAS 1 070 596 bekannten Verfahren nicht der Fall, bei dem die Austauschermasse oder das Filter fest zwischen zwei Filterplatten angeordnet ist und das Spülen in einem getrennten Behälter vorgenommen wird. Es ist auch bekannt (DAS 1 051 248), die Böden in größerem Abstand anzuordnen. Dabei ist zwar ein Spülen in dem gleichen Behalter zwischen den beiden Boden möglich, Jedoch wird die Schichtung der nasse bei der Umkehr der Richtung verwirbelt. Um dies zu vermeiden ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Zwischenabsaugung zwischen den beiden Böden worzusehen, die bewirken soll, daß das durch das Korn verdrängte nach oben fließende Wasser den Filterkuchen nicht zerstört. Es hat sich herausgestellt, daß es dabei nicht gelingt, den aus der Austauschermasse bestehenden Kolben geschlossen, d.h.This is not the case with the method known from DAS 1 070 596 Case in which the exchanger mass or the filter is firmly between two filter plates is arranged and the rinsing is done in a separate container. It it is also known (DAS 1 051 248) to arrange the floors at a greater distance. Included it is possible to rinse in the same container between the two floors, However, when the direction is reversed, the stratification of the wet is swirled. Around To avoid this, it has already been proposed to use an intermediate suction between wor to the two floors, which is supposed to cause it to be displaced by the grain Water flowing upwards does not destroy the filter cake. It turned out that it does not succeed in closing the piston consisting of the exchanger mass, i.e.

ohne Umschichtung nach oben zu bewegen und wieder abzusenken.to move up and down again without redeployment.

Eine andere Lösung der hier vorliegenden Aufgabe, die die DAS 1 221 197 beschreibt, besteht darin, in einem Filterbehälter oberhalb der Austauschermasse ein elastisches Abdichtungselement anzuordnen, das als aufblasbarer kolbenartiger Faltensack aus elastischem Material ausgebildet ist, der gegenüber der Behälterwand abgedichtet und an einer auf- und abbewegbaren Zugvorrichtung befestigt ist. Diese Methode ist umständlich, erfordert einen ausreichend hohen Raum oberhalb des Filters und Abdichtungsmittel, die dem aggresiven Regeneriermittel widerstehen müssen. Bei einem im Prinzip ähnlichen Yerfahren, das Gegenstand des französischen Patentes 1 309 137 ist, befindet sich die Austauschermasse in einem Schlauch, der an der Behälterwandung anliegt. Durch Einblasen von Buft in den Raum zwischen Schlauch und Wandung wird der Schlauch und mit ihm die Masse zusamnengepreßt und während des Regenerierens in ihrer Betriebsschichtung festgehalten. Bei diesem Verfahren ist mit einem hohen Abrieb durch das dauernde Zusammendrücken und Ausdehnen zu rechnen, außerdem erfordert das Verfahren einen Schlauch aus säurebeständigem Material.Another solution to the problem at hand, which the DAS 1 221 197 describes, consists in a filter container above the exchanger mass to arrange a resilient sealing element as an inflatable piston-like Gusset sack is made of elastic material opposite the container wall is sealed and attached to a pulling device that can be moved up and down. These The method is cumbersome and requires a sufficiently high space above the filter and sealants that must withstand the aggressive regenerant. at a process similar in principle, which is the subject of the French patent 1 309 137, the exchanger mass is located in a hose that is attached to the The container wall is applied. By blowing air into the space between the hose and wall the hose and with it the mass is pressed together and during of regeneration in their operational stratification. In this procedure A high level of abrasion due to constant compression and expansion is to be expected, in addition, the method requires a hose made of acid-resistant material.

Ein weiteres zum Stand der Technik gehörendes Verfahren bedient sich des vom Immedillmfilter her bekannten Prinzips, bei dem, damit sich das ilterbett durch den aufsteigenden Wasserstrom nicht abhebt und ins Schweben kommt, von oben her ein Teilstrom Rohwasser auf das Filterbett geleimt u wird, so daß es zu einem Druckausgleich kommt, wodurch das Filterbett stabil bleibt. Bei der obertragung dieses Prinzips, z.B. auf ein Kationenaustauschfilter, wird dieses während des Betriebs von oben nach unten durchströst, während die Säure beim Regenerieren im Gegenstrom von unten nach oben fließt und durch ein Dränagesystem, das innerhalb des Behälters in entsprechender Hohe angeordnet ist, austreten kann.Another prior art method is used the principle known from the Immedillmfilter, in which, so that the filter bed does not lift off due to the rising stream of water and floats, from above forth a partial flow of raw water is glued to the filter bed so that it becomes a Pressure equalization occurs, which means that the filter bed remains stable. When transmitting this principle, e.g. on a cation exchange filter, is used during operation from top to bottom, while the acid in the regeneration in countercurrent flows from the bottom up and through a drainage system that is inside the container is arranged at a corresponding height, can emerge.

Während der Regenerierung leitet man von oben nach unten Wasser auf das Austauscherbett, so daß ein Gegendruck erzeugt wird, der die Austauschermasse ruhig hält. Bei diesem ebenfalls bekannten Verfahren kann das Spülen im gleichen Behälter erfolgen, jedoch ist das System, insbesondere während des Regenerierens, äußerst instabil.During regeneration, water is passed on from top to bottom the exchanger bed, so that a counter pressure is generated, which the exchanger mass keep calm. In this process, which is also known, the rinsing can be carried out in the same way Containers, but the system, especially during regeneration, is extremely unstable.

Die Erfindung will die Möglichkeit schaffen, in dem gleichen Behälter sowohl zu spülen als auch zu regenerieren-und zu beladen, ohne daß in dem Behälter irgendein mechanisches, bewegliches Element, z.B. ein Kolben oder dergleichen, angeordnet werden muß, und ohne die Notwendigkeit, einen Druckausgleich durch Einleiten eines weiteren Mediums zu erzeugen.The invention wants to create the possibility in the same container both to rinse and to regenerate-and to load without being in the container any mechanical movable element, e.g. a piston or the like, is arranged must be, and without the need to equalize the pressure by introducing a to generate another medium.

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Ionenaustauschanlage, vorzugsweise zur Vollentsalzung von Wasser, bei dem die in einem Behälter angeordnete Austauschermasse zunächst beladen, dann in der entgegengesetzten Richtung von dem Regeneriermittel durchströmt und von Zeit zu Zeit unter Aufwirbeln der Nasse gespült wird, besteht die Erfindung darin, daß die Austauschermasse in dem Behälter als geschlossener Kolben in einer mit Flüssigkeit gefüllten Säule angeordnet ist, wobei oberhalb des Kolbens ein Raum freibleibt, der so bemessen ist; daß eine ausreichende Reinigung des Piltergutes beim Spülen gewährleistet ist und daß während des Beladens der aus der iustauschermasse bestehende Kolben dadurch thMeweglich im unteren Teil des Behälters gehalten wird, daß die von unten nach oben eingeleitete zu reinigende Flüssigkeit über senkrecht in die Austauschermasse eintauchende Filterkerzen abgezogen wird, durch die bei der anschließenden Regenerierung auch das Regeneriermittel zugeführt wird, das die Austauschermasse von oben nach unten durchströmt, während zum Spülen der Austauschertasse die Spülflüssigkeit unten in den Behälter eingeleitet und am oberen Ende des Behälters abgezogen wird.In a method for operating an ion exchange system, preferably for the complete demineralization of water, in which the exchange mass arranged in a container loaded first, then in the opposite direction from the regenerant flows through and is rinsed from time to time while whirling up the water, consists the invention is that the exchange mass in the container as a closed Flask is arranged in a column filled with liquid, with above the Piston a space remains free, which is so dimensioned; that adequate cleaning of the piltered goods is guaranteed when rinsing and that during loading of the The piston existing in the exchange mass is therefore movable in the lower part of the container it is held that the liquid to be cleaned which is introduced from the bottom upwards is drawn off through filter candles immersed vertically in the exchanger mass, by which the regeneration agent is also supplied during the subsequent regeneration that the exchange mass from the top to flows through below, while for rinsing the exchanger cup, the rinsing liquid at the bottom of the container initiated and withdrawn at the top of the container.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich die Austauschermasse als kompaktes Filter oder geschlossener Kolben innerhalb des ganz mit Flüssigkeit gefüllten Behälters halten läßt, wenn die gereinigte Flüssigkeit über Filterkerzen abgezogen wird, die über den guerschnitt des Kolbens verteilt in dessen oberem Teil angeordnet sind. An diesem Zustand ändert auch auch nichts, wenn anschließend über die gleichen Filterkerzen die Regenerierflüssigkeit eingeleitet wird. Zum Rückspülen wird d.ie an die Filterkerzen angeschlossene Ableitung abgesperrt und die Spülflüssigkeit, die unten in den Behälter eingeleitet wird, durch eine Leitung abgezogen, die am oberen Ende des Behälters vorgesehen ist. Durch diese Leitung wird auch das durch Abrieb zerstörte Austauschermaterial ausgetragen.It has surprisingly been found that the exchange mass as a compact filter or closed flask within the whole with liquid filled container can hold when the purified liquid over filter candles is deducted, which is distributed over the cross-section of the piston in its upper part are arranged. Nothing changes in this state either, if afterwards over the same filter candles the regeneration liquid is introduced. For backwashing the drainage connected to the filter candles is shut off and the rinsing liquid, which is introduced into the bottom of the container, withdrawn through a line that is on upper end of the container is provided. Through this line that is also carried through Abrasion destroyed exchange material discharged.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einem Behälter mit einem unteren Filterboden, auf dem das Austauschermaterial liegt, Zu- bzw.According to the invention, there is an apparatus for carrying out the method from a container with a lower filter base on which the exchanger material lies, closes or

Ableitungen am oberen und unteren Ende sowie Filterkerzen, die in Höhe des oberen Endes des Kolbens aus Austauschermaterial in dieses hereinragen und an eine nach außen geführte Lietung angeschlossen sind.Leaders at the top and bottom, as well as filter candles that are in The height of the upper end of the piston made of exchanger material protrude into it and are connected to an outside line.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Filterkerzen aus einem inneren zylindrischen Mantel mit großen Offnungen une einem darüberliegenden feinen Gewebe bestehen, wobei die Oberfläche der Stege des inneren Mantels mit erhebungen und Vertiefungen versehen ist, derart, daß das feine Gewebe nur punkt- bzw. linienförmig an den Stegen es zylindrischen mantels anliegts. Bei einer bevorzugten Ansführungsform ist um das feine Gewebe ein weiterer äußerer zylindrischer Mantel angeordnet, der in der gleichen Weise ausgebildet ist wie der innere Mantel, um den Filterkerzen eine ausreichende Festigkeit zu geben und das feine Gewebe zu entlasten, wenn die Flüssigkeit in den Kerzen von innen nach außen strömt.The invention also provides that the filter candles from an inner cylindrical jacket with large openings and an overlying fine fabric exist, the surface of the webs of the inner jacket with elevations and Depressions are provided in such a way that the fine tissue is only punctiform or linear it rests against the webs of the cylindrical jacket. In a preferred embodiment is another about the fine tissue outer cylindrical jacket arranged, which is formed in the same way as the inner jacket to to give the filter candles sufficient strength and to relieve the fine tissue, when the liquid in the candles flows from the inside out.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig 1, eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 2 und 3 zur Durchführung des Verfahrens in drei verschiedenen Betriebszuständen, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Filterkerze, Fig. 5 einen Querschnitt durch den Mantel einer Filterkerze, Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Abschnitt des Mantels einer Filterkerze in vergrößerter Darstellung und Fig. 7 einen der Figur 6 entsprechenden Schnitt bei einer a nderen Ansführungsform.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. They show: FIG. 1, a schematic representation of a device 2 and 3 for implementation of the method in three different operating states, FIG. 4 shows a longitudinal section through a filter candle, FIG. 5 shows a cross section through the jacket of a filter candle, 6 shows a longitudinal section through the section of the jacket of a filter candle in an enlarged manner Representation and FIG. 7 shows a section corresponding to FIG. 6 in another Form of quotation.

Figur 1 zeigt schematisch einen Apparat zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung, während des Belanders. Des zu reinigende Wasser wird über die Leitung 1 zugeführt und gelangt über den Filterboden 3 in die als unbeweglicher Kolben im unteren Teil des behälters 3 befindliche Austauschermasse 4. Das Wasser tritt aus dem Bahälter 3 über das aus Filterkerzen 5 bestehende Abzugssystem und die Leitung 6 aus.FIG. 1 shows schematically an apparatus for carrying out the method according to the present invention, during the belanders. The water to be purified becomes fed via the line 1 and passes through the filter base 3 in the as immobile Flask in the lower part of the container 3 located exchanger mass 4. The water exits from the container 3 via the exhaust system consisting of filter candles 5 and line 6 off.

Figur 2 zeigt den Regeneriervorgang. Dabei wird über die Leitung 7, die ebenso wie die Leitungen 1 und 6 mit Absperrorganen versehen ist, regenerierflüssigkeit in den Behälter 3 eingeleitet und über die Leitung 1 abgezogen.Figure 2 shows the regeneration process. The management 7, which, like the lines 1 and 6, is provided with shut-off devices, regenerating liquid introduced into the container 3 and withdrawn via the line 1.

Dabei ist das Absperrorgan in der Leitung 6 selbstverständlich verschlossen. Die Oberkante der Austauschermasse befindet sich während des Regenerierens ebenfalls noch in Höhe ces Abzugssystems, liegt jedoch etwas niedriger als beim Beladen, weif die Masse durch die vpn oben nach unten strömende Regenerierflüssigkeit etwas zusammengepreßt - wird.The shut-off element in the line 6 is of course closed. The upper edge of the exchanger mass is also located during regeneration still at the height of the trigger system, but is slightly lower than when loading, white the mass is somewhat compressed by the regenerating liquid flowing downwards from the top - will.

Auf Figur 3 ist der Spülvorgang dargestellt. Wie durch die Pfeile angedeutet wurde, strömt die Spülflüssigkeit, während das Absperrorgan in der Leitung 6 geschlossen bleibt, durch die Leitung 1 zu und wird über die Leitung 7 abgezogen. Die Spülwassermenge ist so bemessen, daß sich die Austauschermasse über das ibzugssystem hinaushebt und dabei aufgelockert wird. Auf diese Weise wird der Abrieb über die Leitung 7 ausgespült. Nach dem Spülvorgang beruhigt sich die Masse und nimmt ihre Ausgangslage wieder ein, so daß sie erneut in der in Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Weise beladen werden kann.The flushing process is shown in FIG. As by the arrows was indicated, the flushing liquid flows while the shut-off device is in the line 6 remains closed, through line 1 and is withdrawn via line 7. The amount of rinsing water is measured in such a way that the exchanger mass is spread over the pulling system lifts out and is loosened up in the process. In this way the abrasion is over the Line 7 flushed out. After the rinsing process, the mass calms down and takes its Starting position again, so that it is again described in connection with FIG Way can be loaded.

Die Pilterkerzen, die man für das Abzugsystem benutzt, bestehen aus einem Fußstück 8 und einem Kopfstück 9, zwischen denen das den zylindrischen Mantel 10 bildende Kerzengerüst eingespannt ist. Dieses Gerüst besteht, wie sich aus Figur 6 ergibt, aus einem inneren Stützmantel 11 mit großen oeffnungen, die von den Stegen des Mantels gebildet werden, und einem äußeren feinen Gewebe 12. Der innere mantel 11 ist an den Knotenpunkten der Stege verdicke, so daß er erhöhte und vertiefte abschnitte hat und das feine Gewebe 12 nur punkt- oder linienförwig an dem inneren Mantel 11 anliegt. Bei der auf Figur 6 dargestellten lusführngsfora wird die Kerze von außen nach innen durchströmt und dabei das Gewebe an den inneren Mantel gepreßt.The pilter candles that are used for the trigger system are made of a foot piece 8 and a head piece 9, between which the cylindrical jacket 10 forming candle frame is clamped. This framework consists, as can be seen from figure 6 results from an inner support jacket 11 with large openings from the webs of the sheath, and an outer fine fabric 12. The inner sheath 11 is thickened at the junctions of the webs, so that it is raised and deepened has sections and the fine fabric 12 is only punctiform or linear on the inside Coat 11 is applied. In the lusführngsfora shown in Figure 6, the candle from the outside to flows through the inside and thereby the tissue on the inside Coat pressed.

Figur 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Brd in dung, beider zusätzlich ein äußerer Mantel 13 vorhanden ist, gegen den das feine Gewebe 12 gepreßt wird, wenn die Filterkerze von innen nach außen durchströmt wird, so daß für beide Strömungsrichtungen ein ausreichend fester Halt für das innere Gewebe vorhanden ist. Gegebenenfalls können zwischen den Mänteln 11 und 13 mehrere Schichten des feinen Gewebes angeordnet werden.Figure 7 shows a preferred embodiment of the Brd in manure, both In addition, there is an outer jacket 13 against which the fine fabric 12 is pressed is when the flow through the filter candle from the inside to the outside, so that for both Flow directions provide a sufficiently firm hold for the inner tissue is. If necessary, several layers of the can between the jackets 11 and 13 fine tissue.

Patentansprüche Claims

Claims

Patent claims method for operating an ion exchange system, preferably for the complete demineralization of water, in which the arranged in a container First load the accumulator mass, then in the opposite direction from that Regenerative agent flows through and rinsed from time to time while whirling up the mass it will be, that the exchanger mass in the Container arranged as a closed flask in a column filled with liquid is, wherein a space remains free above the piston, which is dimensioned so that a sufficient cleaning of the filter material is guaranteed when rinsing, and that during the loading of the piston consisting of the exchanger mass thereby immobile is held in the lower part of the container that the introduced from the bottom up The liquid to be cleaned is immersed in the exchanger mass via a rope Filter candles is withdrawn, through which also during the subsequent regeneration the regenerant is supplied, which the exchanger mass from top to bottom flows through, while to rinse the exchanger mass the rinsing liquid below in introduced into the container and withdrawn at the top of the container.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that it consists of a container (3) with a lower filter base (2), on which the exchanger material (4) lies, inlets and outlets at the top and bottom End as well as filter candles (5), which are made at the level of the upper end of the piston Exchanger material protrude into this and a line led to the outside (6) are connected.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the filter candles C) from an inner cylindrical jacket (11) with large openings and an overlying X the fine fabric (12), the surface of the Webs of the inner shell is provided with elevations and depressions, in such a way that that the fine tissue is only punctiform or linear on the webs of the cylindrical The jacket.

4, device according to claims 2 and 3, characterized in that that a further outer cylindrical jacket (13) is arranged around the fine tissue (12) is, which is formed in the same way as the inner jacket (12). L. e e r e i t e