DE2023026A1 - Multistage anion/cation exchange - multistage anion/latin exchange - Google Patents
Multistage anion/cation exchange - multistage anion/latin exchangeInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum diskontinuierlichen Mehrschicht-Anionen/Kationen-Austausch.Method and device for discontinuous multilayer anions / cations exchange.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens, wonach in einem diskontinuierlich mit Atmosphärenüberdruck arbeitenden Mehrkammer-Anionen/Kationen-Austauschfilter mehrere Austauschschichten nacheinander von der zu entsalzenden Flüssigkeit durchdrungen werden. Die Regenerierung aller Austauschschichten erfolgt gleichzeitig.The invention relates to a method and an apparatus for carrying it out of the process, according to which in a discontinuous working with atmospheric pressure Multi-chamber anion / cation exchange filter, several exchange layers in succession be penetrated by the liquid to be desalinated. The regeneration of everyone Exchange shifts take place simultaneously.
Es sind Mehrschicht-Anionen/Kationen-Austauscher bekannt, in denen die Austauschschichten von der zu demineralisierenden Flüssigkeit, der Spühlluft, dem Waschwasser bzw. der Regenerierlösung nacheinander in senkrechter Richtung durchströmt werden. W§hrend der Regenerierung der Austauschschichten sind diese räumlich voneinander zu trennen, um zu unterbinden, daß die Regenerierlösung für das Kationen austauschende Harz mit Anionenaustauschharz in Kontakt tritt und umgekehrt. Die räumliche Trennung wird mit aufblähbaren Blasen, die den Raum zwischen den Schichten einnehmen oder Trennböden, die freilegbare Öffnungen tragen, möglich. Aufblähbare Blasen sind gegen Zerstörung anfällig und bei Trennböden muß beim offenen und Schließen der Durchlässe gewährleistet sein, daß das Austauschkorn nicht in eine andere Austauschkammer treten kann und dabei das Korn zermahlen wird.There are multilayer anion / cation exchangers known in which the exchange layers of the liquid to be demineralized, the rinsing air, the washing water or the regeneration solution flows through one after the other in the vertical direction will. During the regeneration of the exchange layers, they are spatially apart to separate in order to prevent the regeneration solution for the cation exchanging Resin comes into contact with anion exchange resin and vice versa. The spatial separation comes with inflatable bubbles that occupy the space between the layers or Partitions with exposed openings are possible. Inflatable bladders are against Destruction prone and with dividing floors must open and close the passages it must be ensured that the exchange grain does not enter another exchange chamber and the grain is ground in the process.
Ebenso ist das Regeneriermitteleiniragsystem und -austragsystem infolge der beladungsabhängigen Sornausdehnung bruchgefährdet.Likewise, the regenerant injection system and discharge system is a consequence the load-dependent spine expansion is at risk of breaking.
Zweck der Erfindung ist es, durch Änderung der Fließrichtung der zu entsalzenden Flüssigkeit zu den zur Kornregenerierung bestimmten Medien konstruktive Voraussetzungen zu schaffen, die den Bau einer Apparatur ermöglichen, die die beschriebenen Nachteile nicht aufweist.The purpose of the invention is to change the flow direction of the desalinating liquid to the media intended for grain regeneration constructive To create the conditions that enable the construction of an apparatus that meets the requirements described disadvantage does not have.
Die zu lösende technische Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wonach erstens je nach Anforderung eine teilweise oder vollständige Demineralisierung von Flüssigkeit erreicht wird, indem die Flüssigkeit eine entsprechende Anzahl Austauschschichten nacheinander durchströmt und zweitens die Regenerierung aller Austauschschichten gleichzeitig erfolgen kann.The technical problem to be solved is a method and specify a device for performing the method, after which firstly depending on Requirement to achieve partial or complete demineralization of liquid is done by the liquid a corresponding number of exchange layers one after the other flows through and secondly the regeneration of all exchange layers at the same time can be done.
Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die zu entsalizende Flüssigkeit mit Atmosphärenüberdruck in horizontaler Fließrichtung hintereInander angeordnete, durch Siebböden voneinander getrennte, in Kammern lagernde Austauschschichten durchsetzt, dagegen Spülluft, Waschwasser und Regenerierlösung die Kornschichten in senkrechter Richtung. Die Siebbodenummantelung bilden der waagerecht angeordnete Boden, der Behälterdeckel, der parallel zum Boden im Abstand der Höhe der rechteckförmigen, senkrecht stehenden Siebböden, lagert und wie dieser Durchtritt öffnungen für Fließmedien besitzt und die parallel im Abstand der Siebbodenbreite angebrachten Seitenflächen, so daß ein quaderförmiger Raum gebildet wird, der die Füllstoffe aufnimmt. Unter dem Behälterboden und über dem Behälterdeckel wird mit den Behälterseitenwänden abschliessend ein wannenförmiges Blech mit zentral liegender Öffnung befestigt, wodurch über dem Behälterdeckel und unter dem Behälterboden ein Hohlraum entsteht, in dem Spülluft, Waschwasser bzw. Regenerierlösung Je nach gewähltes Regenerierreine zu oder abgeführt werden. Der Hohlraum über Kammerdeckel und unter Kammerboden ist mit der Austauschmasse, die die zugehörige Kammer enthält, in solcher Menge gefüllt, daß soviel Freiraum vorhanden ist, daß die durch die Beladung des Austauschkorne bedingte Austauschschichtdehnung von dem Preiraum aufgenommen wird. Während der Arbeitspha§>e wird das Austausc orn, verursacht durch den Druck der: horizontal strömenden, zu entsalzenden Flüssigkeit, in den Freiraum gepreßt, der in der drucklosen Kammer im oberen Teil des Raumes über dem Kammerdeckel bzw. unter dem Kammerborden zu finden ist, so daß der Durchbruch.According to the invention, this is done in that the liquid to be desalinated arranged one behind the other with atmospheric pressure in the horizontal direction of flow, Interchangeable layers separated from one another by sieve trays and stored in chambers, on the other hand, rinsing air, washing water and regeneration solution keep the grain layers vertical Direction. The sieve bottom casing is formed by the horizontally arranged bottom, the Container lid, which is parallel to the floor at a distance equal to the height of the rectangular, vertical sieve trays, stores and like this passage openings for flowing media and the side surfaces attached parallel at a distance of the width of the sieve bottom, so that a cuboid space is formed which receives the fillers. Under the container bottom and above the container lid is connected to the container side walls Finally, a trough-shaped sheet with a central opening is attached, creating a cavity above the container lid and under the container bottom, in the rinsing air, washing water or regeneration solution depending on the selected regeneration agent to or be discharged. The cavity above the chamber lid and under the chamber floor is filled with the exchange mass that contains the associated chamber in such an amount, that there is so much free space that the Loading the Exchange grains caused exchange layer expansion is absorbed by the price space. During the work phase, the exchange, caused by the pressure of: horizontally flowing liquid to be desalinated, pressed into the free space, the in the pressureless chamber in the upper part of the space above the chamber lid or below the chamber shelves can be found, so that the breakthrough.
nicht entsalzter Flüssigkeit von einer Behälterkammer in die andere verhindert ist. Die Öffnungen, durch die die Regeneriermedien in die Räume über dem Deckel bzw. unter dem Boden der Austauschkammern ein- und austreten können, müssen, um Ausspülen von Austauschkorn zu verhindern, mit einem wasser- nicht aber korndurchlässigen Siebeinsatz versehen sein. Mit der Verteilung der Regeneriermedien über dem Boden und Deckel der Behälterkammern erreicht man eine gleichmäßige Beaufschlagung der Austauschschichten, die beispielsweise dadurch verbessert werden kann, daß unter dem Kammerdeckel bzw. über dem Kammerboden in einem gewissen Abstand parallel über die gesamte Fläche eine Schlitz- oder Lochplatte angeordnet wird, deren Offnungsflächen und -abstände kleiner sind als auf Kammer deckel und -boden. Jede der Kammern des Behälters beinhaltet einen kompressiblen, hochelastischen, lauge- und säurefesten Bormkörper, der in drucklosem Zustand der Behälterkammern - verursacht durch das Eigengewicht der Austauschmasse und der in den Zwischenräumen der Austauschschicht befindlichen Flüssigkeit - an der Siebbodenfläche anliegt, durch die die zu entsalzende Flüssigkeit horizontal in die Kammer einströmt und parallel zur Siebbodenfläche derart an der Innenseite von Kammerboden und -deckel befestigt ist, dsß bei bruckbelastung der Kammern mit der zu demineralisierenden Flüssigkeit der Formkörper nicht so ausbaucht, daß nur eine Druckkomponente des Flüssigkeits druckes nach oben nicht nach unten existiert, die- bewirkt, daß die Austauschmasse in den kornfreien Raum des Kammeroberraumes - der dort in der drucklosen Kammer und wegen der stets vorhandenen unvollkommen rütteldichten Massepackung vorhanden ist - gedrückt wird, der kornfreie Raum bei entsprechendem Flüssigkeitsdruck gänzlich verschwindet und der nicht bewegte Teil der Austauschpackung am Kammerboden nicht mit größerem Druck als die darüber liegenden Austauschschichten gegen den Siebboden, durch den das Medium in die folgende Kammer gelangt, gepreßt wird.non-desalinated liquid from one container chamber to the other is prevented. The openings through which the regeneration media into the rooms can enter and exit the cover or under the bottom of the exchange chambers, must, in order to prevent washing out of replacement grain, with a water but not grain-permeable sieve insert. With the distribution of the regeneration media A uniform application is achieved above the bottom and cover of the container chambers the exchange layers, which can be improved, for example, that under parallel to the chamber lid or the chamber bottom at a certain distance the entire area of a slotted or perforated plate is arranged, the opening areas and distances are smaller than on the chamber lid and bottom. Each of the chambers of the The container contains a compressible, highly elastic, alkali and acid-resistant Borm body, which in the depressurized state of the container chambers - caused by the Dead weight of the exchange mass and that in the interstices of the exchange layer located liquid - rests on the sieve bottom surface through which the Liquid flows horizontally into the chamber and parallel to the sieve bottom surface is attached to the inside of the chamber bottom and lid in such a way that it is under pressure the chambers with the liquid to be demineralized do not bulge so much, that only a pressure component of the liquid pressure upwards does not exist downward, which causes the exchange mass in the grain-free Space of the upper chamber - the one there in the pressureless chamber and because of the always existing imperfect vibration-tight mass packing is present - is pressed, the grain-free space disappears completely with the corresponding liquid pressure and the non-moving part of the exchange packing on the chamber floor does not apply higher pressure than the overlying exchange layers against the sieve bottom through which the Medium reaches the following chamber, is pressed.
Das Füllmaterial des Formkörper besteht zweckmäßig aus flexiblen, hochelastischen, lauge- und säurefesten, kompressiblen Masseteilchen, die während der Arbeitsperiode um den Volumenbetrag von der Austauschmasse komprimiert werden, um den sich diese infolge der Beladung mit Ionen des Rohwassers vergrößert. Mit der maximalen Kompression des Füllmaterials des Kormkörpers sind in diesem keine Hohlräume mehr vorhanden, durch die Medium treten kann, so daß automatisch das Ende der Arbeitsperiode des Mehrkammer-Anionen/Eationen-Austauschfilters angezeigt wird. Um die Austauschmasse zwecks Regenerierung besser auflockern zu kannen und den natürlichen Zerfall der Austauschkornpak kung im drucklosen Behälter zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, den Mehrkammer-Ionenaustauscher außer Betrieb zu nehmen, bevor mit der Kornbeladung sich die Austausch~ schichten so weit ausgedehnt haben, daß kein kornfreier Raum in den Kammern vorhanden ist. Die Öffnungen der senkrechten Siebböden werden auf der Flüssigkeitsaustrittsseite von Klappen verdeckt, die derart beschaffen und angeordnet sind daß sich der Öffnungsgrad der Klappen mit dem Strömungsdruck des zu demineralisierenden Medium ändert und das aus einer ersten Kammer durch die Siebbodenbffnungen strömende Medium in eine zweite fließen kann, umgekehrt aber von dieser nicht wieder in die erste Eammer, so daß die Klappen bei drucklosen Behälterkammern an den Siebböden anliegen und zusätzlich vom entspannten Formkörper gegen diese gepreßt werden, mithin Regenerierlösung von einer Kammer in die andere nicht übertreten kann bzw. in den Kammertrennzonen eine nur geringe Vermischung von Regenerierlösung eintritt, wenn jede Behälterkammer gleichzeitig von Lösung mit gleichem Flüssigkeitsdruck durchsetzt wird.The filling material of the molded body expediently consists of flexible, highly elastic, alkaline and acid-resistant, compressible mass particles that during of the working period are compressed by the volume of the exchange mass, by which this increases as a result of the loading with ions of the raw water. With the maximum compression of the filling material of the shaped body are none in this There are more cavities through which the medium can pass, so that the end automatically the working period of the multi-chamber anion / ion exchange filter is displayed. In order to loosen up the exchange mass for the purpose of regeneration better and the natural It is to allow disintegration of the exchange grain pack in the pressureless container expedient to take the multi-chamber ion exchanger out of operation before using the Grain loading, the exchange layers have expanded so far that no grain-free There is space in the chambers. The openings of the vertical sieve trays are on the liquid outlet side covered by flaps that are of such a nature and are arranged that the degree of opening of the flaps with the flow pressure of the changes to the demineralizing medium and that from a first chamber through the sieve bottom openings flowing medium can flow into a second, but vice versa from this one not back into the first chamber, so that the flaps open when the container chambers are depressurized abut the sieve bottoms and additionally pressed against them by the relaxed molded body are, therefore, regeneration solution from one chamber to the other do not pass can or in the chamber separation zones only a slight mixing of the regeneration solution occurs when each container chamber is simultaneously of solution with the same liquid pressure is enforced.
Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden. Die Abbildung 1 zeigt schematisch», das liegende Mehrkammer-Anionen/Kationen-Austauschfilter im axialen Schnitt, wobei eine der Kammern den drucklosen Zustand p= pO, die andere den Druckzustand ,p>p0, die für die Regenerier- bzw. Arbeitsphase des Mehrschicht-Ionenaustauscher charakteristisch sind, veranschaulicht, mit pO, dem Atmosphärennormaldruck und p, dem Austauscher-Arbeitsdruck.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Figure 1 shows schematically », the lying multi-chamber anion / cation exchange filter in axial section, with one of the chambers in the pressureless state p = pO, the other the pressure state, p> p0, for the regeneration or working phase of the multi-layer ion exchanger are characteristic, illustrated with pO, the normal atmospheric pressure and p, the exchanger working pressure.
Abbildung 2 zeigt den Mehrkammer-Ionenaustauscher im senkrechten Schnitt durch das Zentrum des NEnnloch (deckel).Figure 2 shows the multi-chamber ion exchanger in vertical section through the center of the NEnnloch (cover).
Durch das Mannloch 1 wird die Formkörperhülle 2 in die Behälterkammer eingebracht, auf die Bolzen 3 gefädelt, an Siebboden 4 und Kammerboden 5 befestigt. Durch die Öffnung 6 der Pormkörperhülle 2 wird die Formkörperfüllung 7 in die Formkörperhülle 2 rütteldicht geschichtet, die Formkörperöffnung 6 verschlossen und Austauschkorn 13 in den verbleibenden freien Kammerraum eingefüllt, der Kammerdeckeleinsatz 8 eingelegt, arretiert und das Mannloch 1 druck- und leckfest verschlossen, In gleicher Weise wird Austauschkorn durch die Kammerabzweige 16 in die Verteiler- bzw. Sammelräume 17 eingelagert und jeder Kammerabzweig mit dem Siebeinsatz 20 versehen. Lamit ist die Austauschkammer arbeitsbereit. Während der Arbeitsphase tritt die zu entsalzende Flüssigkeit durch den Behältereintrittastutzen 9 in den Verteilerraum 10, durch die Siebbodenlöcher 11 unter Abheben der Abdichtklappen 12 in die erste Austauschkammer ein, durchdringt die Formkörperhülle 2 und die Formkörperfüllung 7 durch deren massefreien Zwischenräume sowie die Austauschschicht 13 und gelangt durch. die Siebbodenlöcher 11 des an der Austauschschicht 13 liegenden Siebboden 4 in die nächste Kammer usf. bis nach Durchströmen der soundsovielten Kammer der Sammelraum 14¢erreicht ist und die entsalzte Flüssigkeit am Behälteraustrittsstutzen 15 abfließt, wobei die Kammerabzweige 16 für Zu- und Ablauf von Spülluft Waschwasser oder Regenerierlösung abgesperrt bleiben, hingegen für den Ablauf entsalzter Flüssigkeit freiliegen können.The molded body shell 2 is through the manhole 1 into the container chamber introduced, threaded onto the bolts 3, attached to the sieve bottom 4 and chamber bottom 5. Through the opening 6 of the molded body shell 2, the molded body filling 7 is inserted into the molded body shell 2 layered in a vibration-tight manner, the molding opening 6 closed and replacement grain 13 is filled into the remaining free chamber space, the chamber lid insert 8 inserted, locked and the manhole 1 sealed pressure and leak-proof, in the same Exchange grain is sent through the chamber branches 16 into the distribution or collection spaces 17 and each chamber branch is provided with the sieve insert 20. Lamit is the exchange chamber is ready to work. During the work phase, the one to be desalinated occurs Liquid through the container inlet nozzle 9 into the distributor space 10 through the perforated bottom holes 11 with the sealing flaps 12 being lifted off in the first exchange chamber, penetrates the molded body shell 2 and the molded body filling 7 passes through their mass-free interspaces and the exchange layer 13 and by. the sieve bottom holes 11 of the sieve bottom lying on the exchange layer 13 4 into the next chamber and so on until after flowing through the umpteenth chamber of the Collection chamber 14 ¢ is reached and the desalinated liquid at the container outlet nozzle 15 flows off, the chamber branches 16 for inflow and outflow of scavenging air wash water or regeneration solution remain blocked, however, for the drainage of desalinated liquid can be exposed.
Wenn in den Kammern der Arbeitsdruck p über den Atmosphärendruck pO ansteigt, beginnen sich die Formkörper von der anliegenden Siebbodenfläche 4 und die Abdichtklappen 12 in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck p abzuheben. Die zwischen dem Formkdrper und der Siebbodenflache 4 auf dem Kammerboden 5 lagernde Austauschmasse 13 wird in den kornfreien Raum der Behälterkammern gedrängt. Der kornfreie Raum verschwindet bei einem Arbeitsdruck, der größer oder gleich dem von Kornmasse und der in den Kornzwischenräumen befindlichen Klüssigkeit auf dem Kammerboden 5 ausgeübten Schweredruck ist. Die Einarbeitungszeit des Austauscherbehälters entspricht der Zeitspanne zwischen dem Beginn der Arbeitsphase, p>p0 und des Erreichens des Arbeitsdruckes, bei dem der kornfreie Raum im Austauschraum verschwindet. Zur Regenerierung der Kornschichten werden der Behälter-Äus trittsstutzen 9 und der Behälter-Austrittsstutzen 15 abgesperrt und die Kammerabzweige 16 freigelegt, so daß die Austauschschichten 13 in den Behälterkammern und Sammel- bzw.If the working pressure p in the chambers is above atmospheric pressure pO increases, the shaped bodies start from the adjacent sieve bottom surface 4 and lift off the sealing flaps 12 as a function of the working pressure p. The between the molded body and the sieve bottom surface 4 on the chamber bottom 5 superimposed exchange mass 13 is forced into the grain-free space of the container chambers. The grain-free space disappears at a working pressure that is greater than or equal to that of grain mass and exerted the liquid located in the grain spaces on the chamber floor 5 Gravity is. The training period for the exchanger tank corresponds to that Period of time between the start of the work phase, p> p0 and the reaching of the Working pressure at which the grain-free space in the exchange space disappears. For regeneration the grain layers are the container outer outlet nozzle 9 and the container outlet nozzle 15 shut off and the chamber branches 16 exposed, so that the exchange layers 13 in the container chambers and collection or
Verteilerräumen 17 je nach gewähltem Regenerierregime mit Luft aufgewirbelt, mit Waschwasser gewaschen bzwe gespült und mit Regenerierlösung wieder austauschfähig gemacht werden können, indem diese medien über die Verteiler- bzw. Sammelräume 17 durch die Kammerborden- bzw. Kammerdeckelöffnungen 18 von Kammerboden 5 bzw. -deckel 19 in die Kammern zu- bzw.Distribution rooms 17, depending on the selected regeneration regime, whirled up with air, Washed or rinsed with washing water and exchangeable again with regeneration solution can be made by these media via the distribution or collection spaces 17 through the chamber rim or chamber lid openings 18 of the chamber bottom 5 or lid 19 to or from the chambers
ablaufen. Die Regenerierlösung wird drucklos über die Austatischschichten geleitet. Demnach herrscht in jeder Kammer gleicher Druck, so daß die Abdichtklappen 12 an den Siebböden 4 anliegen und vom Formkörper an diese gepreßt werden.expire. The regeneration solution is depressurized over the static layers directed. Accordingly, there is the same pressure in each chamber, so that the sealing flaps 12 rest against the sieve bottoms 4 and are pressed against them by the molded body.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 - Mannloch(deckel) 2 - Formkörperhülle 3 - Bolzen 4 - Siebboden 5 - Kammerborden 6 - Formkörperöffnun 7 - Formkörperöfüllun 8 - Kammerdeckeleinsatz 9 - Behältereintrittsstutze 10 - Verteilerraum 11 - Siebbodenlöcher 12 - Abdichtklappen 13 - Austauschschicht 14 - Sammelraum 15 - Behälteraustrittsstutzen 16 - Kammerabzweige 17 - Verteiler- bzw, Sammelraum 18 - Kammerboden- und Kammerdeckelöffnungen 19 - Kammerdeckel 20 - SiebeinsatzList of the reference symbols used 1 - Manhole (cover) 2 - Shaped body shell 3 - bolt 4 - sieve bottom 5 - chamber ribs 6 - shaped body opening 7 - Shaped body oil filling 8 - Chamber cover insert 9 - Container inlet support 10 - Distribution space 11 - perforated bottom holes 12 - sealing flaps 13 - exchange layer 14 - collecting space 15 - Container outlet nozzle 16 - Chamber branches 17 - Distribution or collecting space 18 - Chamber bottom and chamber lid openings 19 - Chamber lid 20 - Sieve insert
Claims (9)
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1970
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