DE2333725B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Expansionserscheinungen in einem Bett aus körnigem Material - Google Patents

Description

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Teü der Schlitze freigegeben wird, tritt zusätzlich zum Teil weist einen Längsschlitz 28 auf, der von einer NLxiium auch Luft in die Tauchrohre ein. Durch die Anzahl einen Siebkorb bildenden Ringen 29 umemtretende Luft vermindert sich der Unterdruck der geben ist, zwischen denen Öffnungen mit kleineren Absaugvorrichtung, so daß weniger Flüssigkeit an- Abmessungen als denjenigen der Harzkörner angegesaugt wird. Der Flüssigkeitsspiegel >_xArd sich daher 5 ordnet sind. Eine Mutter 30 sorgt für die Arretieauf einer bestimmten Höhe der Schlitze stabilisieren. rung der Sicherung der Ringe in ihrer Stellung. Jede

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist andere Vorrichtung, beispielsweise ein Gewebe, desjedes der Tauchrohre im Bereich der Schlitze von sen Maschenweite kleiner als die Abmessungen der einem Filterkopf umgeben, durch den die Körner Harzkörner ist, kann zur Überdeckung der Schlitze des körnigen Materials nicht hindurchtreten können io 28 verwendet werden. Der Schlitz ist jeweils vor- und der aus einer Vielzahl von übereinander ange- zugsweise rechteckig ausgebildet und nicht mehr als ordneten Ringen besteht, zwischen denen horizon- 2 bis 3 cm lang,
tale Schlitze von solcher Breite bleiben, daß der Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Druckabfall auf Grund des Durchganges des Me- Am Ende eines Arbeitsganges und vor der Regenediums durch die Schlitze zwischen den Ringen prak- 15 rierung ist die Vorrichtung mit einer unter Druck tisch gleich Null ist. stehenden Flüssigkeit gefüllt. Durch Schließen der

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfin- Ventile 10 und 15 wird die Vorrichtung vom Netz

dung an Hand der Zeichnungen beispielsweise be- getrennt; durch öffnen des Ventils 12 wird sie unter

schrieben. Darin zeigt atmosphärischen Druck gesetzt. Die Wasserabzugs-

F i g. 1 eme schematische Darstellung einer be- 20 vorrichtung 23 wird nun durch Öffnen der Ventile

kannten Ionenaustauschervorrichtung mit einer Vor- 22 und 25 in Betrieb genommen, was einen Abzug

richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen der behandelten Flüssigkeit, die sich über dem Harz

Verfahrens, befindet, zur Folge hat. Die Flüssigkeit wird durch

Fig. 2 einen Einzelschnitt durch die erfindungs- die Schüfe zwischen den Ringen 29 abgesaugt und

gemäße Vorrichtung, und zwar durch das untere 25 tritt durch den Schlitz 28 in die Tauchrohre 20 ein.

Ende eines mit einem Schlitz versehenen Tauch- Befindet sich der Schlitz 28 nicht mehr unter Wasser,

rohres, so kommt der Entleerungsvorgang automatisch zum

F i g. 3 und 4 schematische Darstellungen zweier Stillstand, da die Wasserabzugsvorrichtung nur noch

weiterer Ausführungsformen nach der Erfindung. Luft ansaugt, die durch die Leitung 11 in die Vor-

Die Fig. 1, 3 und 4 zeigen die stillstehende Vor- 30 richtung einströmt. Das Regeneriermedium wird nun

richtung vor Beginn des Regeneriervorganges. durch Öffnen des Ventils 17 in den unteren Teil

F i g. 1 zeigt einen herkömmlichen Ionenaustau- der Vorrichtung eingelassen.

scherbehäher mit einem vertikalen zylindrischen Der Gesamtquerschnitt der Schlitze 28 ist so beRohr 1, das an seinen beiden Enden durch zwei ge- rechnet, daß für die zu regenerierende Durchsatzwölbte Böden 2 und 3 verschlossen ist. Im inneren 35 menge der Druckabfall, den sie verursachen können, unteren Teil trägt ein mit Abzugsvorrichtungen 5 wenn der gesamte Querschnitt unter Wasser steht, versehener Boden 4 das Harzbett 6. Im oberen Teil gut unter dem Unterdruck verbleibt, den die Wassergewährleistet eine Vorrichtung, die ein Kollektor 7 abzugsvorrichtung 23 im Inneren der Tauchrohre 20 sein kann, an dem mit Bohrungen versehene Ab- in Höhe der Schlitze 28 erzeugen kann. Andererseits zweige 8 angebracht sind, die Verteilung der zu ent- 40 ist der Öffnungsquerschnitt zwischen den Ringen 29 rrineralisierenden Flüssigkeit. Außen weist die Vor- so dimensioniert, daß der Druckabfall auf Grund η htung im oberen Teil eine Leitung 9 mit einem des Durchlaufes des Regeneriermediums durch die-Ventil 10 zum Einlaß der zu entmineralisierenden sen praktisch gleich Null ist. Darüber hinaus ist die Flüssigkeit, eine Leitung 11 mit einem Ventil 12 für Wasserabzugsvorrichtung 23 so dimensioniert, daß den Luftabzug und im unteren Teil eine Leitung 13 45 die Ansaugleitung an durchgesetzter Flüssigkeit für den Abzug des durch die Leitung 14 mit dem größer ist als für das Verfahren erforderlich ist.
Ventil 15 abgezogenen, entmineralisierten Mediums Deshalb wird, sobald der Spiegel des regenerierensowie zum Einlaß des durch die Leitung 16 mit dem den Mediums die Schlitze 28 umgibt, dieses von der Ventil 17 herangeführten Regeneriermediurns auf. Wasserabzugsvorrichtung 23 zusammen mit einer

Im Inneren weist die Vorrichtung oberhslb des 50 bestimmten Luftmenge abgesaugt, so daß ein spür-Harzbettes einen Kollektor 18 zum Auffangen des barer Ausgleich zwischen dem Druckabfall auf Regeneriermediums auf, an dem in einer horizon- Grund des Durchströmens des Mediums durch die talen Ebene eine Reihe von Abzweigen 19 angebracht eingetauchte Oberfläche der Schlitze 28 und dem im sind. Jeder Abzweig 19 weist eine bestimmte Anzahl Inneren der Tauchrohre 20 in der Nähe der Schlitze von Tauchrohren 20 auf, deren Enden unterhalb des 55 durch die Wasserabzugsvorrichtung erzeugten Unter-Harzbettspiegels ausmünden. Der Kollektor 18 ist druck erfolgt. Füi eine gegebene Durchsatzmenge außen über eine Leitung 21 mit einem Ventil 22 mit eines regenerierenden Mediums pendelt sich der Spieeiner Wasseransaug- und Einspritzvorrichtung 23 gel des Mediums daher auf einen festen Wert unter verbunden, an die eine Leitung ?,4 mit einem Ventil ^rler Harzoberfläche ein. Auf Grund der kurzen 25 für die Zufuhr von unter Druck stehendem Wasser 60 Länge der Schlitze bleibt der Spiegel bei großen Ver- und eine Rückleitung 26 angeschlossen sind. änderungen der Durchsatzmenge des Mediums im

Die Arbeitsweise des Systems ist insbesondere aus wesentlichen konstant, wenn, wie bereits erwähnt,

F i g. 2 ersichtlich, die einen Schnitt durch das un- die Länge der Schlitze 28 2 bis 3 mm nicht über-

tere Ende des Tauchrohres 20 zeigt. Bei der gewähl- schreitet. Wird die Menge des aufsteigenden Wassers

ten Ausführungsform ist der untere Teil des Rohres 65 größer, so taucht auch der Schlitz 28 tiefer ein. Da-

über eine bestimmte Höhe mit einem Gewinde ver- durch verringert sich die abgezogene Luftmenge, was

sehen und mit einem vorzugsweise konischen Deckel eine Vergrößerung des Unterdrucks im Inneren der

27 verschlossen. Der mit dem Gewinde versehene Tauchrohre 20 zur Folge hat. Dadurch stellt sich ein

neues Gleichgewicht ein, das dem Flüssigkeitsspiegel vor den Schlitzen 28 entspricht und dem vorangegangenen Wert ähnlich ist. Verringert sich dagegen die Durehsatzmenge der Flüssigkeit, so wird die eingetauchte Oberfläche der Schlitze kleiner, und die abgesaugte Luftmenge nimmt zu, was eine Verringerung des Unterdrucks im Inneren der Tauchrohre 20 zur Folge hat. Der Spiegel des Mediums vor den Schlitzen 28 pendelt sich von neuem auf eine Höhe ein, die der vorangegangenen ähnlich ist.

Die Vorrichtung läßt sich nach folgenden zwei Hauptausführungsformen verwirklichen:

Nach F i g. 3 taucht die Leitung 26 in einen Behälter mit konstantem Spiegel 31 derart ein, daß ein Siphon entsteht, der einen Unterdruck erzeugen kann, der maximal der Höhe H, d. h. dem Abstand zwischen den Schlitzen 28 der Tauchrohre 20 und dem Wasserspiegel im Behälter 31 entspricht. Die Hydraulik des Systems ist unter Berücksichtigung dieses Wertes H berechnet; insbesondere ist der Druckabfall der Schlitze 28 vor H gering und der Querschnitt der Leitung so berechnet, daß der maximal mögliche Flüssigkeitsdurchsatz des Siphons eindeutig über dem Durchsatz des aufsteigenden Mediums liegt. Hierdurch kann die Wasserabzugsvorrichtung 23 durch öffnen der Ventile 22 und 25 nur in Betrieb gesetzt werden, um im oberen Teil des Siphons einen Unterdruck zu erzeugen und damit dessen Arbeiten zu bewirken. Nachdem die Vorrichtung zum Arbeiten gebracht worden ist, kann die Zufuhr von Flüssigkeit in der Wasserabzugsvorrichtung durch Schließen des Ventils 25 gestoppt werden.

Die Anordnung ermöglicht nicht nur eine Einsparung an Betriebsflüssigkeit für die Abzugsvorrichtung, die nach Fig. 1 auch durch erneutes Inumlaufsetzen eines aus der Leitung 26 austretenden Durchsatzes mittels einer Pumpe, die dem erforderlichen Durchsatz für den Antrieb entspricht, erhalten werden kann, sondern sie verdünnt und erhöht damit auch nicht das Volumen des aus der Vorrichtung austretenden Regeneriermediums.

Die Vorrichtung stellt sich ebenfalls selbständig ein, denn sowie sich die Durehsatzmenge des Mediums erhöht, wird die eingetauchte Oberfläche des

ίο Schlitzes 28 größer, die abgezogene Luftmenge kleiner und folglich der von dem Siphon erzeugte Unterdruck größer, was dazu führt, daß der Flüssigkeitsspiegel fast wieder auf die ursprüngliche Höhe zurücksinkt. Umgekehrt wird bei einer Verringerung der Durchsalzmenge mehr Luft abgezogen und dadurch ein geringerer Unterdruck erzeugt, so daß der Wasserspiegel wieder ansteigt.

F i g. 4 zeigt eine Anordnung für Vorrichtungen, in denen große Harzmengen zu regenerieren sind.

Die Vorrichtung ermöglicht kleinere Abmessungen der Wasserabzugsvorrichtung 23, die den Unterdruck am oberen Punkt des Siphons erzeugt, der aus den Tauchrohren 20, den Abzweigen 19, dem Kollektor 18 und der vom Kollektor 18 abzweigenden Leitung 32 besteht und von ihr durch das Ventil 33 getrennt werden kann.

Um zu vermeiden, daß der Siphon nicht mehr nach oben abzieht, kann die Wasserabzugsvorrichtung vorteilhaft während des gesamten Regeneriervorgangs in Betrieb gehalten werden, wobei die Menge des Betriebsmediums im Vergleich zur Durchsatzmenge des Regeneriermediums immer klein ist. In diesem Fall kann die Wasserabzugsvorrichtung durch jede mit einem Gas- oder Dampfstrahl arbeitende Vorrichtung ersetzt werden, die für einen Abzug der Vorrichtung sorgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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oder basischen Regenerierlösungen; werden sie in

Patentansprüche- solche Lösungen getaucht oder einem aufsteigenden

Patentanspruch. ^^ ^^ _{Lösungcn ausges}exzt, so neigen sie zu

!.Vorrichtung zur Unterdrückung von Expan- ^^f

s onserscheinungen in einem Bett aus körnigem 5 ger Stoff zu _r

Material, insbesondere in einem Ionenaustau- Jcolationsgeschwmdigkeit an sem erae r g

scherharzbett, das der Wirkung einer Flüssigkeit hydraulische Wanderungder Harze em die sic^ am ausgesetzt wird, die in Form eines aufsteigenden oberen Abschluß des Behälters η dem se einge Stromes das Bett durchquert, mit Einrichtungen schlossen s.nd, festsetzen Unter ^d'^^en ^§"ⁿfⁿ zum Einführen des Mediums an der Basis des _lo erfolgt kerne zufriedenstellende Regenerierung der Bettes und mit Einrichtungen zum Abziehen des unteren Harzscnichten. Aufrechterhalten

Mediums, bestehend aus einem Kollektor mit Eine bekannte Vorrichtung zum Aufrechterhalten

mehreren vertikalen Tauchrohren, die unterhalb des festen ZuStandes eines Harzb*te_S **£**£** der Oberfläche des Bettes angeordnet sind und den Flüssigkeitsstrom besteht ^m, Elemente wie mit einem Druckabsenksystem verbunden sind, t₅ einen Kollektor, zum Abzug oder zum Auffangen dadurchgekennz_eichnet,daßdieTauch- des Regenenermedmm, unttrMb.^^Γ ""^ rohre (20) jeweils einen vertikalen Schlitz (28) fläche anzubnngen undgleichzeitgemenhem^nden aufweisen, der so dimensioniert ist, daß die von bzw. entgegenwrkeaden ^Was*f ™ ™ⁿ °^" «""* dem flüssigen Medium in dem Bett (6) aus körni- unten einzuführen, der von demselben Boden aufgern Material beim Arbeiten der Vorrichtung er- » genommen wird. Diese Vornch ung^n nur te. v"-"eichte Höhe selbst bei starken Veränderungen hältnismäßig schwachen ^AvSs^^^^^ der Durchsatzmenge des durch das Bett (6) aus des Re₃eneriermed.ums zu befriedigenden Ergebkörnigem Material hindurchlaufenden flüssigen nissen. . , , .. · Mediums im wesentlichen konstant bleibt. Es is, eine weitere Vornchtung bekannt die mt 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- *₅ einer Einrichtung zum Abziehen von Rtgenerationskennzeichnet, daß jedes der Tauchrohre (20) im medium ausgerüstet ist, die aus einem Kollektor beBereich der Schlitze (28) von einem Filterkopf steht, der nach unten .gerichtete vertikale Tauchrohre (27 29. 30) umgeben ist, durch den die Körner aufweist, die sich eine bestimmte Strecke in das des körnigen Materials nicht hindurchtreten kön- Harzbett hineinerstrecken Die von unten nach oben nen und der aus einer Vielzahl von übereinander 30 fließende Regenerationsflussigkeit wird von den angeordneten Ringen (29) besteht, zwischen denen Saugköpfen der Rohre aufgenommen und über den horizontale Schlifze von solcher Breite bleiben, Kollektor abgezogen. Bei der bekannten Vorrichtung daß der Druckabfall auf Grund des Durchgangs ist der Raum oberhalb des Festbettes mit Druckluft des Mediums durch die Schlitze zwischen den beaufschlagt. Durch eine geeignete Wahl der Große Ringen (29) praktisch gleich Null ist. 35 des Druckes kann erreicht werden, daß der Flussig-⁶ keitsspiegel auf einer bestimmten Hohe oberhalb

der Saugköpfe der Tauchrohre fixiert wird. Das aufsteigende Medium erreicht daher die obere Begren-

zung des Festbettes nicht mehr und kann sie daher

40 auch nicht verschieben oder verlagern.

Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache,

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Un- daß die Drucksteuerung von außen vorgenommen terdrückung von Expansionserscheinungen in einem werden muß. Weiterhin gestaltet sich die Antanr-Bett aus körnigem Material, insbesondere in einem phase schwierig, da der Druck des Oases ozw. aer Ionenaustauscherharzbett, das der Wirkung einer 45 Druckluft und des aufsteigenden Mediums in Kollek-Flüssigkeit ausgesetzt wird, die in Form eines auf- torhöhe gleich sein müssen. Die Grenzsctiicnt zwisteigenden Stromes das Bett durchquert, mit Ein- sehen Druckluft und Flüssigkeit kann auch nur dann richtungen zum Einführen des Mediums an der Ba- konstant gehalten werden, wenn die Durcnsatzmensis des Bettes und mit Einrichtungen zum Abziehen gen der beiden Medien konstant sind. Auüeraem ist des Mediums, bestehend aus einem Kollektor mit 50 eine separate Druckluftquelle erforderlich, mehreren vertikalen Tauchrohren, die unterhalb der Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Vornchtung

Oberfläche des Bettes angeordnet sind und mit einem zu schaffen, bei welcher sich die Phasengrenze zwi-Druckabsenksystem verbunden sind. sehen aufsteigendem Medium und oberem Gasraum

Ionenaustauscherharzbetten werden in der Regel unabhängig vom Durchsatz auf etwa konstante Hohe zur Ulv^sen oder gänzlichen Entmineralisierung 55 selbtstätig einreguliert.

von Flüssigkeiten eingesetzt. Nach einer bestimmten Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht,

Betriebsdauer müssen die Harzbetten durch Hin- daß der Saugkopf der Tauchrohre einen vertikalen durchfiltern einer Regenerierflüssigkeit wieder er- Schlitz aufweist, der einerseits so ausgebildet ist, daß neuert werden. Diese Regenerierflüssigkeit wird ent- das körnige Material in den Schlitz nicht eintreten gegen der normalen Sickerrichtung, also von unten 60 kann, und der andererseits so dimensioniert ist, daß nach oben durch das Harzbett hindurchgeleitet. die von dem flüssigen Medium in dem Bett erreichte

Die Durchführung dieses bekannten Verfahrens ist Höhe selbst bei starken Veränderungen der Durchjedoch schwierig. Um sicherzustellen, daß die Re- satzmenge der hindurchlaufenden Flüssigkeit im wegeneration in geeigneter Weise erfolgt, ist es uner- sentlichen konstant bleibt. Es wird damit erreicht, läßlich, daß das Harzbett während des Hindurch- fi₅ daß dann, wenn die Schlitze völlig in das Medium sickerns des Regeneriermediums im kompakten bzw. eintauchen, mehr Flüssigkeit abgesaugt wird, als festen Zustand verbleibt. Nun haben aber die Ionen- von unten nachgelieferi wird, wodurch der Flussigaustauscherharze eine ähnliche Dichte wie die sauren keitsspiegel absinkt. In dem Augenblick, in dem ein