DE2627592A1

DE2627592A1 - Vorrichtung zum behandeln von fluessigkeiten, insbesondere zum enthaerten und/oder entsalzen von wasser

Info

Publication number: DE2627592A1
Application number: DE19762627592
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Chem Dr Ing Kunz
Original assignee: PERMUTIT GmbH
Current assignee: PERMUTIT GmbH
Priority date: 1976-06-19
Filing date: 1976-06-19
Publication date: 1977-12-22
Also published as: IT1081844B; RO76212A; NL7706788A; GR57991B; FI771911A; JPS5314170A; FR2354968A1; FR2354968B1; IL52321A0; ES459872A1; DD132190A1; GB1560315A

Description

Permutit Gesellschaft m.b.H.
Berlin _

Pa,me/sw

Nürnberg, den 4. Juni 1976

Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere — zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insb. zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser, mit einer Austauschkolonne, einer dieser nachgeschalteten Regenerierkolonne sowie einer dieser wiederum nachgeschalteten Waschkolonne, wobei die Kolonnen unter sich über Förderleitungen hydraulisch verbunden und mit Zu- und Äbführungsleitungen für die in diesen Kolonnen zu behandelnden Medien, wie Rohflüssigkeit und Austauschermaterial bzw. Austauschermaterial und Regeneriermittel bzw. Austauschermaterial und Waschflüssigkeit, ausgestattet sind, und bei denen mindestens die Abführungsleitung für das in der Austauschkolonne beladene Austauschermaterial als Gegendruckkammer ausgebildet und mit einem im Bereich dieser vorgesehenen Regelorgan für den Durchfluß des Austauschermaterials ausgestattet ist sowie die Kolonnen als Röhren mit jeweils Gegenströme zwischen den Medien ermöglichenden Anschlüsse ausgebildet sind.

Bei der Behandlung von Flüssigkeiten, wie beispielsweise dem Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser ist es bekannt, Austauschvorrichtungen zu verwenden, die mit einem Austauschermaterial gefüllt werden und in denen zwischen den

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auszutauschenden Medien, wie beispielsweise Rohflüssigkeit und Austauschermaterial oder Regeneriermittel und Austauschermaterial oder Waschmittel und Austauschermaterial Reaktionen stattfinden. Als Austauschermaterialien werden in der Regel Kunstharze in Form von ionisierten Austauschern, sogenannten Ionenaustauschern, verwendet, die entsprechend ihrer Vorbehandlung der zu behandelnden Flüssigkeit die aus dieser zu entziehenden Stoffe geeignet sind. Um diese Ionenaustauschermaterialien wieder verwendbar zu machen, werden sie nach erfolgter Beladung in der Austauschkolonne einer Regenerierung in einer sogenannten Regenerierkolonne unterworfen und ggf. vor deren Verwendung in der Austauscherkolonne einer Waschung unterzogen. Zu diesem Zweck werden die Austauschermaterialien der Beladungskolonne nach erfolgter Beladung entzogen, der Regenerierkolonne zugeführt, in dieser mit einem Regeneriermittel behandelt und nach erfolgter Regenerierung entweder direkt der Beladungskolonne zurückgeführt, oder noch zusätzlich einer Waschung vor deren erneuten Verwendung in der Beladungskolonne unterzogen. Die für solche Austauschvorgänge verwendeten Vorrichtungen unterscheiden sich entsprechend deren Verfahrensweise sehr beträchtlich, und es. gibt hier diskontinuierlich und kontinuierlich arbeitende Verfahren u.a.BiSi den in der Technik interessanteren Verfahren auf der Basis eines kontinuierlichen Austauschvorganges unterscheidet man hier sogenannte Gleichstrom-und GBgenstromverfahren,bei letzteren im Gegensatz zu den ersteren die miteinander zu reagierenden Medien im Gegenstrom zueinander durch die einzelnen Kolonnen bewegt werden. Diese Gegenstromaustauschverfahren, verbunden mit höheren Durchströmgeschwindigkeiten erlauben ausreichende Austauschgrade in relativ kurzen Zeitspannen und arbeiten in der Technik auf mannigfachenGerieten,wo es gilt, die Flüssigkeiten entsprechend zu behandeln.

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Bei einem bekannten Verfahren zum Behandeln von Flüssigkeiten, welches nach dem Gegenstromprinzip in sogenannten turbulenten Wirbelschichten den Austausch zwischen den Medien ermöglicht, werden die einzelnen Medien in entsprechenden Kolonnen behandelt, welche vorrichtungstechnisch hintereinander geschaltet und über Leitungen so miteinander verbunden sind, daß ein Gegenstrom in allen Kolonnen, nämlich der Beladungskolonne, der Regenerierkolonne und der Waschkolonne möglich wird. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird bei diesem Verfahren am unteren Ende einer sog. Beladungskolonne eingeführt und es wird am oberen Ende dieser Kolonne der regenerierte und gewaschene und somit reaktionsfähige Austauscher in Form eines Ionenaustauschers zugeführt. Dieser Ionenaustauscher, der über Kopf der Beladungskolonne zugeführt wird, rieselt durch diese Kolonne hindurch im Gegenstrom zur aufsteigenden Rohflüssigkeit, entzieht dieser die zu entziehenden Stoffe aufgrund seiner ionisierten Eigenschaft und gelangt nach erfolgter Beladung an das untere Ende dieser Beladungskolonne, wo er mittels einer Transportflüssigkeit aus dieser in eine Regenerierkolonne über Kopf gefördert wird. In dieser Regenerierkolonne erfolgt ein analoger Austauschprozess zwischen dem Austauscher und einem Regeneriermittel und es gelangt der Austauscher nach erfolgter Regenerierung in eine Abnahmezone, welche entsprechend der anzuwendenden Verfahrensweise entweder in die Beladungskolonne oder in eine Waschkolonne münden kann. Bei Anwendung einer Waschkolonne wird der regenerierte Ionenaustauscher einer Waschung mittels einem Waschmittel unterzogen und nach erfolgter Waschung aus einer sog. Gegendruckkammer entzogen um erneut dem Kreislauf, d.h. der Beladung in der Beladungskolonne rückgeführt zu werden. Die Verfahrensabläufe wiederholen sich ständig, wobei der Ionenaustauscher in der Regel nicht ausgetauscht, sondern entsprechend vor- bzw. nachbehandelt wird.

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Bei dieser bekannten Ausführung hat es sich ergeben, daß das Hintereinanderschalten der einzelnen Kolonnen unter Umständen räumliche Schwierigkeiten bereiten kann und daß vielfach bei einer solchen Vorrichtung mit relativ größeren Mengen an Ionenaustauscher gearbeitet werden muß (vgl. DT-PS 1 280 761).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten dahingehend weiterzubilden, daß bei dieser neben einer Reduzierung der Bauhöhe der einzelnen Kolonnen insb. in der Regenerierkolonne mit geringeren Mengen an Ionenaustauschern gearbeitet werden kann, ohne die Verweilzeit derselben zu reduzieren.

Gemäß dar Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst.= , daß am Kopf der Austauschkolonne die Waschkolonne angeordnet und ein Teil derselben in die Austauschkolonne tauchend eingesetzt ist, und daß dieses Teil der Waschkolonne einen sich in den Raum der Austauschkolonne öffnenden Querschnitt sowie mindestens dieser Teil der Waschkolonne das Sinken der Austauschermasse in die Austauschkolonne hemmende Schikanen aufweist.

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird zudem die Möglichkeit geschaffen, mit geringeren Turbolenzen insb. im oberen Austauschbereich der Beladungskolonne zu arbeiten, da der Querschnitt der Waschkolonne größer als der Einfüllstutzen für den Ionenaustauscher ausgeführt werden kann und die Waschflüssigkeit selbst, von der ein Teil als Reinflüssigkeit über Kopf der Beladungskolonne abgezogen wird, die Sinkgeschwindigkeit des Austauschers bestimmt.

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Weitere Weiterbildungen der Erfindung können insb. den verbleibenden ünteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, wie beispielsweise zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser wird im wesentlichen von drei hintereinander geschalteten Kolonnen gebildet, von denen die eine a£s Beladungskolonne i, eine dieser nachgeschaltete, weitere Kolonne als Regenerierkolonne 2 und eine weitere dieser wiederum nachgeschaltete als Waschkolonne 3 ausgeführt ist. Die Beladungskolonne I, die aus Gründen einer notwendigen Verweilzeit der auszutauschenden Medien einen breiten Durchmesser aufweist, kann in sich mit Zwischenböden 4 ausgestattet sein, und sie weist bei diesem Beispiel an ihrem einen Ende die in sie zum Teil hineinragende Waschkolonne 3 auf. Die Waschkolonne 3 ist dabei an dem Ende der Beladungskolonne 1 vorgesehen, an dem auch die Produktflüssigkeit, welche als Rohflüssigkeit im unteren Teil der Beladungslolonne 1 eingeführt wird, diese als Reinflüssigkeit am Kopf derselben wieder verläßt. Zum Waschen des in der Regenerierkolonne 2 regenerierten Austauscherraaterials wird die Waschkolonne 3 am Kopf der Beladungskolonne 1 mit einem Teilstrom der Reinflüssigkeit beschickt, und es tritt diese Reinflüssigkeit in das in die Beladungskolonne eintauchende offene Ende 5 der Waechkolonne ein, um diese, ggf. Schikanen 6 passierend, über eine Förderleitung 7 wieder zu verlassen. Die Schikanen 6, die dem Herabsetzen der Sinkgeschwindigkeit und der Steigerung der Verweilzeit der Austauschermasse in den einzelnen Kolonnen 1-3 dienen, können als Platten ausgeführt sein, die mit Durchströmöffnungen 8 ausgestattet sind, und die eine schlangenförmige Durchströraung der einzelnen Kolonnen gestatten.

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Solche Schikanen 6 können sowohl in der Waschkolonne 3 als auch in der Beladungs- und Regenerierkolonne 1 u. 2 vorgesehen sein, und sie sind besonders auch in der Regenerierkolonne 2 von Vorteil, um auch dort durch die ständige Umwälzung der Ionenaustauschermasse diese mit dem in der Regenerierkolonne sich befindenden Regeneriermittel ausreichend und lang genug in Kontakt zu bringen. Die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Medien durch die einzelnen Kolonnen 1-3 werden dabei von Regelorganen 9-13 gesteuert, welche beispielsweise als querschnittsverändernde Drosseln 12, 13 ausgeführt sein können und die jeweils an den Austrittsenden der Kolonnen für den Ionenaustauscher vorgesehen sein können.

Um ein Anfahren der Vorrichtung zu erleichtern, kann insb. die Beladungskolonne 1 eine deren unteres und oberes Ende miteinander verbindende Leitung 14 aufweisen, so daß die durch die Zufuhrleitung 15 in die Beladungskolonne einströmende Rohflüssigkeit über die am Kopf der Kolonne angeschlossene Umlauf Ie itung 14 wieder abgezogen und in einen Kreislauf geführt werden kann. Diese Umlaufleitung 14 weist auch einen Anschluß 16 im Bereich des Zulaufs 17 in die Beladungskolonne 1 auf, so daß bei entsprechender Betätigung eines dort sitzenden Ventils 10 nach Anlauf der Vorrichtung und Schließen des Umlaufs nur noch Produktflüssigkeit der Kolonne 1 entzogen werden kann. Die übrige Verbindung der einzelnen Kolonnen 1-3 untereinander ist dabei so getroffen, daß die Leitungen 7, 18 - 21 jeweils an den Enden der Kolonnen anschließen, so daß die durch diese zu führende Medien im Gegenstrom die einzelnen Kolonnen passieren. Als Förderflüssigkeit für das Fördern der Ionenaustauschermasse, gleichgültig, ob beladen, regeneriert oder gewaschen, dienen Flüssigkeiten, die dem Verfahrensablauf an den Stellen entnommen werden, die eine zusätzliche Behandlung der Austauschermasse auch während deren Transportes von der einen Kolonne 1-3 zur anderen ermöglichen. So wird beispielsweise die beladene Austauschermasse aus der Beladungskolonne 1,

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d.h. aus einer an deren unterem Ende sitzenden Gegendruckkammer 22 mittels eines beladenen Regeneriermittels in die Regenerierkolonne 2 gefördert, und es wird der regenerierte Ionenaustauscher mittels eines Teilstroms des verbrauchten Waschwassers aus ebenfalls einer am unteren Ende einer Regenerierkolonne sitzenden Gegendruckkammer 23 in die Beladungskolonne I zurückgefördert. Zusätzlich zu diesen Verbindungen 7* 18 - 21 sind diese Förderleitungen an Überlauf- 24, 25 oder weiteren Zulaufleitungen 26 angeschlossen, so daß der benötigte Haushalt an Flüssigkeiten, wie Transportflüssigkeiten und/oder Regeneriermitteln auch von außen gesteuert werden kann.

Analog der Behandlung von Flüssigkeiten aller Art mittels einer solchen Vorrichtung kann auch das Entsalzen oder Enthärten von Wasser erfolgen, und es wird dieses auch wie die Rohflüssigkeit über einen Zulauf 15, 17 in die Beladungskolonne 1 eingebracht, um dort mittels des Ionenaustauschers von den mitgeführten Kalk- oder Salzteilen befreit zu werden. Die Aufrechterhaltung der Drücke in den einzelnen Kolonnen und Fördergeschwindigkeiten in den Förderleitungen 7, 14, 18 - 21 und 24 - 26 und den Kolonnen 1-3 selbst kann durch Pumpen27 - J>1 erfolgen, wie das auch bei anderen hydraulischen Systemen der Fall ist.

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Claims

Permutit Gesellschaft m.b.H.

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Berlin Z b ? 7 5 9

Pa, me/sw

3. Juni 1976

Patentansprüche

φ. Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser, mit einer Austausch- bzw. Beladungskolonne, einer dieser nachgeschalteten Regenerierkolonne sowie einer dieser wiederum nachgeschalteten Waschkolonne, wobei die Kolonnen unter sich über Förderleitungen hydraulisch verbunden und mit Zu- und Abführungsleitungen für die in diesen Kolonnen zu behandelnden Medien, wie Rohflüssigkeit und Austauschermaterial bzw. Austauschermaterial und Regeneriermittel bzw. Austauschermaterial und Waschflüssigkeit, ausgestattet sind und bei denen mindestens die Abführungsleitung für das in der Beladungskolonne beladene Austauschermaterial eine Gegendruckkammer aufweist und mit einem im Bereich dieser vorgesehenen Regelorgan für den Durchfluß des Austauschermaterials ausgestattet ist sowie die Kolonnen als Röhren mit jeweils Gegenströme zwischen den Medien ermöglichenden Anschlüsse ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Beladungskolonne (1) die Waschkolonne (3) angeordnet und ein Teil derselben in die Beladungskolonne tauchend, eingesetzt ist, und daß dieser Teil der Waschkolonne einen sich in den Raum der Austauschkolonne öffnenden Quer-

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schnitt (Ende 5) sowie mindestens dieser Teil der Waschkolonne das Sinken der Austauschermasse in die Austauschkolonne hemmende Schikanen (6) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Querschnitt (Ende 5) der Waschkolonne (3) mindestens bis unter eine Schwebezone der in der Beladungskolonne (1) wirbelnden Austauscherinasse reicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen (6) scheibenförmig ausgeführt und mit Durchströmungen (8) für die Medien ausgestattet sind, und daß diese Durchströmungen derart angeordnet sind, daß die Medien schlangenförmig die Waschkolonne (3) passieren.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß solche Schikanen (6) auch in anderen Abschnitten der Vorrichtung, (z. B. Regenerierkolonne 2), vorgesehen sind. ";

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