DE2738120A1

DE2738120A1 - Einrichtung und verfahren zum thermischen regenerieren von massen in wasseraufbereitungs-anlagen

Info

Publication number: DE2738120A1
Application number: DE19772738120
Authority: DE
Inventors: Kurt Marquardt
Original assignee: Hager and Elsaesser GmbH
Current assignee: Hager and Elsaesser GmbH
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1979-03-01
Also published as: DE2738120B2; CH636829A5; US4237007A; DE2738120C3; IT7826973A0; AT357952B; IT1098145B; ATA615078A

Description

Einrichtung und Verfahren zum thermischen 27381 20 Regenerieren von Massen in Wasseraufbereitungs-Anlagen .

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und Verfahren zum thermischen Regenerieren von Ionenaustausch- und Adsorptionsmassen in einem quasi-kontinuierlichen System, bestehend aus einer Betriebs- und/oder Beladungskolonne, Mess-, Rückspüloder Regenerier- und Kühlkolonnen. Dabei wird die zu regenerierende Masse in einem geschlossenen Drucksystem mittels Transportwasser taktweise gefördert.

In den letzten Jahren sind thermisch regenerierbare Ionenaustauscherharze entwickelt worden, die sich für die Teilentsalzung, Enthärtung und Entsalzung und dergl. von Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, eignen. Diese Harze haben aktive Gruppen mit schwach saurer und schwach basischer Funktion an dem gleichen Ionenaustauscher-Harzgerüst (Matrix). Sie werden mit Säure oder Alkali vorbeladen, so daß das Harz während der Beladung und Regeneration bei neutralem pH-Wert arbeitet. Je nachdem, ob zweiwertige Kalzium- und Magnesiumionen oder einwertige Natrium- und Kaliumionen aufgenommen werden sollen, ist das Maß dieser Vorbeladung verschieden. Die erzielbare, nutzbare Volumenkapazität und die Eluierbarkeit der aufgenommenen Ionen ist vom Maß der Vorbeladung, dem sog. XO-Wert abhängig.

Die thermische Regeneration derartiger Harze hat den Vorteil, daß keine aggressiven und ätzenden Chemikalien notwendig sind und daher die für die Beladung und Regeneration der Harze notwendigen Behälter nicht mit aufwendigen säure- und laugefesten Korrosionsschutzinnenverkleidungen ausgerüstet werden müssen. Durch die Verwendung von Heißwasser für die Regeneration tritt keine Aufsalzung des Regenerate auf, d.h., die Umweltbelastung derartiger Verfahren

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ist wesentlich geringer als bei den konventionellen Ionenaustauscherentsalzungsprozessen. Steht Abwärme zur Verfügung, so kann dieser Aufbereitungsprozess sehr wirtschaftlich gestaltet werden.

Trotz dieser Vorteile des Verfahrens befriedigt der Einsatz dieser Ionenaustauscher aufgrund verschiedener systembedingter Nachteile noch nicht in bezug auf die Wirtschaftlichkeit.

Bei den bisher bekannten Anlagen (Aost.J.Chemie 1966 S. 589-608 bzw. "Desalination" 1973 S. 217-237 und 269-285) erfolgt die Beladung und Regeneration entsprechend der üblichen Ionenaustauschertechnik diskontinuierlich in Austauscherbehältern, die nach der Beladung des Harzes außer Betrieb genommen, mit Heißwasser regeneriert und dann wieder in den Prozess eingeschaltet werden.

Die thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharze haben nur eine sehr geringe nutzbare Volumenkapazität (0,2 bis 0,3 val/l_Ä), wodurch schon bei verhältnismäßig geringen Salzgehalten des Rohwassers eine große Menge Ionenaustauscherharz in die Austauscherbehälter eingefüllt werden muß, um ein ausreichend langes Arbeitsintervall des Austauscherbehälters gegenüber der Regenerationszeit zu erreichen. Diese für den optimalen Betrieb der Anlage notwendige Maßnahme wirkt sich aus mehreren Gründen nachteilig aus:

Die Austauscherbehälter werden sehr groß und damit teuer. Das große Behältervolumen erfordert zwangsweise bei der Regeneration eine große Heißwassermenge, da vor jedem Regenerationsschritt die Kaltwasserfüllung des Austauscherbehälters abgelassen oder mit Heißwasser verdrängt wird bzw. der kalte Behälter durch Heißwasser vor Einspeisung der für die eigentliche Regeneration erforderlichen Heißwassermenge mit zusätzlichem heißem Wasser aufgewärmt werden muß. Dadurch ist die Ausnützung der Wärme bei der Regeneration verhältnismäßig schlecht und die Wärmeverluste sind hoch. Durch das

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große Behältervolumen und die große Behälteroberfläche sind die Wärmeverluste während der Regeneration ebenfalls beträchtlich, so daß zusammen mit den oben beschriebenen Nachteilen normalerweise nur Regenerationstemperatüren von 60 - 80 ⁰C mit dem diskontinuierlichen System gefahren werden können. Je höher jedoch die Temperatur ist, desto günstiger ist der Regeneriereffekt (wünschenswert sind Temperaturen bis zu 90 ⁰C).

Die Automatisierung des Systems ist sehr aufwendig.

Charakteristisch für die thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharze ist, daß das zu entsalzene Wasser möglichst wenig Kalzium und Magnesium sowie Bikarbonat enthalten soll. Sollen Wasser aufbereitet werden, die einen hohen Gehalt an diesen Inhaltsstoffen aufweisen, so ist es erforderlich, eine Enthärtung bzw. Entkarbonisierung als Vorbehandlungsstufe einzusschalten. Nachteil des konventionellen Batch-Prozesses ist es, daß die Ionenaustauscher zur Enthärtung und Entkarbonisierung, die dem Entsalzungsprozess vorgeschaltet werden, separat mit Chemikalien regeneriert werden müssen und dadurch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses mit thermischer Regeneration vermindert wird.

Ein weiteres Charakteristikum der thermisch regenerierbaren Harze ist, daß in ihnen aufgenommene Schwermetalle durch die thermische Regeneration nicht entfernt werden. Daher sollten Schmutzstoffe und Schwermetalle in dem Austauscherharz, bevor es zur thermischen Regeneration gelangt, nicht enthalten sein. Sind diese Stoffe trotzdem vorhanden, so muß in gewissen Abständen eine Spezialbehandlung des Harzes durchgeführt werden, wie etwa eine Regeneration mit Chemikalien. Nach dieser Spezialbehandlung ist jedoch eine neuerliche Einstellung des XO-Wertes erforderlich, damit beim nächsten Arbeitsspiel das Harz wieder thermisch regenerierbar ist. Nachteil des Batch-Verfahrens ist, daß zurSpezialbehandlung und zur nachfolgenden Einstellung

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des XO-Wertes die Betriebsphase der Anlage über längere Zeit unterbrochen wird und kein Entsalzungsvorgang stattfindet.

Ein weiterer Nachteil des konventionellen Verfahrens ist, daß durch seinen diskontinuierlichen Wechsel zwischen Regeneration und Betriebszustand und die unterschiedlichen Regenerationsund Betriebszeiten der Grad der möglichen Wärmerückgewinnung aus dem bei der Regeneration entstehenden heißen Eluat im Vergleich mit dem quasi-kontinuierlichen System wesentlich niedriger ist. Die Wärme des bei der Regeneration entstehenden heißen Eluats kann z.B. zum Aufwärmen des Rohwassers oder des Wassers, welches für die Regeneration verwendet wird genützt werden. Selbst bei mehrstraßigem Betrieb einer derartigen Anlage ist eine Wärmeausnützung ohne aufwendige Zwischenlagerung des heißen Eluats mit entsprechenden Wärmeverlusten nicht möglich, da die Regenerationszeit des Systems nur ein Bruchteil der Betriebszeit der Kolonnen beträgt, und dadurch ohne Zwischenspeicherung nur während der verhältnismäßig kurzen Regenerationszeit eine Rohwasser- oder Regenerationswasseraufwärmung erfolgen kann. Wird eine derartige Anlage einstraßig ausgeführt, so ist eine Wärmeausnützung ohne Zwischenspeicherung des heißen Eluats praktisch nicht möglich, da während der thermischen Regeneration der Fluß durch die Betriebskolonne unterbrochen wird.

Die gleichen og. Schwierigkeiten treten auch auf, wenn anstelle von thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharzen thermisch regenerierbare und reaktivierbare Adsorptionsmittel verwendet werden. Bei der Beschreibung der Erfindung, die sich sowohl auf thermisch regenerierbare Ionenaustauscherharze, als auch auf thermisch regenerierbare Adsorptionsmittel bezieht, wird daher der Einfachheit halber die zu regenerierende und transportierende Substanz mit Masse bezeichnet.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und Verfahren zum thermischen Regenerieren zu schaffen, bei dem bekannte quasi-kontinuierliche Ionenaustauschersysteme nach der DT-AS 19 24 125, DT-PS 20 18 455, DT-AS 20 29 720, DT-AS 20 65 364, DT-AS 22 25 682, DT-AS 22 46 792 und DT-AS* 24 03 274, in denen jedoch Ionenaustauscher mittels Chemikalien wie Salzsäure und Natronlauge regeneriert werden, in speziellen Vorrichtungen so einzusetzen, daß sie zur thermischen Regeneration geeignet sind. Derartige guasi-kontinuierliche Systeme haben gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile, die später geschildert werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,

daß einer Betriebskolonne eine thermische Regenerierkolonne zugeordnet ist und dieser eine Kühlkolonne nachgeschaltet ist, wobei die thermische Regenerierkolonne über ein Umwälz system (Pumpe, Leitung) mit einem Wärmeaustauscher verbunden ist, in dem das umgewälzte Flüssigkeitsvolumen aufgeheizt wird, während die Kühlkolonne mit einem ähnlichen System versehen ist (Umwälzpumpe, Leitung, Wärmeaustauscher), wobei in dem der Kolonne zugeordneten Wärmeaustauscher das umgewälzte Flüssigkextsvolumen abgekühlt wird.

daß Regenerations- und Kühlkolonne in einem gemeinsamen Behälter zusammengefaßt sind, der durch einen ringförmigen Kalt- und Heißwasserverteiler in eine obere Kühlzone und eine untere Regenerationszone unterteilt ist und auf der einen Seite des Verteilers ein Wasserteilstrom entnommen wird, mittels einer Zirkulationspumpe über eine Leitung zwecks Aufwärmung durch die Wärmeaustauscher geführt wird und auf der der Abnahmestelle gegenüberliegenden Seite des Wasserverteilers wieder eingeführt wird.

daß der Wärmeaustauscher zur Rückgewinnung der im heißen Regenerationsabwasser, das über Leitung aus der Regenerierkolonne abläuft vorhandenen Restwärme dient, in dem die ausnutzbare Restwärme mit diesem Wärmeaustauscher dem durch die Pumpe über

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die Leitung und zirkulierenden Heißwasser zugeführt wird und daß die Restaufwärmung auf die in dem genannten Kreislauf benötigte Temperatur durch den Wärmeaustauscher erfolgt, der mit entsprechendem Heizmedium gespeist wird.

daß hinter der Betriebskolonne eine Meßkolonne angeordnet ist, deren Volumen der der jeweils in die nachfolgende Behandlungskolonne zu taktenden Masse entspricht.

daß der Regenerationskolonne oder den Regenerations- und Kühlkolonnen eine Rückspülkolonne vorgeschaltet ist, deren Volumen größer ist als das der Meßkolonne.

daß die Rückspülkolonne zwischen Meßkolonne und Regenerationskolonne oder den Kühl- und Regenerationskolonnen angeordnet ist.

daß der Meßkolonne eine Trennkolonne nachgeschaltet ist, die dazu dient, Massen mit unterschiedlicher Dichte durch Rückspülen klassierend zu trennen, die getrennten Massen durch Tauchrohre, die unterschiedlich tief in die Trennkolonne eintauchen aus dieser in separate Regenerierkolonnen abzuziehen, wobei die Regenerier- und Waschkolonne für die chemische Regeneration einer Masse bestehen können.

daß der Regenerationskolonne oder den Regenerations- und Kühlkolonnen eine oder mehrere chemische Behandlungs- oder Regenerierkolonnen vorgeschaltet wird.

daß der oder den chemischen Behandlungskolonnen eine oder mehrere Kolonnen zur Wiederherstellung der für die thermische Regeneration notwendigen Vorbeladung der Ionenaustauschermasse nachgeschaltet sind.

daß der Regenerationskolonne oder den Regenerations- und Kühlkolonnen eine oder mehrere, der Lösungsmittelbehandlung dienende Kolonnen vor- oder nachgeschaltet sind.

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daß zur Rückgewinnung der Lösungsmittel mit Abwärme aus der thermischen Regeneration arbeitende Rückgewinnungseinrichtungen vorgesehen werden.

daß den Regenerations- und Kühlkolonnen eine Behandlungskolonne zur Sterilisation der regenerierten und abgekühlten Massen mittels Chemikalien nachgeschaltet wird.

Die Ausbildung und das Verfahren zum Betrieb einer derartigen Einrichtung zur thermischen Regeneration von Massen als quasikontinuierliche Einrichtung, wie oben beschrieben, haben folgende vorteile:

durch die externe, chargenweise Regeneration der Massen ist eine optimalere Gestaltung der Regenerationseinrichtung sowohl von der Geometrie, als auch von der Wärmeisolierung und der Wärmerückgewinnung her möglich. Durch das wesentlich kleinere Volumen der Regenerationskolonne können Wärmeverluste während der Regeneration weitgehend vermieden werden. Grund für das kleinere Volumen der Regenerationskolonne ist, daß prozentual geringe Anteile der in der Anlage befindlichen Gesamtharzmenge durch die Regenerationseinrichtungen in kurzen Zeitabständen bewegt werden und damit das Volumen der zu regenerierenden Harzmenge gering ist. Durch die geringen Wärmeverluste bei der Regeneration ist eine bessere Regenerationswirkung, damit eine höhere Wärmeausnutzung und dadurch eine höhere Kapazität der Massen im Betriebszustand erreichbar.

Das ablaufende Eluat kann zur Vorwärmung des Rohwassers verwendet werden, wodurch ebenfalls eine Verbesserung der nutzbaren Volumenkapazität in der Betriebskolonne auftritt. Auch eine Vorwärmung des zur Regeneration verwendeten Wassers durch das ab-

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laufende Regenerat und die Wärmeausnutzung bei der Abkühlung des regenerierten heißen Harzes vor Rücktransport in die Betriebskolonne ist möglich.

Es ist eine optimale GegenStromtechnik möglich, da durch den geringeren Durchmesser der Regenerationskolonne das Heißwasser das Harz wesentlich gleichmäßiger und besser kontrollierbar durchströmt, als in dem Austauscherbehälter beim Stand der Technik mit seinem viel größeren Durchmesser (Gefahr der Kanalbildung) .

Durch die chargenweise Zuführung von frisch regeneriertem und Abführung von beladenem Harz, wird die Beladungszone in der Betriebskolonne eines kontinuierlichen Verfahrens in einer bestimmten Höhe mit nur verhältnismäßig geringer Schwankung fixiert. Im Gegensatz dazu wandert im Austauscherbehälter nach dem Stand der Technik die Beladungszone im Harzbett von oben nach unten solange, bis ein Ionenschlupf im Ablauf des Filters feststellbar ist. Dies ist der Grund, warum der Entsalzungsgrad beim Verfahren nach dem Stande der Technik vom Beginn des Betriebszyklus an bis zum Ende des Zyklus stärkeren Schwankungen unterworfen ist, als beim kontinuierlichen Verfahren.

Die externe Behandlung der Masse erlaubt es, während des Betriebes Spezialbehandlungen und Vorbehandlungen durchzuführen, ohne daß die Produktion an entsalztem Wasser oder an aufbereiteter Lösung wesentlich gestört wird. Dabei ist es durch entsprechendes Umlenken des Massestroms in unterschiedliche Behandlungskolonnen möglich, sowohl die thermische Regeneration alleine, als auch die Spezialbehandlung mit der nachfolgenden Vorbehandlung mit oder ohne Rückspülschritt vor diesen beiden Behandlungsvorgängen wahlweise durchzuführen.

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Bei der thermischen Regeneration von Ionenaustauschermassen ist es notwendig, Teilentsalzungs- oder Enthärtungsstufen vorzuschalten, um zwei- und mehrwertige Ionen vor der eigentlichen Entsalzungsanlage abzutrennen. Setzt man zur Enthärtung oder Teilentsalzung ebenfalls kontinuierliche Techniken ein, so kann der Heißwasserablauf der thermischen Regenerationskolonne mit der Regenerationskolonne der Vorbehandlungsstufe verbunden werden und das heiße,stark natriumsalzhaltige Eluat der thermischen Regeneration zur Regeneration der Vorbehandlungsstufe Verwendung finden. Eine derartige Schaltung ist bei diskontinuierlicher Betriebsweise nach dem Stand der Technik nicht oder nur sehr umständlich möglich. Diese Maßnahme erhöht ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des quasi-kontinuierliehen Verfahrens.

Wird eine Lösungsmittelbehandlung der Masse in Kombination mit der thermischen oder chemischen Regeneration eingesetzt, so weist das quasi-kontinuierliche Verfahren ebenfalls beträchtliche verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile auf. Da viele Lösungsmittel umweltschädlich sind und nicht oder nur in geringen Spuren an Luft oder Wasser abgegeben werden dürfen, ist eine derartige Lösungsmittelbehandlung vorteilhaft mit einer Rückgewinnung zu kombinieren. Dabei wird das Lösungsmittel, das die eluierten Substanzen enthält, destilliert, der entstehende Lösungsmitteldampf kondensiert und als Reinlösungsmittel wieder für die Eluierung verwendet. Dabei kann bei der quasi-kontinuierlichen thermischen Regeneration die in Verbindung mit der Lösungsmitteleluierung abläuft, die dort auftretende Abwärme aus der heißen Eluierungslösung oder dem Kondensat vorteilhaft zur Destillation des Lösungsmittels verwendet werden. Da die Lösungsmitteleinspeisung und der Ablauf aus der Behandlungskolonne quasi-kontinuierlich verläuft, kann auf aufwendige Zwischenlagerungsbehälter, wie bei einem diskontinuierlichen Verfahren notwendig, verzichtet werden und das aufzubereitende und rückzugewinnende Lösungsmittel direkt in die Rückgewinnungsanlage eingeführt werden.

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Der Einsatz einer Trennkolonne gestattet es, z. B. thermisch regenerierbares Ionenaustauscherharz mit einem inerten Adsorptionsmittel zu mischen und diese dann in der Trennkolonne bei ausreichend hoher Dichtedifferenz durchklassierendes Rückspülen zu trennen. So kann dann z. B. das Ionenaustauscher harz thermisch regeneriert, das Adsorptionsmittel mit Lösungsmittel behandelt werden. Weiterhin ist es möglich, thermisch regenerierbares Ionenaustauscherharz mit Ionenaustauscherharz, das chemisch regenerierbar ist im Gemisch einzusetzen, die beiden Harze zu trennen und dann getrennt zu regenerieren.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens kann noch wesentlich verbessert werden, wenn für die thermische Regeneration und/oder die Lösungsmittelrückgewinnung Abwärme verwendet wird. Ist das in der Abwärme vorhandene Temperaturgefälle für einen normalen Wärmeaustausch zu gering, so kann mit Vorteil eine Wärmepumpe eingesetzt werden.

Diese Ausführung zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauweise aus.

Die Zwischenschaltung einer Messkolonne zwischen Betriebskolonne einer nachfolgendenRückspül-, Behandlungs- oder Regenerierkolonne hat bei Massen mit geringer spezifischer Beladung oder Ionenaustauscherharz mit geringer Kapazität den Sinn, das Verhältnis von aus der Betriebskolonne abgezogener Massecharge zur der Massemenge, die sich in der Betriebskolonne befindet, besonders günstig zu gestalten. Wird aus der Betriebskolonne beim Takten zuviel Masse abgezogen, so treten Umschichtungen im Massebett auf, die zu einer Verschlechterung des Aufbereitungseffektes führen.

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Die Messkolonne kann

a) diskontinuierlich betrieben werden, wobei in kurzen Zeitin tervallen, die kleiner sind, als die Taktzeiten in den externen Kolonnen, geringe Massenchargen in die Messkolonne gefördert werden. Ist die Messkolonne gefüllt, was innerhalb der Taktzeit der externen Kolonnen geschehen muß, so wird die gesamte Masse aus der Messkolonne in die nachfolgenden Behandlungskolonnen getaktet.

b) kontinuierlich betrieben, wobei konstant aus der Betriebskolonne ein geringer Massenfluß in die Messkolonne aufrecht erhalten wird, während aus der Messkolonne quasi-kontinuierlich entsprechend den Taktzeiten in den externen Kolonnen die Masse abgezogen wird.

Durch diese Pufferwirkung der Messkolonne ist gewährleistet, daß ausreichend große Massemengen, die der Beladung des Bettes in der Betriebskolonne in der Zeiteinheit entsprechen, abgezogen werden, ohne daß sich der Aufbereitungseffekt durch Umschichtungen im Massebett der Betriebskolonne verschlechtern.

Die Erfindung ist bezüglich der speziellen Technik bei der thermischen Regeneration von Massen mit weiteren Einzelheiten in den Seichnungen und der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Fig. 1 Das Schaltschema einer Einrichtung mit getrennter Regenerations- und Kühlkolonne

Fig. 2 Das Schaltschena einer Einrichtung mit zusammengefaßter Regenerations- und Kühlkolonne

Fig. 3 Das Schaltschena einer Einrichtung mit Regenerations- und/oder Kühlkolonne »it vorgeschalteter Messkolonne

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Fig. 4a) Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteten Regenerationsund Kühlkolonnen und Behandlungskolonne

Fig. 4b) Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteter Trenn-, Kühl- und Regenerationskolonne und Regenerier- und Waschkolonne

Fig. 4c) Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteter Regenerier- und Waschkolonne und Kühl- und Regenerierkolonne

Fig. 5 Anordnungsskizze und Schaltschema einer Einrichtung mit Betriebskolonne und nachgeschalteten Rückspül-, Regenerier- und Waschkolonnen, thermischen Regenerieru. Kühlkolonnen, sowie vorgeschalteten Enthärtungs-Regenerier- und Waschkolonnen

Bei der Anlage gemäß Fig. 1 wird die zu regenerierende Masse aus der Betriebskolonne 1 bei Unterbrechung des Durchflusses durch Schließen der Betriebsventile 5 und 7 durch öffnen der Ventile 9, 11 und 15 über die Leitung 12 in die Regenerierkolonne A getaktet.

Der Chargentransport der Hasse 6 erfolgt durch Einspeisung von Transportwasser über die Leitung 10 und das geöffnete Ventil 9 in die Betriebskolonne 1 und die Entlastung der Regenerationskolonne A über die Leitung 16 und das geöffnete Ventil 15.

Eine weitere Möglichkeit des Masseaustrags aus der Betriebskolonne ist die, daß bei Unterbrechung des Durchflusses durch Schließen der Betriebsventile 5 und 7 in den Leitungen 4 und 8 durch öffnen des Ventils 9 und Einspeisen von Transportwasser über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 3 das Massebett in der Betriebskolonne nach unten abgesenkt wird, so daß ein. Masseanteil in den Freiraum

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1a unter dem Rohwasserverteiler 1b der Betriebskolonne 1 geschoben wird. Das über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 9 eingespeiste Transportwasser wird aus der Betriebskolonne 1 über das Ventil 3 wieder abgeführt. Nach Schließen des Ventils 9 wird das Rohwasserventil 5 geöffnet und unter Rohwasserdruck bei geöffnetem Ventil 11 über die Leitung 12 und bei Entlastung der Regenerationskolonne A über das Ventil 15 der Leitung 16 die Massecharge in die genannte Regenerationskolonne A gefördert. Danach werden die Ventile 15 und 11 wieder geschlossen und nach Zuführung einer frisch regenerierten Massecharge in die Betriebskolonne 1 (wie später beschrieben) wird das Ventil 7 in die Leitung 8 geöffnet und das Rohwasser wird über das geöffnete Ventil durch die Leitung 4 und den Rohwasserverteiler 1 b im Aufstrom durch die Masse 6 geführt und über das geöffnete Ventil 7 in der Leitung 8 als aufbereitetes Wasser abgeleitet.

Die mit Masse 6 und Transportwasser gefüllte Regenerierkolonne A wird durch Umwälzen des Transportwassers mit der Pumpe 17 über die Leitung 18 bei geöffnetem Ventil 19 über den Wärmeaustauscher 20 auf die notwendige Regenerationstemperatur gebracht. Die Wärmezuführung in den Wärmeaustauscher 20 kann durch Heißdampf, Heißwasser oder elektrische Energie erfolgen. Bei der Wärmezufuhr durch Heißdampf oder Heißwasser wird dem Wärmeaustauscher über die Leitung 22 bei geöffnetem Ventil 21 das heiße Medium zu- und über die Leitung 23 bei geöffnetem Ventil 24 abgeführt.

Zwecks Nutzung der Wärme, die in dem aus dem Wärmeaustauscher 20 über die Leitung 23 abgegebenen Heizmedium noch vorhanden ist, wird dieses Medium in einen weiteren Wärmeaustauscher 38 eingeleitet, der in die Kühlwasserablaufleitung 41 des Wärmeaustauschers 31 der Kühlkolonne B installiert ist. Dieses Kühlwasser wird über die genannte Leitung 41 bei geöffnetem Ventil 2 dem Rohwasser in der Leitung 4 beigemischt und dient zur Aufwärmung desselben.

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Das aus dem Wärmeaustauscher 38 über die Leitung 40 bei geöffnetem Ventil 39 ablaufende Heizmedium kann, soweit es sich hierbei um Heißwasser oder Kondensat handelt,zur weiteren Nutzung der Restwärme in einem isolierten Behälter zwischengelagert werden und als Transportwasser für die Betriebskolonne 1 verwendet werden. Es wird dabei über die Leitung 10 bei geöffnetem Ventil 9 zur Durchführung des Harztransportvorgangs wie oben beschrieben eingespeist. Durch die Zuführung von warmem Wasser wird dabei schon während des Transportvorgangs die Masse 6 aufgewärmt, so daß in der Regenerierkolonne, weniger Wärme zur Erreichung der gewünschten Regenerationstemperatur zugeführt werden muß.

Nach erfolgter Regeneration wird die Masse 6 aus der Regenerationskolonne A durch öffnen der Ventile 14, 25 und 27 in die Kühlkolonne B gefördert. Der Massetransport erfolgt durch die Einspeisung von kaltem Transportwasser über die Leitung 13 bei geöffnetem Ventil 14 in die Regenerierkolonne A und Entlastung der Kühlkolonne B über die Leitung 26 bei geöffnetem Ventil 27. Danach werden die Ventile 14, 25 und 27 geschlossen. Das aus der Leitung 26 ablaufende Transportwasser wird in den Rohwasserbehälter zurückgeleitet. Dies gilt für alle oben und auch später geschilderten Transportvorgänge, so daß im System praktisch kein Transportwasserverlust eintritt.

Die Masse 6 und das in der Kühlkolonne B vorhandene Wasservolumen werden durch Umwälzen des Wassers mit der Pumpe 30 in der Leitung 32 über den Wärmeaustauscher 31 bei geöffnetem Ventil 33 abgekühlt. Als Kühlmittel kann kaltes Rohwasser dem Wärmeaustauscher 31 über die Leitung 35 bei geöffneten Ventilen 34 zugeführt werden.

Es läuft dann über die Leitung 41 und das geöffnete Ventil durch den Wärmeaustauscher 38 zur oben beschriebenen Wärmerückgewinnung. Ist eine Verwendung von Rohwasser nicht möglich, so

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können andere Mittel wie etwa Salzsole, Flüssiggase wie etwa flüssiger Ammoniak oder organische Kühlmittel eingesetzt werden. In diesem Fall wird das im Wärmeaustauscher 31 aufgeheizte Kühlmittel nicht direkt in das Rohwasser eingespeist sondern es findet der strichliert eingezeichnete Wärmeaustauscher 47 Verwendung, der in der Rohwasserleitung 4 angeordnet wird und in den das Kühlmittel bei geöffnetem Ventil 2 über die Leitung 41 eingespeist und bei geöffnetem Ventil 46 durch die Leitung 45 abgeführt wird. Das abgekühlte Kühlmittel kann dann in einen Zwischenbehälter geleitet und über die Leitung 35 bei geöffnetem Ventil 34 wieder in den Wärmeaustauscher 31 zurückgeführt werden.

Will man auf eine Wärmerückgewinnung aus der Kühlkolonne B ganz verzichten, so kann das Kühlmittel über die Leitung 37 bei geöffnetem Ventil 36 abgeleitet werden.

Nach erfolgter Abkühlung wird die Masse 6 aus der Kühlkolonne B durch öffnen des Ventils 28 in Leitung 29 und des Ventils 3 an der Betriebskolonne 1 über die Leitung 42 bei geöffnetem Harztransportventil 43 in die Betriebskolonne 1 gefördert. Der Massetransport erfolgt dabei durch Einspeisung von kaltem Transportwasser über die Leitung 28 bei geöffnetem Ventil 29 in die Kühlkolonne B und Transportwasserabführung in den Rohwasserbehälter über das Ventil 3 an der Betriebskolonne 1. Während des Massetränsportes ist es erforderlich in der Betriebskolonne 1 den Aufbereitungsvorgang zu unterbrechen, was vor Beginn des beschriebenen Harztransportes durch Schließen des Ventils 5 in der Leitung 4 (Zuführungsleitung) und des Ventils 7 in der Leitung 8 (Abführungsleitung) erfolgt. Nach Ablauf des Massetransportes werden die Ventile 29, 43 und 3 geschlossen und durch öffnen der Ventile 5 und 7 der Arbeitsvorgang in der Betriebskolonne 1 wieder in Gang gesetzt.

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Bei der Anlage gemäß Schema Fig. 2 wird wie in Fig. 1 beschrieben, die zu behandelnde Masse 6 aus der Betriebskolonne 1 in die kombinierte Regenerier- und Kühlkolonne C getaktet und nach erfolgter Regeneration in die Betriebskolonne 1 mittels Transportwasser zurückgeführt. Die Abmessung der Harzchargen im Kühlteil 51 der Regenerier- und Waschkolonne C erfolgt wie gleichfalls bei den getrennten Regenerier- und Kühlkolonnen A und B der Fig. 1 durch die Tauchrohre a, b (Fig. 1) und 50 (Fig. 2), deren Eintauchtiefe in die Kolonne das transportierte Massevolumen bestimmt.

Der Inhalt der Regenerier- und Kühlkolonne C wird durch Umwälzen des in der Kolonne vorhandenen Wasservolumens mit der Pumpe 57 bei geöffnetem Ventil 58 über die Leitungen 56 und 61 durch die Wärmeaustauscher 62 und 63 auf die gewünschte Regenerationstemperatur gebracht. Der Wärmeaustauscher 63 dient zur eigentlichen Aufwärmung und wird mit Dampf, Wasser oder elektrischer Energie beheizt, während der Wärmeaustauscher 62 zur Wärmerückgewinnung aus dem über die Leitung 60 ablaufenden Regenerierabwasser dient.

Ober die Leitung 68 bei geöffnetem Ventil 6 9 wird in den oberen Kühlraum 51 der Regenerier- und Kühlkolonne C kaltes Wasser eingespeist. Beim Herabströmen durch den Kühlraum 51 wird es in Höhe des Warmwasserverteilsystems 53 mit dem dort mittels der Wärmeaustauscher 62 und 63 aufgeheizten heißen Kreislaufwasser vermischt. Dabei wird eine Mischtemperatur eingestellt, die der im Regenerationsraum 52 der Kolonne C gewünschten Regenerationstemperatur entspricht. Das heiße Wasser durchströmt den Masseanteil, der im Regenerationsraum enthalten ist und wird über die Leitung 60 bei geöffnetem Ventil 59 zur Wärmerückgewinnung über den Wärmeaustauscher 62 und aus diesem bei geöffnetem Ventil 71 über die Leitung 72 abgeführt.

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Durch diese Anordnung wird der unter dem Heißwasserverteilungssystem 53 in der Regenerierzone 52 befindliche Masseanteil auf Regenerationstemperatur gebracht, während gleichzeitig der über dem Warmwasserverteiler befindliche Masseteil durch das kalt . zufließende Wasser, dessen Anteil durch den Strömungsmesser 70 in Leitung 68 bemessen wird,abgekühlt wird. Der Strömungsmesser 70 dient gleichzeitig zur Einstellung des Kaltwasseranteils der zum Warmwasserverteiler gelangt, so daß die notwendige Regenerationstemperatur in der Regenerationszone 52 reguliert werden kann.

Das in den Wärmeaustauscher 63 über die Leitung 67 bei geöffnetem Ventil 66 eingespeiste Heizmedium, das über die Leitung 65 aus dem Wärmeaustauscher abfließt, besitzt eine Restwärme. Diese Restwärme kann zurückgewonnen werden, wenn man das Medium bei geöffnetem Ventil 44 über die Leitung 41 bei geöffnetem Ventil 2 entweder in den in der Rohwasserleitung angeordneten, strichliert gezeichneten Wärmeaustauscher 47 einleitet oder wenn bei Verwendung von Heißwasser als Heizmedium dieses direkt ohne Wärmeaustauscher über die Leitung 41 in das Rohwasser eingespeist wird.

Nach erfolgter Regeneration wird die Masse 6 aus der Regenerier- und Kühlkolonne C durch öffnen des Harztransportventils 43 in der Leitung 42 und des Entspannungsventils 3 von der Betriebskolonne 1 bei geöffnetem Ventil 69 in Leitung 68 über die Leitung 42 in die Betriebskolonne 1 gefördert. Der Transportvorgang erfolgt durch Einspeisen von Transportwasser in die Leitung 68 und Ableitung desselben über Ventil 3 an Betriebskolonne 1. Während des Transportvorganges wird der Umwälzvorgang durch die Pumpe über die Wärmeaustauscher 62 und 63 sowie durch die Leitungen 56 und 61 unterbrochen. Nach der Außerbetriebnahme der Pumpe 57 werden die Ventile 58 und 59 sowie die Ventile für die Heizmediumzuführung der Wärmeaustauscher 66 und 59 geschlossen.

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Die Harztransportvorgänge zwischen Kühl- und Regenerierkolonne C und Betriefcdcolonne 1 verlaufen so, daß während des Regenerations- und Kühlvorgangs die Kolonne C nur bis zum unteren Ende des Tauchrohrs 50 mit Masse gefüllt ist. Nach Beendigung der Kühlung und Regeneration wird aus der Betriebskolonne, 1 beladenes Harz in den Regenerationsteil 52 der Kühl- und Regenerierkolonne C getaktet. Dabei muß die Regenerationszone 52 so ausgebildet sein, daß sie gerade das von der Betriebskolonne 1 abgezogene Massevolumen aufnimmt. Durch den Transport beladener Masse in die Regenerationszone 52 der Kolonne wird das dort befindliche regenerierte Harz nach oben geschoben und der vorher leere Kolonnenteil mit gekühlter Masse gefüllt. An diesen Takt schließt sich der Takt des Rücktransportes der Masse aus der Kühl- und Regenerationskolonne C in die Betriebskolonne 1 an.

Wird dem Entsalzungprozess mit thermischer Regeneration eine Enthärtung als Vorreinigung und zur Entfernung von zweiwertigen Ionen vorgeschaltet, und wird diese ^c+-ufe ebenfalls in quasikontinuierlicher Technik ausgeführt, so kann das aus dem Wärmeaustauscher 62 über die Leitung 72 bei geöffnetem Ventil 71 ablaufende hochsalzhaltige Regenerat aus der Regenerierzone 52 der Regenerier- und Kühlkolonnen C vorteilhaft zur Regeneration des Enthärters verwendet werden. Dabei wird dieser Regenerationsablauf in die Regenerier- und Waschkolonne der quasi-kontinuierlichen Enthärtungsexnheit eingespeist und dadurch in der Vorreinigungsstufe eine erhebliche Verringerung des Regeneriermittelverbrauchs erreicht.

Bei der Anlage gemäß Fig. 3 wird den in der Fig. 2 gezeigten Einrichtungen eine zusätzliche Meßkolonne D zugeordnet. Wie bereits oben beschrieben, hat die Meßkolonne die Aufgabe, das in der Zeiteinheit aus der Betriebskolonne 1 abgezogene Massevolumen so zu verringern, daß innerhalb des Massebettes 6 in der Betriebskolonne keine Umschichtungen erfolgen, die den Aufbereitungseffekt des Verfahrens beeinträchtigen können.

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Obersteigt das abtransportierte Massevolumen 10 % der in der Betriebskolonne bef indlichenMasse, so ist mit dieser Gefahr zu rechnen. Die Meßkolonne D kann wie folgt betrieben werden. Die beladene Masse wird durch Offnen der Ventile 11 in Leitung 10 und 73 in Leitung 74 durch Einspeisen von Transpor^wasser über das Ventil 9 in Leitung 10 in die Meßkolonne D transportiert. Dabei ist das transportierte Massevolumen ein Bruchteil der von der Meßkolonne D in die Kühl- und Regenerierkolonne transportierten Harzcharge. Damit in der Zeiteinheit gleiche Massemengen von der Betriebskolonne 1 in die Meßkolonne D und die Kühl- und Regenerierkolonne C und zurück in die Betriebskolonne 1 transportiert werden, wird die Anzahl der Transportvorgänge aus der Betriebskolonne 1 in die Meßkolonne D vergrößert, d. h. aus der Betriebskolonne 1 wird öfters in die Meßkolonne D getaktet als aus der Meßkolonne D in die Kühl- und Regenerierkolonne C. Der Massetransport aus der Meßkolonne D in die Kolonne C erfolgt erst dann, wenn die Meßkolonne D vollständig gefüllt ist und zwar nach Schließen der Ventile 11 in Leitung 12, 73 in Leitung 74 und 9 in Leitung 10. Zum Transport wird das Ventil 75 in Leitung 76, 77 in Leitung 78 und 54 in Leitung 55 geöffnet. Für den Transport wird zweckmäßigerweise heißes oder warmes Transportwasser in die Meßkolonne D über Ventil 75 eingespeist, um eine Abkühlung der Masse in der Regenerierzone 52 der Kühl- und Regenerierkolonne zu vermeiden. Hierzu kann zum Beispiel Heißwasser aus dem Ablauf des Wärmetauschers 63 verwendet werden, das bei geöffnetem Ventil 44 über die Leitung 41 und 56 durch das geöffnete Ventil 75 in die Kolonne D eingespeist wird. Nach erfolgtem Transport werden die Ventile 75 in Leitung 76, 77 in Leitung 78 und 54 in Leitung 55 geschlossen. In der Kühl- und Regenerierkolonne C beginnt dann der Kühl- und Regenerierzyklus, während aus der Betriebskolonne 1 in mehreren Transportvorgängen die Meßkolonne D wieder gefüllt wird.

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Eine weitere Möglichkeit die Meßkolonne D zu betreiben ist es, nicht mit erhöhter Transportanzahl die Masse aus der Betriebskolonne 1 in die Meßkolonne D zu transportieren, sondern in der Zeit zwischen den Transportvorgängen aus Kolonne D nach Kolonne C die Masse kontinuierlich aus der Betriebskolonne 1 abzuziehen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Arbeitsvorgang in der Betriebskolonne 1 nicht so häufig unterbrochen wird und die Leistung der Entsalzungseinheit dabei größer ist. Die Betriebskolonne 1 ist dazu fast vollständig, d.h. auch der freie Raum 1a unter dem Rohwasserverteiler ist mit Masse gefüllt, wobei die Masse 1a durch geeignete Anströmung aus dem Rohwasserverteiler 1b jedoch nur locker geschichtet ist und in Bewegung bleibt. Bei geöffneten Ventilen 5 in Leitung 4 und 7 in Leitung 8 d.h. während des Arbeitsvorganges der Betriebskolonne 1 ist Ventil 11 in Leitung 12 und Ventil 73 in Leitung 74 geöffnet. Das Ventil 11 ist mit einer Verstelleinrichtung ausgerüstet, mit dem der freie Öffnungsquerschnitt reguliert werden kann und durch entsprechende Einregulierung wird unter den Druck des Rohwassers über die Leitung 12 in kontinuierlichem Zulauf eine Masse Wassersuspension in die Meßkolonne D geleitet. Ist die Meßkolonne D gefüllt, so wird automatisch der Masseabzug aus der Betriebskolonne 1 gestoppt und es erfolgt wie oben ber schrieben, das Schließen des Ventils 11 in Leitung 12 und 73 in Leitung 74, die Einspeisung von Transportwasser über Ventil 75 in Leitung 76, der Abzug der Masse über das Tauchrohr 79 und der Transport über Ventil 77 in Leitung 78 in die Kühl- und Regenerierkolonne C.

Die oben beschriebenen Behandlungsschritte wie Rückspülung, chemische Behandlung, thermische Regeneration, Lösungsmittelbehandlung usw. lassen sich bei kontinuierlichen Verfahren vorteilhaft kombinieren. Derartige Kombinationen zeigen Fig. 4 und Fig. 5.

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In der Anlage gemäß Fig.4a wird der Betriebskolonne 1 eine HeiBwasserregenerationskolonne Ά und dieser eine Kühlkolonne B nachgeschaltet. Danach wird die Masse in einer Regenerier-u. Waschkolonne E durch Zudosierung von Chemikalien wie Säuren und Laugen oder Sterilisationschemikalien wie Formaldehyd oder dergl. nachbehandelt und danach in die Betriebskolonne 1 wieder zurückgetaktet. Dieses Verfahren hat speziell bei der Trinkwasseraufbereitung oder bei der Aufbereitung von Brauchwasser für medizinische oder pharmazeutische Zwecke den Vorteil, daß eine gleichzeitige Sterilisation der Masse möglich ist, die gewährleistet, daß ein weitgehend keimfreies entsalztes Wasser geliefert wird.

In der Anlage gemäß Fig. 4b wird der Betriebskolonne 1 eine Regenerier- und Waschkolonne E nachgeschaltet,in der die Masse durch zudosieren von Chemikalien behandelt werden kann. Dieser Kolonne ist eine Kühl- und Regenerierkolonne C nachgeschaltet, von der aus die regenerierte Masse in die Betriebskolonne 1 zurückgetaktet wird. Bei dieser Verfahrenskombination kann z. B. das thermisch regenerierbare Ionenaustauscherharz in der Regenerier- und Waschkolonne vorbeladen werden, um eine optimale thermische Regeneration zu erreichen. Weiterhin ist in dieser Kolonne jedoch auch eine chemische Spezialbehandlung zur Entfernung bei der thermischen Regeneration nicht eluierbare Beladungsstoffe möglich. Werden in die Regenerier- und Waschkolonne am Ringverteiler keine Chemikalien eingespeist, sondern wird diese Kolonne lediglich zur Behandlung mit einem Lösungsmittel verwendet, so können Substanzen, die durch dieses Lösungsmittel aus der Masse entfernt werden, abgetrennt werden, bevor die Masse heiß regeneriert wird. Damit kann mit dem Verfahren eine Abtrennung bestimmter Substanzen von anderen Inhaltsstoffen realisiert werden.

In der Anlage gemäß Fig. 4c wird der Betriebskolonne 1 eine Trennkolonne F, die zwei unterschiedlich lange Tauchrohre enthält, nachgeschaltet. Liegt in der Betriebskolonne 1 ein Massengemisch vor,

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so können diese Massen in der Trennkolonne F durch Rückspülen mit Wasser in unterschiedlichen Höhen der Trennkolonne klassiert und getrennt werden. Die getrennten Massen werden einzeln zur Regenerierung transportiert, wo z. B. der Trennkolonne F parallel je eine Kühl- und thermische Regenerationskolonne C und eine Regenerier- und Waschkolonne E nachgeschaltet sind. Dieses Verfahren ermöglicht es, chemisch und thermisch regenerierbare Massen miteinander zu vermischen, außerhalb der Betriebskolonne 1 voneinander zu trennen und die thermisch regenerierbare Komponente in der Kolonne C und die chemisch regenerierbare Komponente in der Kolonne E zu regenerieren. Ober getrennte Massetransportleitungen werden beide Massen zur Betriebskolonne 1 transportiert, wo sie sich am Punkt X miteinander vermischen, so daß in die Betriebskolonne 1 wieder das betriebsfertige Massengemisch gelangt. Das unter Punkt C beschriebene Verfahren kann natürlich auch mit zwei thermisch regenerierbaren Massen durchgeführt werden, wenn diese unterschiedliche Dichte haben. Die Regenerier- und Waschkolonne E wird dann durch eine Kühl- und thermische Regenerierkolonne entsprechend Pos. 3 ersetzt.

In der Anlage gemäß Fig. 5 ist der Betriebskolonne 1 eine Rückspülkolonne 6 nachgeschaltet, in der Substanzen, die durch Rückspülen entfernbar sind, von der Oberfläche der Masse abgespült werden. In einer Regenerier- und Waschkolonne E₁, die der Rückspülkolonne 6 nachgeschaltet ist, kann eine Chemikalienbehandlung der Masse vorgenommen werden. In einer zweiten Regenerier- und Waschkolonne E-, die der Kolonne E₁ nachgeschaltet ist, kann die Chemikalienbehandlung mit einer anderen Chemikalie ergänzt werden. Beide Kolonnen E₁ und E- können auch dazu dienen, den sogenannten XO-Wert eines thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharzes einzustellen, wobei zuerst mit einer Säure und einer Lauge beladen wird. Der Regenerier- und Waschkolonne ist eine Kolonne zur thermischen Regeneration A nachgeschaltet, aus der das Harz dann in eine Kühlkolonne B geleitet und von dort in die Betriebskolonne

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iß

zurückgetaktet wird. Enthält die Anlage eine Vorkonditionierungs- oder Vorreinigungsstufe in Form eines quasi-kontinuierlichen Enthärters H, so kann vorteilhaft eine Kühlwasser- und Regeneriermittelrückgewinnung durchgeführt werden, wie in Fig. 5 gezeigt. Der heiße Regenerateblauf aus Kolonne A,der große Mengen an Neutralsalzen enthält wird als Regeneriersole in den Regeneriermittelverteiler der Regenerier- und Waschkolonne E_ der Vorreinigungsstufe eingespeist. Das Kühlwasser aus der Kühlkolonne B wird als Waschwasser in den Kopf der Regenerier- und Waschkolonne E₃ der Vorreinigungsstufe eingespeist. Das dort regenerierte Ionenaustauscherharz wird dann in die Enthärtungskolonne H zurückgetaktet, deren Ablauf als Speisewasser für die Entsalzungskolonne 1 der Anlage mit thermisch regenerierbaren Ionenaustauscherharz dient.

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rs e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur thermischen Regeneration von Massen mit einem quasi-kontinuierliehen Drucksystem, in dem der Massetransport mittels Druckwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß einer Betriebskolonne 1 eine thermische Regenerierkolonne A zugeordnet ist und dieser eine Kühlkolonne B nachgeschaltet ist, wobei die thermische Regenerierkolonne über ein Umwälzsystem (Pumpe 17, Leitung 18) mit einem Wärmeaustauscher 20 verbunden ist, in dem das umgewälzte Flüssigkeitsvolumen aufgeheizt wird, während die Kühlkolonne B mit einem ähnlichen System versehen ist (Umwälzpumpe 30, Leitung 32, Wärmeaustauscher 31), wobei in dem der Kolonne zugeordneten Wärmeaustauscher 31 das umgewälzte Flüssigkeitsvolumen abgekühlt wird.

2. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Regenerations- und Kühlkolonne in einem gemeinsamen Behälter C zusammengefaßt sind, der durch einen ringförmigen Kalt- und Heißwasserverteiler 53 in eine obere Kühlzone 51 und eine untere Regenerationszone 52 unterteilt ist und auf der einen Seite des Verteilers ein Wasserteilstrom entnommen wird, mittels einer Zirkulationspumpe 57 über eine Leitung 61 zwecks Aufwärmung durch die Wärmeaustauscher 62 und 63 geführt wird und auf der der Annahmestelle gegenüberliegenden Seite des Wasserverteilers wieder eingeführt wird.

3. Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher 62 zur Rückgewinnung der im heißen Regenerationsabwasser, das über Leitung 60 aus der Regenerationskolonne C abläuft vorhandenen Restwärme dient, in dem die ausnutzbare Restwärme mit diesem Wärmeaustauscher dem durch die Pumpe 57 über die Leitung 56 und 61 zirkulierenden Heißwasser zugeführt wird und daß die Restaufwärmung auf die in dem genannten Kreislauf benötigte Temperatur durch den Wärmeaustauscher 63 erfolgt, der mit entsprechendem Heizmedium gespeist wird.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Betriebskolonne 1 eine Meßkolonne D angeordnet ist, deren Volumen der der jeweils in die nachfolgende Behandlungskolonne

zu taktenden Masse entspricht. ,

5. Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerationskolonne C oder den Regenerations- und Kühlkolonnen A und B eine Rückspülkolonne G vorgeschaltet ist, deren Volumen größer ist als das der Meßkolonne D.

6. Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspülkolonne G zwischen Meßkolonne D und Regenerationskolonne C oder den Kühl- und Regenerationskolonnen A und B angeordnet ist.

7. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1,2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolonne D eine Trennkolonne F nachgeschaltet ist, die dazu dient, Massen mit unterschiedlicher Dichte durch Rückspülen klassierend zu trennen, die getrennten Massen durch Tauchrohre, die unterschiedlich tief in die Trennkolonne eintauchen aus dieser in separate Regenerierkolonnen abzuziehen, wobei die Regenerierkolonnen z.B. aus einer thermischen Regenerierkolonne und einer Regenerier- und Waschkolonne für die chemische Regeneration einer Masse bestehen können.

8. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerationskolonne C oder den Regenerations- und Kühlkolonnen A und B eine oder mehrere chemische Behandlungs- oder Regenerierkolonnen E vorgeschaltet wird.

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9. Einrichtung zur thermischen Regeneration von Ionenaustauschermassen nach Anspruch 1,2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder den chemischen Behandlungskolonnen E eine oder mehrere Kolonnen zur Wiederherstellung der für die thermische Regeneration notwendigen Vorbeladung der Ionenaustauschermasse nachgeschaltet sind.

10. Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerationskolonne C oder den Regenerations- und Kühlkolonnen A und B eine oder mehrere, der Lösungsmittelbehandlung dienende Kolonnen vor- oder nachgeschaltet sind.

11. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückgewinnung der Lösungsmittel mit Abwärme aus der thermischen Regeneration arbeitende Rückgewinnungseinrichtungen vorgesehen werden.

12. Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Regenerations- und Kühlkolonnen A und B eine Behandlungskolonne E zur Sterilisation der regenerierten und abgekühlten Massen mittels Chemikalien nachgeschaltet ist.

13. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Wärmeaustauscher 31 über die Leitung 41 ablaufende erwärmte Kühlwasser durch einen Wärmeaustauscher 38 geleitet wird, der mit dem Heißwasserablauf 23 des Wärmeaustauschers 20 verbunden ist und in dem das Kühlwasser aus dem Wärmeaustauscher 31 aufgewärmt wird und das aus dem Wärmeaustauscher 38 ablaufende Warmwasser über die Leitung 41 in die Rohwasserleitung 4 vor der Betriebskolonne 1 zwecks Rückgewinnung der Restwärmen aus dem thermischen Regenerations- und Kühlprozess eingeleitet wird.

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14. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kühlmittels, das mit Rohwasser nicht vermischt werden kann der Ablauf aus dem Wärmeaustauscher 38 zwecks Wärmerückgewinnung einem Wärmeaustauscher 47, der in der Rohwasserleitung 4 angeordnet wird, zugeleitet wird, um die in der thermischen Regeneration und der Abkühlung vorhandene Restwärme zur Aufwärmung des Rohwassers zu verwenden.

15. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem für die thermische Regeneration vorgesehenen Wärmeaustauscher 20 ablaufende Heißwasser, welches zur Restwärmeverwertung dem Wärmeaustauscher 38 zugeführt wird, nach Ablauf aus demselben über die Leitung 4 0 nach Zwischenspeicherung als heißes Transportwasser zum Transport der Masse 6 aus der Betriebskolonne 1 in die thermische Regenerationskolonne A durch Einspeisen über Ventil 9 in Leitung 10 verwendet wird, um beim Massetransport diese bereits aufzuwärmen und dadurch in der thermischen Regenerationskolonne A Wärme für das Aufheizen einzusparen.

16. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Kühlkolonne B zugeordnete Wärmeaustauscher 31 zwecks Wärmerückgewinnung mit Rohwasser oder für die Regeneration vorgesehenen Wasser gespeist wird.

17. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kopf der gemeinsamen Kühl- und Regenerationskolonne C über die Leitung 68 ein mit der Meßeinrichtung 70 regulierbarer Kaltwasserstrom eingespeist wird, der die Kühlzone der Kolonne C von oben nach unten durchströmt und mit dem zusammen mit dem über den

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Wasserverteiler geführten Heißwasserstrom eine Temperatur eingestellt wird, die als Regenerationstemperatur für die Regenerationszone 52 geeignet ist und daß diese Regenerationstemperatur durch die Regelung des Kaltwasserstroms mit der Mengenmeßeinrichtung 70 eingestellt wird.

18. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Restwärme des aus dem Wärmeaustauscher 63 über die Leitung 65 ablaufenden Heizmediums dem Rohwasser über die Leitung 41 zugeführt wird, wobei das Heizmedium entweder direkt in die Rohwasserleitung 4 eingespeist wird, oder wenn dies aufgrund von Verunreinigungen des Rohwassers durch das Heizmediums nicht möglich ist, dieses für die Beaufschlagung eines in der Rohwasserleitung 4 angeordneten Wärmeaustauscher 47 verwendet wird.

19. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zum thermischen Regenerieren nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Wärmeaustauscher 62 in die Leitung 72 ablaufende hochneutralsalzhaltige und Restwärme enthaltende Regenerat als Regeneriermittel in die Regenerier- und Waschkolonne E einer quasi-kontinuierlichen Ionenaustauschervorreinigungsstufe H eingespeist wird, um dort Regenerationsmittel einzusparen.

20. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkolonne D mit Masse 6 aus der Betriebskolonne 1 in der Weise gefüllt wird, daß in der Taktpause zwischen den Massetransporten aus der Meßkolonne D in die nachfolgenden Behandlungskolonnen mehrfach Massechargen aus der Betriebskolonne 1 abgezogen werden, deren jeweiliges Volumen kleiner ist als das Massevolumen, das bei einem Chargentransport aus der Messkolonne D in die nachfolgende Behandlungskolonne transportiert wird.

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21. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur thermischen Regeneration nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkolonne D aus der Betriebskolonne 1 während der Taktpause zwischen den Chargentransporten aus der Meßkolonne D in die nachfolgende Behandlungskolonne kontinuierlich aus der Betriebskolonne mit Masse gefüllt wird, wobei der Arbeitsablauf in der Betriebskolonne 1 nicht unterbrochen wird, nach Füllung der Meßkolonne D der kontinuierliche Massentransport aus Betriebskolonne 1 in die Kolonne D unterbrochen wird, und danach die Masse aus der Meßkolonne D in die nachfolgende Behandlungskolonne getaktet wird.

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