DE3046361C2

DE3046361C2 -

Info

Publication number: DE3046361C2
Application number: DE3046361A
Authority: DE
Inventors: Vaclav Dipl.-Ing. Kadlec; Pavel Dipl.-Ing. Prag/Praha Cs Huebner
Original assignee: Ckd Dukla Np Prag/praha Cs
Current assignee: Ckd Dukla Np Prag/praha Cs
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-12-09
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DE3046361A1; CS212854B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs, das besonders bei der Aufbereitung von Zusatzspeisewasser für Hochdruckkessel anwendbar ist.

Gegenwärtig wird die Vollentsalzung von Wasser in der Regel durch ein Zwei- oder Dreistufenverfahren vorgenommen. In der ersten Stufe wird das Wasser von Kationen mittels eines stark sauren Kationenaustauschers in H⁺-Form befreit, in der zweiten Stufe werden sämtliche Anionen mit Hilfe eines stark basischen Anionenaustauschers in OH^--Form entfernt. Zur Verminderung des Chemikalienverbrauchs für die Regeneration der Ionenaustauscher wird eine Gegenstromregeneration angewandt. Der Nachteil der gegenwärtigen Vollentsalzungsanlagen besteht in den verhältnismäßig hohen Investitionskosten für die Neutralisierung der Abwässer. Die Neutralisierung wird in der Regel durch Mischung saurer Abwässer aus der Regeneration der Kationenaustauscher mit alkalischen Abwässern aus der Regeneration der Anionenaustauscher durchgeführt. Nach erfolgter Einstellung des pH-Wertes werden die Abwässer abgeleitet.

Dieser Vorgang erfordert jedoch verhältnismäßig große Neutralisationsbehälter.

Ein weiterer Nachteil der gegenwärtigen Vollentsalzungsanlagen, in denen der Kationenaustauscher durch Schwefelsäure regeneriert wird, besteht darin, daß bei der Regeneration eine niedrige Konzentration der H₂SO₄ gewählt werden muß, um eine Ausscheidung von CaSO₄ am Kationenaustauscher zu verhindern. Eine geringe H₂SO₄-Konzentration verursacht eine geringere nutzbare Volumenkapazität (NVK) des Kationenaustauschers, erhöht den eigenen Wasserverbrauch und vergrößert die Investitionskosten der Kationenaustauscherstufe und der Neutralisierungsanlage.

Aus der DE-OS 17 67 584 ist ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs bekannt, bei dem ein schwach saurer Kationenaustauscher in der Wasserstofform verwendet wird, der zu einer Entkarbonisierung des Wassers führt und zur Entsalzung beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, das mit möglichst geringen Betriebs- und Investitionskosten arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der vergrößerten NVK des Kationenaustauschers, was eine Verringerung der Betriebs- und Investitionskosten der Vollentsalzungsanlage zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil besteht in der Herabsetzung der Investitionskosten für die Neutralisierung, denn die umfangreichen Neutralisierungsbehälter sind durch eine Kationenenthärtungsstufe ersetzt, die funktionsmäßig in die Vollentsalzungsanlage eingeschaltet ist.

Die praktische Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens ergibt sich aus folgendem Beispiel: In Kolonnen von 23 mm ⌀ wurden 4 Varianten einer Vollentsalzung zum Vergleich der Standardvorgänge und des vorgeschlagenen Verfahrens ausgeführt. Das eintretende Wasser hatte folgende Zusammensetzung:

Ca²⁺ = 2,5 mval/l, Mg²⁺ = 1,0 mval/l, Na⁺ = 0,5 mval/l, SO₄^2- + Cl^- = 3,5 mval/l, HCO₃^- = 0,5 mval/l.

Variante A (Standardverfahren mit Gegenstromregenerierung des Kationenaustauschers HCl): In der ersten Kolonne 200 ml stark sauren Kationenaustauschers, regeneriert im Gegenstromverfahren mit einer Dosis von 60 g HCl/l Kationenaustauscher (4% Lösung), in der zweiten Kolonne 200 ml eines geschichteten Anionenaustauschers, regeneriert im Gegenstromverfahren mit einer Dosis von 46,5 g NaOH/l Anionenaustauscher (2% Lösung). Variante B (Standardverfahren mit Gegenstromregenerierung des Kationenaustauschers H₂SO₄): Gleich der Variante wie A mit dem Unterschied, daß der Kationenaustauscher im Gegenstromverfahren mit H₂SO₄ regeneriert wurde, und zwar mit einer Dosis von 100 g/l Kationenaustauscher (1 und 2% Lösung, zweistufig). Variante C (vorgeschlagenes Verfahren mit Gegenstromregenerierung des Kationenaustauschers HCl): Vorstufige Vollentsalzung (siehe Variante A): Es wurde eine Kolonne von 23 mm⌀ vorgeschaltet. Sie hatte eine Füllung von 150 ml eines schwach sauren Kationenaustauschers in Na⁺-Form und 50 ml eines stark sauren Kationenaustauschers in Na⁺-Form. Während der Arbeitsperiode wurde das Wasser vor der eigentlichen Vollentsalzung durch diese Kolonne enthärtet. Nach erfolgter Erschöpfung der Vollentsalzungsstraße, auch der ersten Stufe, des enthärtenden geschichteten Kationenaustauscherbettes wurde zuerst die Regenerierung des stark sauren Kationenaustauschers HCl (ebenso wie bei der Variante A) vorgenommen, und die sauren Abwässer aus dieser Regenerierung wurden über die Enthärtungskolonne mit dem erschöpften, geschichteten Kationenaustauscherbett geleitet. Hier wurden die sauren Abwässer neutralisiert, und gleichzeitig wurde der leicht saure Kationenaustauscher in die Form freier Säure überführt. Dann wurde die Regenerierung der Anionenaustauscherstufe (ebenso wie bei der Variante A) vorgenommen. Die alkalischen Abwässer dieser Regeneration wurden gleichfalls über eine Enthärtungsstufe geführt. Hier wurden die alkalischen Abwässer neutralisiert, und das geschichtete Kationenaustauscherbett wurde gleichzeitig in die Na⁺-Form überführt. Variante D (vorgeschlagenes Verfahren mit Gegenstromregenerierung des Kationenaustauschers H₂SO₄): Gleich der Variante C, jedoch mit dem Unterschied, daß der Kationenaustauscher in der Vollentsalzungsstraße mit H₂SO₄ mit einer Dosis von 100 g/l Kationenaustauscher (8% Lösung) regeneriert wurde.

Ein Vergleich der Standardvorgänge mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist in der folgenden Tabelle angeführt:

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß der größte Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens bei der Regenerierung des Kationenaustauschers mit H₂SO₄ erzielt wird.

Claims

Verfahren zur Vollentsalzung von Wasser bei gleichzeitiger Neutralisierung des Wassers aus der Regenerierung der Ionenaustauscher, wobei der eigentlichen Vollentsalzung ein schwach saurer Kationenaustauscher vorgeschaltet ist, der nach seiner Erschöpfung zweistufig mit sauren Abwässern aus der Regenerierung der Kationenaustauscherstufe der Vollentsalzungsanlage und mit alkalischen Abwässern aus der Regenerierung der Anionenaustauscherstufen der Vollentsalzungsanlage regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wassser vor der eigentlichen Vollentsalzung von Calcium- und Magnesiumionen in einer Enthärtungsstufe mit dem schwach sauren Kationenaustauscher befreit wird, wobei die Enthärtungsstufe aus einem schwach sauren Kationenaustauscher mit Carboxylfunktionsgruppen in Na⁺-Form oder aus einer Kombination dieses schwach sauren Kationenaustauschers mit einem stark sauren Kationenaustauscher mit Sulfonfunktionsgruppen in Na⁺-Form besteht, und daß die Enthärtungsstufe zuerst mit den sauren Abwässern und dann mit den alkalischen Abwässern regeneriert wird.