DE3808633A1 - Method for producing dissolved salts and acids by ion exchanger resins - Google Patents

Method for producing dissolved salts and acids by ion exchanger resins

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DE3808633A1
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Abstract

A method for producing dissolved salts and acids from other available products using ion exchanger resins is described. The method is carried out in two stages, with provision of the exchanger resin in columns. In the first stage, the resin is loaded with the cation, corresponding to the salt to be produced, by passing a solution of an appropriate salt through the resin. The charged resin is taken off from the column cyclically, the resin taken off being simultaneously replaced by regenerated resin which originates from the second stage of the method. Before transfer of the resin from the first stage to the second stage, the salt solution with which the resin is loaded is removed by draining and washing with water or by displacement with another solution. In the second method stage, the resin is regenerated by the same solution of a salt or an acid, the anion of which corresponds to the desired salt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gelösten Salzen und Säuren unter Verwendung von Ionenaustauscherharzen von kationischer Natur, mit denen Salz- und Säurelösungen einem Ionenaustauschvorgang unterworfen werden, so daß auf diese Weise Lösungen anderer Produkte erhalten werden.The invention relates to a method for producing dissolved Salts and acids using ion exchange resins of a cationic nature, with which salt and acid solutions Be subjected to ion exchange so that in this way Solutions of other products can be obtained.

Als Ionenaustauscherharze kommen erfindungsgemäß sulfonierte Copolymere von Styrol und Divinylbenzol von makroporöser Struktur in Frage, die als Feststoffe in Form von Kügelchen mit einem Durchmesser von etwa 0,6 mm vorliegen. Derartige Produkte stehen weltweit in Form von zahlreichen Handelsprodukten zur Verfügung.According to the invention, sulfonated ion exchange resins are used Copolymers of styrene and divinylbenzene with a macroporous structure in question as solids in the form of beads with a Diameter of about 0.6 mm. Such products are available available worldwide in the form of numerous commercial products.

Derartige Harze sind gegenüber osmotischen Veränderungen, die durch Kontakt mit Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen ent­ stehen, beständig und unterliegen dabei keinen physikalischen Veränderungen, die ihre Form verändern. Bei diesen Harzen ist ein Übergang von der Säureform in die Salzform und umgekehrt unter Erhalt ihrer Struktur beliebig oft möglich. Sie sind gegenüber oxidierenden oder reduzierenden Einflüssen von Lösungen weitgehend beständig.Such resins are resistant to osmotic changes by contact with solutions of different concentrations standing, stable and are not subject to any physical Changes that change their shape. With these resins is a transition from the acid form to the salt form and vice versa Preserve their structure as often as possible. You are opposite largely oxidizing or reducing influences of solutions resistant.

Bei derartigen kationischen Ionenaustauscherharzen handelt es sich um Sulfonsäuren, die sich wie starke Säuren verhalten. Bei Kontakt mit einer Salzlösung stellt sich ein Säure-Salz-Gleichge­ wicht gemäß folgender reversibler Reaktionsgleichung ein: Such cationic ion exchange resins are concerned are sulfonic acids that behave like strong acids. At Contact with a salt solution results in an acid-salt equilibrium important according to the following reversible reaction equation:  

RH + KA = RK + HA RH + KA = RK + HA

wobei
RH das Harz in der Säureform bedeutet,
RK das Harz in der Salzform bedeutet,
K das Kation des Salzes in Lösung bedeutet,
A das Anion des Salzes in Lösung bedeutet und
H ein Wasserstoffion oder ein vom Kation K unterschiedliches Kation bedeutet.
in which
RH means the resin in the acid form,
RK means the resin in the salt form
K means the cation of the salt in solution,
A means the anion of the salt in solution and
H is a hydrogen ion or a cation different from the cation K.

Beim Übergang eines Ionenaustauscherharzes in die Salzform spricht man von einer Beladung und bei Rückkehr in die Säureform von einer Regeneration.When an ion exchange resin changes to the salt form one speaks of a loading and when returning to the Acid form from regeneration.

Wenn ein Ionenaustauscherharz in der Säureform in Gestalt einer ausreichend hohen Säule in einem entsprechenden Behälter vor­ handen ist und wenn durch das immobile Harz von unten nach oben eine Salzlösung, z. B. eine Kaliumchloridlösung (KCl) langsam zirkuliert, finden zwischen dem Harz und der Lösung Ionenaus­ tauschvorgänge statt, die dazu führen, daß sich in jedem Punkt der Säule ein physikalisch-chemisches Gleichgewicht einstellt. Als Folge dieses Ionenaustauschvorgangs wird die Lösung um so saurer, je weiter sie sich im Harz fortbewegt, bis schließlich das Salz vollständig in die Säure übergeführt ist. Dabei wird das Harz mit dem entsprechenden Kation beladen. Auf diese Weise ergibt sich innerhalb der Säule in einer bestimmten Zone ein nach oben abnehmbarer Konzentrationsgradient des Salzes und ein nach oben ansteigender Konzentrationsgradient der Säure, wobei oberhalb dieser Zone nur Harz in der Säureform und die dem zugeführten Salz entsprechende Säure und unterhalb dieser Zone nur beladenes Harz und Salzlösung vorliegen.If an ion exchange resin is in the acid form in the form of a sufficiently high column in an appropriate container is and if through the immobile resin from bottom to top a saline solution, e.g. B. a potassium chloride solution (KCl) slowly circulates, ions find between the resin and the solution exchanges take place that lead to each point the column establishes a physical-chemical equilibrium. As a result of this ion exchange process, the solution becomes all the more acidic, the further it moves in the resin until finally the salt is completely converted into the acid. Doing so load the resin with the appropriate cation. In this way arises within the column in a certain zone removable concentration gradient of the salt and an increasing concentration gradient of the acid, above this zone only resin in the acid form and the supplied salt corresponding acid and below this zone only loaded resin and saline are available.

Die gebildete Ionenaustauschzone bewegt sich bei Zufuhr der Salzlösung von unten in der Säule nach oben, wobei an der Rück­ seite der Zone beladenes Harz in Gegenwart von Salzlösung zu­ rückbleibt und an der Vorderseite eine Lösung der dem Salz ent­ sprechenden Säure gebildet wird, die duch den oberen Teil ab­ gezogen wird.The ion exchange zone formed moves when the Saline solution from the bottom up in the column, taking the back side of the zone loaded resin in the presence of saline remains and on the front a solution of the salt ent  speaking acid is formed by the upper part is pulled.

Die Konzentration des dem zugeführten Salz entsprechenden An­ ions bleibt praktisch in der gesamten Säule konstant, wobei geringfügige Veränderungen durch unterschiedliche Solvatations­ grade des Harzes in Säure- und Salzmedien gegeben sein können.The concentration of the An corresponding to the salt added ions remains practically constant throughout the column, whereby minor changes due to different solvations grade of the resin in acid and salt media.

Die Höhe der Ionenaustauschzone in der Säule hängt von der Affinität des Harzes für das Kation des Salzes im Vergleich zu Wasserstoff-Ionen (Protonen) ab. Diese Affinität ist größer, wenn das Kation ein größeres Volumen und eine höhere Wertigkeit besitzt.The height of the ion exchange zone in the column depends on the Affinity of the resin for the cation of the salt in comparison to hydrogen ions (protons). This affinity is greater if the cation has a larger volume and a higher valency owns.

Wenn man die Zirkulationsrichtung der das Harz umspülenden Lö­ sungen umkehrt, indem man Säurelösung durch den oberen Teil der Säule einspeist und Salz am Boden entnimmt, so verschiebt sich die Ionenaustauschzone nach unten in der gleichen Rich­ tung wie die Lösung. Dabei wird das Harz in reversibler Form regeneriert. In diesem Fall ergibt sich eine unterschiedliche Ausdehnung der Ionenaustauschzone in Abhängigkeit von der un­ terschiedlichen Affinität des Harzes für die Kationen H⁺ und K⁺.If you look at the direction of circulation of the resin flowing around the resin reverses by passing acid solution through the top of the Feeds the column and removes salt from the floor, so moved the ion exchange zone down in the same direction tion like the solution. The resin is reversible regenerates. In this case there is a different one Extension of the ion exchange zone depending on the un different affinity of the resin for the cations H⁺ and K⁺.

Wird über ein regeneriertes Kationanaustauscherharz, das in Form einer Säule von ausreichender Höhe bereitgestellt ist, eine Salzlösung in aufsteigender Richtung und mit angemessener Geschwindigkeit gegeben, so ergeben sich in Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungen folgende Effekte:Is a regenerated cation exchange resin, which in A pillar of sufficient height is provided, a saline solution in the ascending direction and with adequate Given speed, so result in agreement with the above explanations the following effects:

  • - das Harz wird in der Säule in aufsteigender Richtung zu­ nehmend geladen;- The resin increases in ascending direction in the column taking loaded;
  • - die Ionenaustauschzone umfaßt ein definiertes Harzvolumen innerhalb der Säule, das von der Art der Kationen, die zwischen Harz und Lösung auszutauschen sind, abhängt; - The ion exchange zone comprises a defined volume of resin within the column, which depends on the type of cations that to be exchanged between resin and solution depends on;  
  • - die Ionenaustauschzone verschiebt sich innerhalb der Säule in der Bewegungsrichtung der Lösung;- The ion exchange zone shifts within the column in the direction of movement of the solution;
  • - oberhalb der Ionenaustauschzone bildet sich eine Lösung der dem zugeführten Salz entsprechenden Säure.- Above the ion exchange zone, a solution of acid corresponding to the salt supplied.

Die gebildete Säuremenge steht in einem stöchiometrischen Ver­ hältnis zu derjenigen des beladenen Harzes. Gegenwärtig zur Ver­ fügung stehende makroporöse Ionenaustauscherharze weisen eine Austauscherkapazität von etwa 2 Äquivalenten pro Liter auf.The amount of acid formed is in a stoichiometric Ver ratio to that of the loaded resin. Currently for ver Available macroporous ion exchange resins have one Exchange capacity of about 2 equivalents per liter.

Wenn man die Zirkulationsrichtung der Lösungen innerhalb der Säule umkehrt, indem man eine Säurelösung durch den oberen Teil der Säule einspeist und am unteren Teil eine Salzlösung entnimmt, so ergibt sich folgendes:If you look at the direction of circulation of the solutions inside the column reverses by passing an acid solution through the top of the Feeds the column and removes a salt solution from the lower part, the following results:

  • - die Ionenaustauschzone verschiebt sich zunehmend nach unten, wobei das Harz gleichzeitig regeneriert wird; und- the ion exchange zone is increasingly shifting downwards, the resin being regenerated at the same time; and
  • - es bildet sich eine Salzlösung, deren Menge im stöchiome­ trischen Verhältnis zum regenerierten Salz steht.- It forms a saline solution, the amount of which in the stoichiome relationship to the regenerated salt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von gelösten Salzen und Säuren bereitzustellen, bei dem ein Ionen­ austauschvorgang unter Verwendung von Ionenaustauscherharzen in getrennten Stufen durchgeführt werden soll.The object of the invention is to provide a method for producing provide dissolved salts and acids, in which an ion exchange process using ion exchange resins to be carried out in separate stages.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Konstruktion von Produktionsanlagen, die weitgehend automatisiert werden können. Es gestattet auch eine unabhängige Steuerung der beiden Stufen des Verfahrens. Es ist möglich, die Ionenaustauschprozesse bei Temperaturen nahe der atmosphärischen oder Umgebungstemperatur durchzuführen, wobei minimale Energiemengen benötigt werden. Das Verfahren kann auch bei wesentlich höheren Temperaturen be­ trieben werden mit der Einschränkung, daß unter den in jedem Fall herrschenden Bedingungen das Harz nicht geschädigt wird.The inventive method allows the construction of Production facilities that can be largely automated. It also allows independent control of the two levels of the procedure. It is possible to contribute to the ion exchange processes Temperatures close to atmospheric or ambient temperature to carry out, whereby minimal amounts of energy are required. The method can also be at much higher temperatures are driven with the restriction that among those in each In case of prevailing conditions the resin will not be damaged.

Die Verwendung makroporöser Ionenaustauscherharze auf der Basis von sulfonierten Copolymeren von Styrol und Divinylbenzol, die gegenüber osmotischen Stößen sehr widerstandsfähig sind, macht es möglich, mit konzentrierten Lösungen zu arbeiten, ohne die Struktur des Harzes zu ändern, mit dem Vorteil, daß man kristal­ line Produkte erhält. Diese Arten von Harzen sind gleichzeitig sehr widerstandsfähig gegen Abreiben oder Pulverisieren, so daß sie eine große Zahl von Arbeitszyklen aushalten und in dem Pro­ zeß verwendet werden können, ohne eine wesentliche Verschlech­ terung zu erleiden. Die kleinen Anteile von Abrieb oder Staub, die bei der Handhabung des Harzes unvermeidlich entstehen, werden normalerweise bei den Waschvorgängen abgetrennt.The use of macroporous ion exchange resins on the basis  of sulfonated copolymers of styrene and divinylbenzene, the are very resistant to osmotic shocks it is possible to work with concentrated solutions without the Change structure of the resin, with the advantage that one is crystalline line products. These types of resins are simultaneous very resistant to rubbing or pulverizing, so that they endure a large number of work cycles and in the pro zeß can be used without significant deterioration suffering. The small amount of abrasion or dust, which are inevitable when handling the resin, are usually separated during the washing process.

Beim vorzugsweise verwendeten Ionenaustauscherharz handelt es sich um ein kationisches Harz, das aus einem sulfonierten Copo­ lymeren von Styrol und Divinylbenzol besteht und in Form von Kügelchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,6 mm vorliegt. Daneben können in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Typen von Harzen, einschließlich anionischen Austauscher­ harzen, verwendet werden, vorausgesetzt sie sind fest, besitzen eine ähnliche Form und sind gegenüber den physikalisch-chemischen Bedingungen des Verfahrens beständig.The ion exchange resin that is preferably used is is a cationic resin made from a sulfonated copo lymeren of styrene and divinylbenzene and in the form of Beads with an average diameter of 0.6 mm is present. In addition, in the method according to the invention other types of resins, including anionic exchangers resins used if they are firm, possess a similar form and are compared to the physico-chemical Conditions of the procedure persistent.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Vorgänge des Beladens und der Regeneration des Harzes in zwei getrennten Stufen und in verschiedenen Säulen durchgeführt werden.The essence of the method according to the invention is that the processes of loading and regeneration of the resin in two separate stages and carried out in different columns will.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrie­ ben.Further details and advantages as well as exemplary embodiments the invention are described below with reference to the drawing ben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Bei­ spiels einer Anordnung von Vorrichtungen und Elementen zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 1 is a schematic representation of a first example of an arrangement of devices and elements for performing the method.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines zweiten ähn­ lichen Ausführungsbeispiels. Fig. 2 is a schematic representation of a second similar union embodiment.

In einer ersten Säule 10 (Fig. 1) wird das Harz mit einer Salz­ lösung beladen, wobei eine Lösung der Säure, die dem Salz ent­ spricht, gebildet wird.In a first column 10 ( FIG. 1) the resin is loaded with a salt solution, a solution of the acid corresponding to the salt being formed.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht die Säule 10 aus einem vertikal angeordneten, zylindrischen Behälter. Am oberen und unteren Ende sind jeweils Ventile zur Entnahme und zum Um­ füllen des Harzes angeordnet. In der Nähe des unteren Endes ist seitlich ein Rohr 11 zum Einspeisen der Salzlösung angeordnet, während in der Nähe des oberen Endes ein Rohr 12 zur Entnahme der beim Verfahren gebildeten Säurelösung (oder Salzlösung) vor­ gesehen ist. Beide Rohre sind im Innern jeweils mit Flüssigkeits­ verteilern verbunden, die einen gleichmäßigen Fluß der Lösungen, die durch das Harz zirkulieren, im Bereich des gesamten Säulen­ querschnitts gewährleisten. Die Verteiler sind so konstruiert, daß sie den Durchgang der Flüssigkeiten ermöglichen, jedoch das Harz zurückhalten. Sie sind so angeordnet, daß eine Bewegung des Harzes durch die Säule beim Umfüllen des Harzes möglich ist.As can be seen from the drawing, the column 10 consists of a vertically arranged, cylindrical container. At the upper and lower ends, valves for removing and filling the resin are arranged. A pipe 11 for feeding the saline solution is arranged laterally in the vicinity of the lower end, while a pipe 12 for removing the acid solution (or saline solution) formed in the process is seen in the vicinity of the upper end. Both tubes are connected inside with liquid distributors, which ensure a uniform flow of the solutions that circulate through the resin in the area of the entire column cross section. The manifolds are designed to allow liquids to pass through but retain the resin. They are arranged so that the resin can move through the column when the resin is transferred.

Die Abmessungen der Säule 10, d. h. Durchmesser und Höhe, können innerhalb weiter Grenzen je nach der beabsichtigten Produktions­ kapazität variieren.The dimensions of the column 10 , ie diameter and height, can vary within wide limits depending on the intended production capacity.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient die nachstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform, bei der die Stufe der Beladung des Harzes mit einer Kaliumchlorid­ lösung (KCl) als Salzlösung durchgeführt wird. Es wird eine Lösung von Kaliumchlorid (KCl) in einer Konzentration von 3 n bei Umgebungstemperatur (20°C) hergestellt. Feste oder gelöste Verunreinigungen, die das erfindungsgemäße Verfahren stören oder das Harz beeinträchtigen könnten, werden entfernt.Serves to explain the method according to the invention in more detail the preferred embodiment described below, at which is the step of loading the resin with a potassium chloride solution (KCl) is carried out as a saline solution. It will be one Solution of potassium chloride (KCl) in a concentration of 3 n manufactured at ambient temperature (20 ° C). Fixed or loosened Impurities that interfere with the method according to the invention or may affect the resin.

In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt man mit der Füllung der Beladungssäule 10 mit Ionenaustauscher­ harz, das in Säureform vorliegt und mit 3 n Salzsäurelösung (HCl) umspült ist. Dieses zur Beschickung verwendete Ionenaus­ tauscherharz befindet sich im Behälter 13. Nach dem Füllen der Säule 10 mit dem Harz und nach dem Schließen der zum Umfüllen des Harzes dienenden Ventile beginnt man mit der Einspeisung von 3 n Kaliumchloridlösung durch das untere Rohr 11 der Säule. Gleichzeitig wird Salzsäurelösung durch das obere Rohr 12 ent­ nommen.In the first stage of the process according to the invention, the loading column 10 is filled with ion exchanger resin, which is in acid form and is washed with 3N hydrochloric acid solution (HCl). This ion exchange resin used for charging is located in the container 13 . After filling the column 10 with the resin and after closing the valves serving to transfer the resin, 3 N potassium chloride solution is started to be fed through the lower tube 11 of the column. At the same time, hydrochloric acid solution is removed through the upper tube 12 .

Die Zufuhrmenge der Salzlösung wird in Entsprechung zu einem pro Zeiteinheit in der Säule befindlichen Harzvolumen einge­ stellt, wenn mit 3 n Kaliumchloridlösung gearbeitet wird. Die Menge der Salzlösung wird so festgelegt, daß sich eine kurze und gut differenzierte Ionenaustauschzone innerhalb der Säule ergibt, wobei oberhalb dieser Zone nur Harz in der Säureform, d. h. RH, und die Lösung der dem zugeführten Salz entsprechenden Säure gleichzeitig vorliegen, während unterhalb dieser Zone nur Harz in beladener Form, d. h. RK, und die Lösung des zugeführten Salzes gleichzeitig vorhanden sind. Dieser Zustand variiert unter anderem in Abhängigkeit von der Salzkonzentration, der physikalisch-chemischen Affinität des Salzkations (K⁺) zum Harz, der Art des zu substituierenden Kations (H⁺) und der Korngrößenver­ teilungskurve des Harzes.The supply amount of the saline solution becomes equivalent to one resin volume in the column per unit of time poses when working with 3N potassium chloride solution. The The amount of saline is determined so that there is a short and well differentiated ion exchange zone within the column gives, above this zone only resin in the acid form, d. H. RH, and the solution corresponding to the salt added Acid are present simultaneously, while below this zone only Loaded resin, i.e. H. RK, and the solution of the fed Salt are present at the same time. This state varies inter alia depending on the salt concentration, the physico-chemical affinity of the salt cation (K⁺) to the resin, the type of cation to be substituted (H⁺) and the grain size ver division curve of the resin.

Während der Einspeisung der Salzlösung verschiebt sich die Ionenaustauschzone vom Säulenboden aus nach oben, wobei eine Menge an Salzsäurelösung gebildet wird, die der Menge des be­ ladenen Harzes entspricht. Wenn die Ionenaustauschzone in die Nähe des oberen Rohres 12 gelangt, durch das die Salzsäurelö­ sung abgezogen wird, stellt man die Salzzufuhr ab. Auf diese Weise wird das gesamte in der Säule unterhalb der Ionenaustausch­ zone befindliche Harz in die beladene Form, d. h. RK, übergeführt.During the feeding of the saline solution, the ion exchange zone moves upward from the bottom of the column, whereby an amount of hydrochloric acid solution is formed which corresponds to the amount of the loaded resin. When the ion exchange zone comes close to the upper tube 12 through which the hydrochloric acid solution is drawn off, the salt supply is switched off. In this way, all of the resin in the column below the ion exchange zone is converted into the loaded form, ie RK.

Nach der Beladung des in der Säule 10 enthaltenen Harzes, d. h. nach der Bildung von RK, werden die Einlaß- und Auslaßventile für die Lösungen geschlossen und die Zirkulation des einem Zyklus entsprechenden Volumens des regenerierten Harzes durch die Säule vorgenommen. Dieses Volumen des regenerierten Harzes befindet sich im Behälter 13, der oberhalb der Säule 10 ange­ ordnet ist und mit dieser über ein Ventil verbunden ist. Das Harz ist von der aus dem Verfahren stammenden Säurelösung um­ spült, die durch das Rohr 17 eintritt. Durch das Ventil am Bo­ den der Säule tritt beladenes Harz in der Form RK aus.After loading the resin contained in column 10 , ie after the formation of RK, the inlet and outlet valves for the solutions are closed and the volume of the regenerated resin corresponding to one cycle is circulated through the column. This volume of the regenerated resin is in the container 13 , which is arranged above the column 10 and is connected to this via a valve. The resin is flushed from the acid solution from the process, which enters through the tube 17 . Loaded resin in the form of RK emerges through the valve on the bottom of the column.

Bei diesem Vorgang sinkt die Ionenaustauschzone, die sich ur­ sprünglich in der Nähe des oberen Rohres 12 der Säule befand, während der Harzzirkulation nach unten, bis sie an eine Stelle oberhalb und in der Nähe des unteren Rohres 11 gelangt. Zu die­ sem Zeitpunkt wird die Harzzirkulation durch die Säule beendet, indem die entsprechenden Ventile geschlossen werden. Das zir­ kulierende Harzvolumen wird in jedem Zyklus konstant gehalten, um den Vorgang zu erleichtern.In this process, the ion exchange zone, which was originally in the vicinity of the upper tube 12 of the column, sinks during the resin circulation until it reaches a position above and near the lower tube 11 . At this time the resin circulation through the column is stopped by closing the corresponding valves. The circulating resin volume is kept constant in each cycle to facilitate the process.

Anschließend werden erneut die Ein- und Auslaßventile für die Lösungen geöffnet und Salzlösung wird eingespeist, bis die Ionenaustauschzone in die Nähe des oberen Rohres 12 der Säule gelangt.Then the inlet and outlet valves for the solutions are opened again and saline solution is fed in until the ion exchange zone comes close to the upper tube 12 of the column.

Auf diese Weise wird bei der ersten Stufe des Verfahrens und bei der Wiederholung der Zyklen das in die saure Form, d. h. RH regenerierte Harz in beladenes Harz in der Salzform, d. h. RK, übergeführt, wobei die eingespeiste Salzlösung in die ent­ sprechende Säurelösung übergeführt wird.This way, at the first stage of the process and when repeating the cycles that into the acidic form, d. H. RH regenerated resin in loaded resin in the salt form, d. H. RK, transferred, the fed saline solution into the ent speaking acid solution is transferred.

Die Gesamtmenge des in Form der Lösung bei jedem Zyklus einge­ speisten Salzes entspricht der Menge, die erforderlich ist, um die zirkulierende Harzmenge zu beladen plus der Salzmenge, die bei jedem Zyklus die Säule zusammen mit dem Harz verläßt. Die bei jedem Zyklus in Form einer Lösung gebildete oder bewegte Säure entspricht stöchiometrisch der beladenen Harzmenge plus die Säuremenge, die bei jedem Zyklus zur Umspülung des Harzes zugeführt wird.The total amount of the solution in the form of each cycle salt fed corresponds to the amount required to load the circulating amount of resin plus the amount of salt that leaves the column with the resin at each cycle. The formed or moved in the form of a solution in each cycle Acid corresponds stoichiometrically to the amount of resin loaded plus the amount of acid used in each cycle to wash the resin is fed.

Um zu gewährleisten, daß die Ionenaustauschzone sich bei jedem Zyklus in der Säule innerhalb der festgelegten Grenzen bewegt, so daß gesichert ist, daß aus der Säule nur Säurelösung ohne Verunreinigungen mit Salz und beladenes Harz RK, ohne Verun­ reinigung mit regeneriertem Harz RH, austreten, werden Ionende­ tektoren in der Nähe dieser Grenzen angebracht. Die Signale dieser Detektoren werden dazu verwendet, die Menge der bei jedem Zyklus zugeführten Salzlösung einzustellen.To ensure that the ion exchange zone at each Cycle in the column moves within the defined limits,  so that it is ensured that only acid solution without Contamination with salt and loaded resin RK, without contamination cleaning with regenerated resin RH, leak, ion end tectors placed near these limits. The signals These detectors are used to measure the amount of each Adjust the cycle of saline solution.

Die erste Phase des Verfahrens kann nicht nur dazu dienen, ein Salz in die entsprechende Säure überzuführen, sondern auch dazu, ein Salz in ein anderes Salz mit dem gleichen Anion umzuwandeln. Im letztgenannten Fall muß das bei jedem Zyklus in die Säule 10 eingespeiste Harz mit dem Kation beladen sein, das dem Salz ent­ spricht, das man erhalten möchte. Handelt es sich um mit Natri­ um beladenes Harz, d. h. RNa, und wird in die Säule Kaliumchlorid (KCl), eingespeist, so erhält man eine Lösung von Natriumchlorid NaCl und mit Kalium beladenes Harz RK. In diesem Fall werden die Konzentrationsgrenzen der beteiligten Lösungen durch die Lös­ lichkeit des weniger löslichen Salzes festgelegt.The first phase of the process can serve not only to convert a salt to the corresponding acid, but also to convert a salt to another salt with the same anion. In the latter case, the resin fed into the column 10 at each cycle must be loaded with the cation corresponding to the salt that is desired to be obtained. If the resin is loaded with sodium, ie RNa, and if potassium chloride (KCl) is fed into the column, a solution of sodium chloride NaCl and potassium-loaded resin RK are obtained. In this case, the concentration limits of the solutions involved are determined by the solubility of the less soluble salt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zirkulieren das Harz und die Lösung immer im Gegenstrom. Beim vorliegenden Beispiel zirku­ lieren innerhalb der Säule 10 das Harz nach unten und die Lö­ sungen nach oben, wobei diese Zirkulationsrichtung jedoch umge­ dreht werden kann. Als Kriterium zur Festlegung der Zirkula­ tionsrichtung dient dabei vorzugsweise, daß die weniger dichte Lösung sich im oberen Teil der Säule befindet, um Störungen der Ionenaustauschzone aufgrund von Dichteunterschieden zu ver­ meiden.In the process according to the invention, the resin and the solution always circulate in countercurrent. In the present example, the resin circulates within the column 10 downward and the solutions upward, but this direction of circulation can be reversed. The criterion for determining the direction of circulation is preferably that the less dense solution is located in the upper part of the column in order to avoid disturbances in the ion exchange zone due to differences in density.

Das beladene Harz in der Form RK, das bei jedem Zyklus aus der Säule 10 austritt, ist mit der zum Beladen verwendeten Salzlö­ sung umspült. Vor der Überführung dieses Harzes in eine zweite Säule 20 zur Durchführung der zweiten Stufe des Verfahrens ist es erforderlich, vom Harz das Anion dieses Salzes zu entfernen, um Salzverunreinigungen in den erhaltenen Produkten zu vermeiden. Hierzu wird gemäß Fig. 1 das von der Salzlösung begleitete Harz das aus der Säule 10 abgezogen wird, in einen Behälter 14, der die Form einer senkrechten Säule aufweist, übergeführt. Dieser Behälter 14 ist mit einem doppelten Boden in Form eines Gitters ausgestattet, der das Harz zurückhält und flüssige Materialien passieren läßt. Zunächst läßt man die Salzlösung, die durch ein Rohr 15 zurückgeführt wird, ablaufen und wäscht dann das Harz mit Wasser, das durch ein Rohr 16 eintritt, um das Salz zu be­ seitigen. Die erhaltene verdünnte Salzlösung, die durch das Rohr 15 abgeht, wird zur Auflösung von zusätzlichem Salz ver­ wendet und nach entsprechender Einstellung der Konzentration im Verfahren wiederverwendet.The loaded resin in the form RK, which emerges from the column 10 in each cycle, is washed with the salt solution used for loading. Before transferring this resin to a second column 20 to carry out the second stage of the process, it is necessary to remove the anion of this salt from the resin in order to avoid salt contamination in the products obtained. For this purpose, as shown in FIG 1. The cover of the salt solution, the resin is withdrawn from the column 10, transferred to a container 14 having the form of a vertical column. This container 14 is equipped with a double bottom in the form of a grid which retains the resin and allows liquid materials to pass through. First, the brine that is returned through a pipe 15 is drained, and then the resin is washed with water that enters through a pipe 16 to remove the salt. The diluted salt solution obtained, which goes out through the pipe 15 , is used to dissolve additional salt and is reused in the process after appropriate adjustment of the concentration.

Das gewaschene und abgetropfte Harz im Behälter 14 steht für die Verwendung in der zweiten Stufe des Verfahrens zur Verfügung. Hierzu wird es in einen Behälter 23 in die Lösung des in der Säule 20 erhaltenen Salzes gebracht, welche Salzlösung durch ein Rohr 27 eintritt.The washed and drained resin in container 14 is available for use in the second stage of the process. For this purpose, it is placed in a container 23 in the solution of the salt obtained in the column 20 , which salt solution enters through a tube 27 .

Die zweite Stufe des Verfahrens besteht in einem Ionenaustausch zwischen dem in der ersten Verfahrensstufe beladenen Harz und einer Säure oder einem Salz in Lösung, wobei sich das Anion und das Kation von den in der ersten Verfahrensstufe verwendeten Ionen unterscheiden. Der Ionenaustausch wird in der Säule 20, die ähnlich wie die Säule 10 konstruiert ist, durchgeführt.The second stage of the process is an ion exchange between the resin loaded in the first process stage and an acid or a salt in solution, the anion and the cation being different from the ions used in the first process stage. The ion exchange is carried out in column 20 , which is constructed similarly to column 10 .

Der Mechanismus dieser Verfahrensstufe ist ähnlich wie der der ersten Stufe, jedoch umgekehrt. Das jedem Zyklus entsprechende Harzvolumen, das aus der ersten Stufe kommt, wird in die Säule 20 zusammen mit der umspülenden Salzlösung, die in dieser Säule erhalten wird, eingespeist. Gleichzeitig mit der Einspeisung des beladenen Harzes in der Form RK durch den unteren Teil der Säule wird das gleiche Volumen an regeneriertem Harz durch den oberen Teil der Säule abgezogen. In jedem Zyklus verschiebt sich die sich ergebende Ionenaustauschzone vom unteren Teil der Säule zum oberen Teil. The mechanism of this stage of the process is similar to that of the first stage, but vice versa. The resin volume corresponding to each cycle, which comes from the first stage, is fed into the column 20 together with the rinsing saline solution obtained in this column. Simultaneously with the loading of the loaded resin in the form RK through the lower part of the column, the same volume of regenerated resin is drawn off through the upper part of the column. In each cycle, the resulting ion exchange zone shifts from the bottom of the column to the top.

Während sich die Ionenaustauschzone im oberen Teil der Säule 20 befindet und die Ventile zum Umfüllen des Harzes geschlossen sind, wird durch das obere Rohr 21 der Säule Säurelösung einge­ speist. Gleichzeitig wird die entsprechende Salzlösung durch das untere Rohr 22 abgezogen. Auf diese Weise wird die Ionen­ austauschzone im Vergleich zur Stellung vor der Einführung des Harzes nach unten verschoben, und es wird eine Salzmenge ge­ bildet, die dem Volumen des regenerierten Harzes äquivalent ist.While the ion exchange zone is in the upper part of the column 20 and the valves for decanting the resin are closed, acid solution is fed through the upper tube 21 of the column. At the same time, the corresponding salt solution is drawn off through the lower tube 22 . In this way, the ion exchange zone is shifted downward from the position before the introduction of the resin, and an amount of salt is formed which is equivalent to the volume of the regenerated resin.

Die molare Konzentration der eingespeisten Säure entspricht in etwa der Konzentration der erhaltenen Salzlösung. Diese Kon­ zentration ist durch die Sättigungskonzentration der stärker unlöslichen Verbindung bei der Betriebstemperatur begrenzt.The molar concentration of the acid fed in corresponds to about the concentration of the saline solution obtained. This con concentration is stronger due to the saturation concentration limited insoluble connection at the operating temperature.

Verwendet man zur Regeneration des Harzes eine Lösung eines Salzes, so verläuft der Austauschmechanismus in ähnlicher Weise, wobei man anstelle von Harz in der Säureform, d. h. RH, Harz in Form des entsprechenden Salzes erhält.If a solution of a is used to regenerate the resin Salt, the exchange mechanism is similar Way, instead of resin in the acid form, i.e. H. RH, Resin in the form of the corresponding salt.

Die Zirkulation des Harzes und die Zirkulation der Lösungen können in jedem Zyklus in den beiden Stufen des Verfahrens synchronisiert werden.The circulation of the resin and the circulation of the solutions can in each cycle in the two stages of the process be synchronized.

Das die Säule 20 in jedem Zyklus verlassende regenerierte Harz ist von der zur Regeneration des Harzes verwendeten Lösung der Säure oder des Salzes umspült. Vor dem Transport des Harzes in die erste Säule 10 zur Durchführung der ersten Stufe des Verfahrens und zum Schließen des Harzkreislaufes ist es notwen­ dig, in zweckmäßiger Weise die das Harz umspülende Lösung ab­ zutrennen. Hierzu wird das in der Lösung mitgeführte Harz in den säulenförmigen Behälter 24, der ähnlich konstruiert ist wie der vorstehend beschriebene Behälter 14, transportiert. Anschließend wird die Lösung entfernt und durch das Rohr 25 zurückgeleitet, und das Harz wird mit Wasser gewaschen, das durch das Rohr 16 eintritt, um in zweckmäßiger Weise das An­ ion der Lösung zu entfernen. The regenerated resin leaving column 20 in each cycle is washed by the acid or salt solution used to regenerate the resin. Before the resin is transported into the first column 10 to carry out the first stage of the process and to close the resin cycle, it is necessary to appropriately separate the solution washing around the resin. For this purpose, the resin carried in the solution is transported into the column-shaped container 24 , which is constructed similarly to the container 14 described above. The solution is then removed and returned through tube 25 and the resin is washed with water entering through tube 16 to conveniently remove the ion from the solution.

Das gewaschene und abgetropfte Harz wird mit der in der Säule 10 erhaltenen Lösung der Säure (oder des Salzes), die durch die Leitung 17 eintritt, in den Behälter 13 transportiert, wonach es wieder für die erste Verfahrensstufe verfügbar ist.The washed and drained resin is transported into the container 13 with the solution of the acid (or salt) obtained in the column 10 , which enters through the line 17 , after which it is available again for the first process stage.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Salzlösung vom Harz durch Verdrängung mit der Lösung des in der zweiten Stufe des Verfahrens erhaltenen anderen Salzes abzutrennen. Die letztge­ nannte Alternative wird durch Fig. 2 erläutert.Another possibility is to separate the salt solution from the resin by displacement with the solution of the other salt obtained in the second stage of the process. The latter alternative is explained by Fig. 2.

Dabei wird das beladene Harz RK, das bei jedem Zyklus aus der ersten Säule 100 abgezogen wird, in einen säulenförmigen Be­ hälter 130 übergeführt, der ähnliche Konstruktionsmerkmale wie die Säule 100 aufweist. Anschließend wird durch das untere Rohr 140 in den Behälter 130 ein Volumen der in einer zweiten Säule 200 bei der zweiten Stufe des Verfahrens erhaltenen Salzlösung eingespeist, das dem eingespeisten Volumen der aus der Säule 100 stammenden Salzlösung zusammen mit dem Harz entspricht. Gleichzeitig wird durch das obere Rohr 150 der Säule 130 das entsprechende Volumen der Salzlösung, das mit dem Harz in die Säule eingetreten ist, abgezogen.The loaded resin RK, which is withdrawn from the first column 100 in each cycle, is transferred into a column-shaped container 130 , which has similar design features as the column 100 . Then, through the lower pipe 140, a volume of the saline solution obtained in a second column 200 in the second stage of the process is fed into the container 130 , which corresponds to the fed-in volume of the saline solution originating from the column 100 together with the resin. At the same time, the corresponding volume of the saline solution that has entered the column with the resin is drawn off through the upper tube 150 of the column 130 .

Zwischen den Lösungen der Salze in dem Behälter 130 stellt sich eine Zone eines Salzgemisches ein, in der die beiden Anionen um­ gekehrte Konzentrationsgradienten bilden. Oberhalb dieser Zone liegt nur das Harz und die zusammen mit dem Harz in die Säule eintretende Lösung vor. In dieser Phase unterliegt das Harz keinen Veränderungen.A zone of a salt mixture is formed between the solutions of the salts in the container 130 , in which the two anions form around inverted concentration gradients. Above this zone is only the resin and the solution entering the column together with the resin. The resin does not change during this phase.

Diese Zone des Salzgemisches bewegt sich bei jedem Zyklus inner­ halb festgelegter Grenzen von einem Ende der Säule 130 zum an­ deren, so daß nie der Fall eintritt, daß mit den extrahierten Materialien das Salzgemisch abgezogen wird. Bei Beginn der Harz­ umfüllung muß sich die Zone des Salzgemisches im oberen Teil der Säule 130 befinden, die immer voll mit Harz gehalten wird, das mit Salzlösungen umspült ist. In der Phase des Zirkulationszyklus tritt das die Säule 130 verlassende Harz nach Passieren eines Ventils in die Säule 200 ein.This zone of the salt mixture moves from one end of the column 130 to the other at each cycle within semi-defined limits so that there is never a case in which the salt mixture is withdrawn with the extracted materials. At the beginning of the resin transfer, the zone of the salt mixture must be in the upper part of the column 130 , which is always kept full of resin, which is washed with salt solutions. In the phase of the circulation cycle, the resin exiting column 130 enters column 200 after passing a valve.

In der zweiten Stufe des Verfahrens kann die Lösung vom Harz durch Verdrängen mit einer anderen Lösung abgetrennt werden. Dieser Vorgang wird im Behälter 230 durchgeführt, dessen Konstruk­ tion und Funktionsweise ähnlich wie beim vorstehend beschriebenen Behälter 130 ist. In jedem Zyklus wird das aus der Säule 200 ab­ gezogene Harz durch den unteren Teil in den Behälter 230 einge­ speist, wobei gleichzeitig ein gleich großes Volumen durch den oberen Teil abgezogen wird. Die Verdrängung der in den Behälter zusammen mit dem Harz eingeführten Lösung wird durchgeführt, in­ dem man in jedem Zyklus durch das obere Rohr 250 und im Gegen­ strom zum Harz eine Menge einspeist, die der Menge der in der Säule 100 der ersten Verfahrensstufe gebildeten Lösung der Säure oder des Salzes äquivalent ist. Der Verdrängungsmechanismus der Lösung ist ähnlich wie der im Behälter 130 stattfindende Mecha­ nismus.In the second stage of the process, the solution can be separated from the resin by displacement with another solution. This process is carried out in the container 230 , the construction and operation of which is similar to the container 130 described above. In each cycle, the resin withdrawn from the column 200 is fed into the container 230 through the lower part, with an equal volume being withdrawn through the upper part at the same time. The displacement of the solution introduced into the container together with the resin is carried out by injecting an amount equal to the amount of the solution formed in the column 100 of the first process step through the upper tube 250 and countercurrent to the resin in each cycle Acid or salt is equivalent. The displacement mechanism of the solution is similar to the mechanism taking place in container 130 .

Das den Behälter 230 verlassende Harz wird in jedem Zyklus in einem Behälter 300 aufgefangen, von wo es zu einem Behälter 310 zur Einspeisung in die Säule 100 transportiert wird. Bei dieser Verfahrensweise ist die einem jeden Zyklus entsprechende Bewe­ gung des Harzes in sämtlichen Ausrüstungsteilen synchronisiert, wobei das Harz ausgehend vom Behälter 310 gemessen und in Bewe­ gung gesetzt wird.The resin leaving container 230 is collected in a container 300 in each cycle, from where it is transported to a container 310 for feeding into column 100 . In this procedure, the movement of the resin corresponding to each cycle is synchronized in all pieces of equipment, the resin being measured from the container 310 and set in motion.

In Fig. 2 sind die Bezugsziffern für diejenigen Elemente (Rohre, Ventile usw.) weggelassen, deren Funktion aus der Beschreibung, aus der Ähnlichkeit zwischen den Ausführungsbeispielen und den einzelnen Stufen und aus den angegebenen Pfeilen ersichtlich ist.In Fig. 2, the reference numerals for those elements (pipes, valves, etc.) are omitted, the function of which can be seen from the description, from the similarity between the exemplary embodiments and the individual stages and from the arrows indicated.

Beispiel 1example 1

Bei einer Produktionseinheit zur Herstellung von Kaliumnitrat (KNO3) und Salzsäure (HCl) aus Kaliumchlorid (KCl) und Salpeter­ säure (HNO3) mit einer ungefähren Kaliumnitrat-Kapazität von 5000 Tonnen pro Jahr sind folgende Grundmerkmale verwirklicht:The following basic features are realized in a production unit for the production of potassium nitrate (KNO 3 ) and hydrochloric acid (HCl) from potassium chloride (KCl) and nitric acid (HNO 3 ) with an approximate potassium nitrate capacity of 5000 tons per year:

  • - Abmessungen der Säulen: Durchmesser 1,2 m, Höhe 5 m;- dimensions of the columns: diameter 1.2 m, height 5 m;
  • - Volumen des in jedem Zyklus bewegten Harzes: 1 m3,- volume of resin moved in each cycle: 1 m 3 ,
  • - Anzahl der Zyklen pro Stunde: 3;- Number of cycles per hour: 3;
  • - ungefähre Menge des Ionenaustauscherharzes im Kreislauf: 15 m3.- approximate amount of ion exchange resin in the circuit: 15 m 3 .

In der ersten Stufe des Verfahrens wird das Harz unter Verwen­ dung einer 3 n Kaliumchloridlösung (KCl) mit Kaliumionen unter Bildung von RK beladen. Man erhält gleichzeitig eine Salzsäure­ lösung mit einer Konzentration von 2,8 n. In der zweiten Stufe des Verfahrens wird das Harz in die Säureformen RH unter Verwen­ dung einer 3 n Salpetersäurelösung regeneriert. Gleichzeitig erhält man Kaliumnitrat (KNO3) in Form einer Lösung mit einer Konzentration von etwa 3 n.In the first stage of the process, the resin is loaded with potassium ions using a 3N potassium chloride solution (KCl) to form RK. A hydrochloric acid solution is simultaneously obtained with a concentration of 2.8 n. In the second stage of the process, the resin is regenerated into the acid forms RH using a 3 n nitric acid solution. At the same time, potassium nitrate (KNO 3 ) is obtained in the form of a solution with a concentration of about 3 n.

Beispiel 2Example 2

In der gleichen Produktionseinheit läßt sich Kaliumnitrat (KNO3) in Lösung unter Verwendung von Natriumnitrat (NaNO3) als Aus­ gangsmaterial herstellen. Hierzu wird das Harz in der zweiten Stufe mit 3 n Natriumnitratlösung (NaNO3) regeneriert. In der ersten Stufe erhält man bei Beladung des Harzes mit einer 3 n Kaliumchloridlösung (KCl) gleichzeitig eine 3 n Natriumchlorid­ lösung (NaCl).In the same production unit, potassium nitrate (KNO 3 ) can be produced in solution using sodium nitrate (NaNO 3 ) as the starting material. For this purpose, the resin is regenerated in the second stage with 3N sodium nitrate solution (NaNO 3 ). In the first stage, when the resin is loaded with a 3N potassium chloride solution (KCl), a 3N sodium chloride solution (NaCl) is obtained at the same time.

Beispiel 3Example 3

In der gleichen Produktionseinheit läßt sich auch Monokalium­ phosphat in Lösung unter Verwendung einer Lösung von Monocal­ ciumphosphat herstellen. Hierzu wird das Harz in der ersten Stufe mit einer 3 n Kaliumchloridlösung (KCl) beladen, wobei man gleichzeitig eine Calciumchloridlösung (CaCl2) erhält. In der zweiten Stufe des Verfahrens wird das Harz mit Monocalcium­ phosphatlösung regeneriert. Man erhält eine Monokaliumphosphat­ lösung (KH2PO4). In the same production unit, monopotassium phosphate in solution can also be produced using a solution of monocalcium phosphate. For this purpose, the resin is loaded with a 3N potassium chloride solution (KCl) in the first stage, a calcium chloride solution (CaCl 2 ) being obtained at the same time. In the second stage of the process, the resin is regenerated with monocalcium phosphate solution. A monopotassium phosphate solution (KH 2 PO 4 ) is obtained.

Beispiel 4Example 4

In der gleichen Produktionseinheit läßt sich auch eine Phosphor­ säurelösung unter Verwendung einer Monocalciumphosphatlösung als Ausgangsprodukt herstellen. Hierzu wird das Harz in der ersten Stufe mit einer Monocalciumphosphatlösung (Ca(H2PO4)2) beladen. Gleichzeitig erhält man eine Phosphorsäurelösung (H3PO4). In der zweiten Stufe wird das Harz mit einer Salzsäurelösung (HCl) re­ generiert.In the same production unit, a phosphoric acid solution can also be produced using a monocalcium phosphate solution as the starting product. For this purpose, the resin is loaded with a monocalcium phosphate solution (Ca (H 2 PO 4 ) 2) in the first stage. At the same time, a phosphoric acid solution (H 3 PO 4 ) is obtained. In the second stage, the resin is re-generated with a hydrochloric acid solution (HCl).

Diese Beispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und zeigen, daß zahllose Kombinationen zur Herstellung von indu­ striell und wirtschaftlich wertvollen, löslichen Salzen und Säuren möglich sind, wobei man von anderen zur Verfügung stehen­ den Salzen und Säuren ausgeht.These examples serve only to illustrate the invention and show that countless combinations for the production of indu strategically and economically valuable, soluble salts and Acids are possible, being available from others runs out of salts and acids.

Das Verfahren erlaubt die Konstruktion von Produktionseinheiten, die zu einem hohen Grad automatisiert werden können. Außerdem ist eine unabhängige Steuerung der beiden Verfahrensstufen mög­ lich.The process allows the construction of production units, that can be automated to a high degree. Furthermore independent control of the two process stages is possible Lich.

Das Verfahren ermöglicht die Durchführung von Ionenaustauschvor­ gängen bei Temperaturen in der Nähe von Umgebungstemperatur bei minimalem Energiebedarf. Man kann auch bei wesentlich höheren Temperaturen arbeiten, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß das Harz durch die jeweiligen Bedingungen nicht geschädigt wird.The method enables ion exchange to be carried out occur at temperatures near ambient temperature minimal energy consumption. One can also at much higher ones Temperatures work, it is only important to ensure that the resin is not damaged by the respective conditions.

Die Verwendung von makroporösen Ionenaustauscherharzen auf der Basis von sulfonierten Copolymeren aus Styrol und Divinylbenzol, die gegenüber dem osmotischen Schock weitgehend beständig sind, ermöglicht ein Arbeiten mit konzentrierten Lösungen, ohne daß die Harzstruktur verändert wird. Dies bietet den Vorteil, daß kristalline Produkte erhalten werden können. Derartige Harze sind auch sehr widerstandsfähig gegen Abrieb, so daß sie eine hohe Anzahl an Zyklen überstehen können und im Verfahren ge­ handhabt werden können, ohne daß sie in erheblichem Maße beein­ trächtigt werden. Der geringe Feinanteil, der unvermeidlicher­ weise bei der Handhabung des Harzes gebildet wird, wird nor­ malerweise bei den Waschvorgängen abgetrennt.The use of macroporous ion exchange resins on the Based on sulfonated copolymers of styrene and divinylbenzene, which are largely resistant to osmotic shock, enables working with concentrated solutions without the resin structure is changed. This has the advantage that crystalline products can be obtained. Such resins are also very resistant to abrasion, making them one can survive a high number of cycles and ge can be handled without affecting them to any significant extent to be pregnant. The low fines content, the inevitable is formed when handling the resin, nor sometimes separated during the washing processes.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von gelösten Salzen und Säuren aus anderen, zur Verfügung stehenden Salzen und Säuren, durch Ionenaustausch unter Verwendung von Ionenaustauscherharzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Beladen und das Regenerieren des Harzes in getrennten Behältern in Form von Säulen durchge­ führt wird.1. A process for the preparation of dissolved salts and acids from other available salts and acids, by ion exchange using ion exchange resins, characterized in that the loading and the regeneration of the resin is carried out in separate containers in the form of columns. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die erste Stufe darin besteht, daß man das Ionenaus­ tauscherharz mit dem Kation belädt, das dem in der zweiten Säule gewünschten Salz entspricht, daß man durch das Harz eine Lösung eines Salzes zirkulieren läßt, dessen Anion demjenigen des Salzes entspricht, das man zu erhalten wünscht, und
  • - daß die zweite Stufe darin besteht, daß man in der zweiten Säule das in der ersten Stufe beladene Harz regeneriert, daß man durch das Harz eine Lösung eines Salzes oder einer Säure zirkulieren läßt, dessen bzw. deren Anion demjenigen des gewünschten Salzes oder der gewünschten Säure ent­ spricht, und dessen bzw. deren Kation demjenigen des Salzes entspricht, das in der ersten Säule gewünscht ist.
2. The method according to claim 1, characterized in that
  • - That the first stage consists in loading the ion exchange resin with the cation corresponding to the salt desired in the second column, in that a solution of a salt is circulated through the resin, the anion of which corresponds to that of the salt which is added wishes to get and
  • - That the second stage consists in that the resin loaded in the first stage is regenerated in the second column, that a resin or an acid solution is circulated through the resin, the anion of which or that of the desired salt or the desired Acid speaks, and its or its cation corresponds to that of the salt that is desired in the first column.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen, die man durch die beiden Säulen zirkulieren läßt, um das Harz zu beladen oder zu regenerieren, jeweils durch ein Ende einer Säule und in ausreichender Menge zugeführt werden, um die Ionenaustauschzone bis zu einem Bereich am anderen Ende der Säule zu verschieben, jedoch ohne die Säule zu verlassen.3. The method according to claim 1, characterized in that the Solutions that are circulated through the two pillars to load or regenerate the resin, each by one end of a column and fed in sufficient quantity be to the ion exchange zone to an area at to move the other end of the column, but without the Leave pillar. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das in der ersten Säule mit dem ent­ sprechenden Kation beladene Harz extrahiert und zur Regene­ ration in die zweite Säule überführt, und daß man das in der zweiten Säule regenerierte Harz zur erneuten Beladung in die erste Säule überführt, so daß das Harz in einem ge­ schlossenen Kreislauf gehalten und zyklisch bewegt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that one in the first column with the ent speaking cation-extracted resin and extracted to rain ration to the second pillar, and that the the second column regenerated resin for reloading transferred to the first column so that the resin in a ge closed cycle and is cyclically moved. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Überführung des Harzes von einer Säule in die andere die das Harz umspülende Lösung in einem Behälter durch Waschen mit Wasser oder durch Ver­ drängen mit der Lösung der entsprechenden Säule, auf die die Übertragung vorgenommen wird, entfernt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that prior to the transfer of the resin from one column into the other the solution washing around the resin in a container by washing with water or by Ver push with the solution of the corresponding column to which the transfer is made away. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen des aus jeder Säule in jedem Zyklus abgezogenen Harzes äquivalent sind, und daß der Be­ trag so gewählt ist, wie er nötig ist, um die Ionenaus­ tauschzone von einem Ende zum anderen Ende der Säule zu verschieben, jedoch ohne die Säule zu verlassen.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the amounts of each column in each Cycle withdrawn resin are equivalent, and that the Be is chosen as it is necessary to discharge the ions exchange zone from one end to the other end of the column move, but without leaving the column. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der beiden Säulen, entsprechend den beiden Stufen des Verfahrens, das Ionenaustauscherharz und die Lösungen der Produkte (Salze und Säuren), die an dem Verfahren teilnehmen, alternativ im Gegenstrom und zyklisch zirkulieren, wobei in jedem Halbzyklus der Ionenaustausch­ bereich von einem zum anderen Ende der Säulen verschoben wird, daß das Harz von einer Säule zu der anderen in einem geschlossenen Kreislauf überführt wird, wobei das Kation des Salzes, das man zu erhalten wünscht, in jeder Stufe des Verfahrens transportiert wird, und daß die Lösungen der be­ teiligten Salze und Säuren in den beiden Stufen des Produk­ tionsprozesses getrennt gehalten werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that within the two pillars, accordingly the two stages of the process, the ion exchange resin and the solutions of the products (salts and acids) on the Participate in procedures, alternatively in countercurrent and cyclically circulate, with ion exchange in each half cycle  area shifted from one end of the pillars to the other is that the resin from one column to the other in one closed circuit is transferred, the cation of the salt to be obtained at each stage of the Procedure is transported, and that the solutions of the be divided salts and acids in the two stages of the product tion process are kept separate. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Lösungen, die den Säu­ len in den beiden Stufen zugeführt werden, so eingestellt wird, daß drei Zonen mit physikalisch-chemischem Gleichge­ wicht in jeder Säule deutlich getrennt aufrechterhalten werden, nämlich eine Zone mit beladenem Harz und Beladungs­ lösung, eine Ionenaustauschzone mit dem Harz und eine Zone mit regeneriertem Harz und entsprechender Lösung.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the flow of the solutions that the Sau len in the two stages are set so is that three zones with physico-chemical equilibrium Maintain weight clearly in each column become, namely a zone with loaded resin and loading solution, an ion exchange zone with the resin and a zone with regenerated resin and appropriate solution. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Verfahren verwendeten Säulen zylindrische Form sowie vorzugsweise ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe wie 1 : 5 haben.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the columns used in the process cylindrical shape and preferably a ratio of Have diameters as high as 1: 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004018404A1 (en) * 2002-08-21 2004-03-04 Kemira Oyj Process for manufacture of carboxylic acid salts

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL115565A (en) * 1995-10-11 1999-12-31 Yissum Res Dev Co Metathetic process utilizing a cation exchanger
CN109850992B (en) * 2019-03-29 2023-09-26 中国科学院沈阳应用生态研究所 Water-fertilizer-salt ion input integrated regulation and control method and device for preventing and controlling secondary salinization of facility agriculture soil

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1048563B (en) * 1900-01-01
US3492092A (en) * 1966-04-04 1970-01-27 Chem Separations Corp Ion exchange process for treating crude mineral solutions
US3645682A (en) * 1967-09-13 1972-02-29 Multi Minerals Ltd A process for producing phosphoric acid by the use of ion exchange resins
GB1260846A (en) * 1967-11-24 1972-01-19 Sandor Vajna Process for the production of substantially pure products by means of ion exchange
GB1220761A (en) * 1969-06-25 1971-01-27 Chemical Separations Corp Improvements relating to the pickling of metal
GB1562147A (en) * 1978-03-23 1980-03-05 Northern Eng Ind Method of regenerating of ion exchange material
US4280904A (en) * 1978-04-12 1981-07-28 American Petro Mart, Inc. High capacity folded moving bed ion exchange apparatus and method for treating phosphoric acid
GB2027610B (en) * 1978-05-25 1982-07-28 Northern Eng Ind Regeneration of ion exchange materials
US4388417A (en) * 1981-10-26 1983-06-14 Ecodyne Corporation Regeneration of deep bed condensate polishers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004018404A1 (en) * 2002-08-21 2004-03-04 Kemira Oyj Process for manufacture of carboxylic acid salts

Also Published As

Publication number Publication date
ES2004570A6 (en) 1989-01-16
IL85745A (en) 1992-09-06
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MX168146B (en) 1993-05-06

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