DE4136852A1 - Verfahren zur optimierten beladung und regeneration von ionenaustauschern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur optimierten beladung und regeneration von ionenaustauschern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Beladung und
Regeneration von Ionenaustauschern. Die Erfindung betrifft außerdem
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ionenaustauscheranlagen, wie sie beispielsweise bei der Wasserauf
bereitung, aber auch auf anderen Gebieten verwendet werden, kön
nen im Gleichstromverfahren oder im Gegenstromverfahren betrieben
werden. Bei Betrieb im Gleichstromverfahren durchströmt das zu be
handelnde Medium, beispielsweise Wasser, den das Ionenaustau
scherharz enthaltenden Behälter in der gleichen Richtung, in der die
Regenerierflüssigkeit bei der späteren Regeneration des Ionenaus
tauscherharzes fließt. Bei Betrieb im Gegenstromverfahren fließt die
Regenerierflüssigkeit durch das Harz in der Richtung, die dem vor
angehenden (und nach abgeschlossener Regeneration folgenden) Strom
der zu behandelnden Flüssigkeit entgegengesetzt ist. Moderne
Ionenaustauscheranlagen werden meist im Gegenstromverfahren be
trieben, da sich bei Betrieb im Gegenstromverfahren ein höherer
Wirkungsgrad in Bezug auf die Regeneriermittelausnutzung erzielen
läßt.
Die im Regelfall zylindrischen Behälter für das Ionenaustauscherharz
einer Ionenaustauscheranlage werden meist senkrecht installiert. Sie
werden dann beim Beladen des Harzes bzw. beim Regenerieren einmal
von unten nach oben und einmal von oben nach unten durchströmt.
Hierbei wird sowohl die Beladung bei abwärts gerichtetem Strom und
die Regenerierung bei aufwärts gerichtetem Strom als auch die Be
ladung bei aufwärts gerichtetem Strom und die Regenerierung bei
abwärts gerichtetem Strom realisiert.
Bei Betrieb einer Ionenaustauscheranlage im Gegenstromverfahren
bilden sich bei der Beladung des Ionenaustauscherharzes sogenannte
Beladungsfronten und bei der Regenerierung sogenannte Regenerie
rungsfronten aus. Man versteht darunter die jeweilige Grenze zwi
schen dem beladenen und dem regenerierten Harz. Es wird ange
strebt, diese Grenze möglichst scharf auszubilden.
Bei der Beladung des Ionenaustauscherharzes durchströmt das zu
behandelnde Medium, beispielsweise Wasser, den Behälter mit dem
Harz, wobei sich die Beladungsfront, d. h. die Grenze zwischen dem
bereits beladenen Harz und dem sich noch in regeneriertem Zustand
befindlichen Harz, in Richtung auf den Produktauslauf verschiebt.
Hierdurch wird die Strecke immer länger, die die zu entfernenden
Ionen durch das Ionenaustauscherharz-Bett zurücklegen müssen, bis
sie an einem Harzkügelchen gegen ein erwünschtes Ion ausgetauscht
werden. Steigende Mengen an zu entfernenden Ionen werden nicht
ausgetauscht, wodurch im Ergebnis die Austauscherleistung nachläßt.
Bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes an auszutauschenden
Ionen im Produktausfluß muß das Ionenaustauscherharz regeneriert
werden.
Das entgegen der Beladungsrichtung dem Austauschbehälter zuge
führte Regenerationsmittel baut eine Regenerierungsfront auf und
verschiebt die Grenze zwischen beladenem und regeneriertem Harz in
Richtung auf den Zulauf des zu behandelnden Mediums in den Be
hälter.
Die gewünschte scharfe Grenze zwischen dem beladenen und dem
regenerierten Ionenaustauscherharz sowohl beim Beladungsvorgang
als auch bei der Regeneration läßt sich nur dann einstellen, wenn es
praktisch gelingt zu erreichen, daß die Harzkügelchen ihren Platz
bezüglich benachbarter Kügelchen nicht ändern, d. h. die Harzkü
gelchen in einer Packung vorliegen, in der sie ihren Platz nicht
verlassen.
Beim Durchströmen der Ionenaustauscherharz-Packung von oben nach
unten treten meist keine Probleme auf, unabhängig davon, ob die
Beladung oder die Regeneration im absteigenden Strom erfolgt. Die
Harzkügelchen werden durch das abwärts strömende Medium nach
unten in Richtung auf den Siebboden des Ionenaustausch-Behälters
gedrückt und damit in ihrer Stellung bezüglich der jeweiligen Nach
bar-Kügelchen fixiert. Eine Durchmischung des Ionenaustauscher
harz-Körpers tritt in diesem Fall ebensowenig auf wie sog. Durch
brüche in der Front des Regeneriermittels bzw. der zu behandelnden
Flüssigkeit, beispielsweise Rohwasser bei der Wasserbehandlung, also
Bereiche, in denen das Regeneriermittel bzw. die zu behandelnde
Flüssigkeit der Regeneriermittelfront bzw. Beladungsfront
"vorauseilt".
Beim Durchströmen der Ionenaustauscherharz-Packung von unten
nach oben treten jedoch sehr häufig Probleme auf. Diese resultieren
in einer unerwünschten Durchmischung des Harzes und damit in
einem Rückgang des Wirkungsgrades sowohl der Beladung als auch
der Regenerierung.
Bei der Beladung im aufwärts gerichteten Strom schwemmt entgegen
der abwärts gerichteten Gewichtskraft der einzelnen Harzkügelchen
die zu behandelnde Flüssigkeit in einzelnen Bereichen oder in der
gesamten Harzpackung die Harzkügelchen aufwärts. Dabei ist der
Grad der Aufschwemmung von der Anströmgeschwindigkeit der zu
behandelnden Flüssigkeit abhängig. Im Ionenaustauscherharz ergeben
sich hierdurch unterschiedliche Schüttdichten. Man unterscheidet
- a) den sog. "Pfropfenbereich", in dem der Harzkörper als Ganzes oder der obere Teil davon als Pfropfen angehoben und ohne Durch mischung des Harzes in diesem Bereich gegen den oberen Siebboden gepreßt wird;
- b) die sog. "halbstabile Harzschüttung", in der sich in kleineren Bereichen der Harzpackung zirkulierende Harzströme dadurch ausbil den, daß die Anströmgeschwindigkeit über einen größeren Behälter querschnitt unterschiedlich wird und in Bereichen größerer An strömgeschwindigkeit das Harz aufwärts gespült wird, während es in Bereichen kleinerer Anströmgeschwindigkeit abwärts gespült wird, wodurch eine partielle oder auch vollständige Durchmischung des Harzkörpers stattfindet; sowie
- c) den sog. "Wirbelbett-Bereich", in dem die abwärts gerichtete Ge wichtskraft der Harzkügelchen und die aufwärts gerichtete Kraft der Flüssigkeitsströmung mehr oder weniger gleich groß sind, wodurch sich in diesem Bereich des Ionenaustauscherharz-Körpers praktisch ein Wirbelbett ausbildet, das besonders empfindlich auf eine un gleichmäßige Anströmung reagiert.
Die unter (a) bis (c) genannten Bereiche gehen in der Praxis nahtlos
ineinander über und verändern ihre Anteile am gesamten Harzkörper
in Abhängigkeit von der Anströmgeschwindigkeit.
Bei der Regeneration im aufwärts gerichteten Regenerationsmittel
strom treten prinzipiell die gleichen Zustände im Harzkörper auf, wie
dies oben für den Vorgang der Beladung beschrieben wurde.
Besondere Beachtung ist jedoch dem zur Regeneration gehörenden
Vorgang der Besalzung der Ionenaustauscherharz-Packung zu geben:
Das Regeneriermittel, eine mehr oder weniger konzentrierte Salzlö
sung, weist eine verglichen mit der zu behandelnden Flüssigkeit,
beispielsweise Rohwasser, relativ hohe Dichte auf. Der Unterschied
in der Dichte der Salzlösung und der Dichte der Harzkügelchen wird
in einem solchen Fall relativ klein. Es reichen insbesondere bei
großen Behälterquerschnitten schon kleine Anströmgeschwindigkeiten
des aufwärts gerichteten Regeneriermittelstroms, um die Harzkügel
chen entgegen ihrer Gewichtskraft aufzuschwemmen und dadurch die
Harzpackung zu destabilisieren. Soledurchbrüche sind die Folge, was
bedeutet, daß ein Teil des Regeneriermittels an dem Regenerations
vorgang nicht teilnimmt und ungenutzt in das Abwasser gelangt. Das
Regeneriermittel wird folglich nicht ausgenutzt, was den Wirkungs
grad der Ionenaustauscheranlage verschlechtert.
Der Durchmischung der Harzpackung und den folglich auftretenden
Durchbrüchen des Regeneriermittels bzw. der zu behandelnden Flüs
sigkeit kann nur dadurch entgegengewirkt werden, daß man die
Strömungsgeschwindigkeit der die Harzpackung durchströmenden Me
dien herabsetzt. Dies führt jedoch zu einer relativ langen Dauer der
Regeneration bzw. Beladung, wenn man nicht die Menge an Ionen
austauscherharz deutlich erhöhen will. Für die Beladung lassen sich
langsame Strömungsgeschwindigkeiten zudem kaum realisieren, da die
Beladung verbrauchsabhängig ist und bei großem Entnahmevolumen
der zu behandelnden Flüssigkeit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
notwendig ist. Die Beladung erfolgte daher häufig im abwärts
gerichteten Betrieb.
Es war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
optimierten Beladung und Regeneration von Ionenaustauschern be
reitzustellen, in dem eine Durchmischung des Harzbetts nicht erfolgt
und Durchbrüche des Regeneriermittels oder der zu behandelnden
Flüssigkeit nicht auftreten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war
es, das Harzbett im Behälter so zu fixieren, daß auch bei relativ
hohen Anströmgeschwindigkeiten eine Durchmischung des Ionenaus
tauscherharzes nicht erfolgt. Weiter war es eine Aufgabe der Erfin
dung, ein Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauscherharzen
bereitzustellen, in dem das Regeneriermittel besser ausgenutzt und
die Regenerationsdauer deutlich verkürzt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand in der Bereitstellung
einer Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens.
Überraschenderweise lassen sich die obigen Aufgaben lösen durch ein
Verfahren, in dem die Beladung bzw. Regeneration in einem Behälter
durchgeführt wird, der in seinem Innenraum zur Fixierung der
Harzkügelchen in der Ionenaustauscherpackung axial verlaufende
Trennwände aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beladung und Regeneration
von Ionenaustauscherharzen in einer Ionenaustauscheranlage mit
einem Behälter, in dem die Beladung und die Regeneration der
Ionenaustauscherharzes nacheinander im Gegenstromverfahren erfolgt,
worin man die zu behandelnde Flüssigkeit bei der Beladung und die
das Regenerationsmittel enthaltende Flüssigkeit bei der Regeneration
einem Behälter zuführt, dessen Innenraum durch mehrere in Strö
mungsrichtung axial verlaufende Trennwände in mehrere mit Ionen
austauscherharz befüllte, parallel verlaufende Segmente unterteilt
ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung
des obigen Verfahrens, welche einen im wesentlichen zylinderförmi
gen Behälter mit einem am Behälterkopf angeordneten Zulauf, einem
im Zentrum des Behälters axial verlaufenden, am unteren Behäl
terende gespeisten Steigrohr und einem am Kopf des Steigrohrs an
geordneten Ablauf sowie an Zulauf und Ablauf angeschlossene
Zu- und Ablaufleitungen, im Innern des Behälters in Fließrichtung nach
dem Zulauf und vor dem unteren Ende des Steigrohrs angeordnete
perforierte Siebböden und eine zwischen den beiden Siebböden ange
ordnete, teilchenförmige Ionenaustauschermasse umfaßt, wobei der
Innenraum des Behälters mehrere in Strömungsrichtung axial verlau
fende Trennwände aufweist, die den Innenraum des Behälters in
mehrere mit Ionenaustauscherharz befüllte, parallel verlaufende Seg
mente unterteilen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Harzbehälter der erfindungsge
mäßen Vorrichtung;
Fig. 2 bis 4 jeweils eine Ansicht des Harzbehälters der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung von oben, wobei die Trennwände erfin
dungsgemäß jeweils unterschiedlich ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dabei unter Bezugnahme auf
die Behandlung von Rohwasser mittels Ionenaustausch unter Bildung
von Brauchwasser bestimmter Spezifikation und die anschließende
Regeneration des Ionenaustauschers unter Besalzung mit einer wäß
rigen Salzlösungen im Gegenstromverfahren beschrieben, ohne jedoch
auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt zu sein. Die Be
griffe "Zulauf" und "Ablauf" werden zudem in der Weise verwendet,
daß sie die Funktion der entsprechenden Öffnungen der Vorrichtung
im Beladungsbetrieb (Behandlung von Rohwasser) angeben. Dem
Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß Zulauf- und Ablauföffnungen
bei Änderung der Strömungsrichtung (Regeneration des Ionenaustau
schers) ihre Funktion vertauschen. Die Bezugszeichen wurden in
diesem Fall bei der Beschreibung der Funktion der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung beibehalten.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zu behandelnde Flüs
sigkeit, bevorzugt Rohwasser, bei der Beladung und die das Regene
rationsmittel enthaltende Flüssigkeit, bevorzugt eine salzhaltige
wäßrige Sole, bei der Regeneration einem Behälter 10 zugeführt,
dessen Innenraum 15 durch mehrere in Strömungsrichtung axial ver
laufende Trennwände 40, 45, 46 in mehrere mit Ionenaustauscherharz
16 befüllte, parallel verlaufende Segmente 41 unterteilt ist. Durch
die Unterteilung des Querschnitts des Harzbehälters 10 in mehrere
Segmente 41 wird ein System mehrerer paralleler, axial durchströmter
und mit Ionenaustauscherharz befüllter Kanäle gebildet. In diesen
Kanälen ist das Harz fixiert und wird auch bei erhöhten Anström
geschwindigkeiten nicht destabilisiert. Dies ermöglicht eine deutlich
verkürzte Dauer der Regeneration bzw. Beladung, da der Durchsatz
an Regenerationsmittel bzw. an zu behandelnder Flüssigkeit nicht
mehr von der hydraulischen Stabilität des Harzbettes abhängig ist,
sondern allein von der Austausch-Kinetik des Harzes bestimmt wird.
Beim Regenerationsvorgang strömt das Regeneriermittel durch ge
eignete Zuleitungen am oberen Ende 21 des Steigrohrs 20 durch die
Öffnung 11 in dieses ein und wandert nach unten. Es tritt durch
eine hierfür vorgesehene Öffnung 23 am unteren Ende 22 des Steig
rohrs 20 und durch den unteren Siebboden 31 in den Innenraum 15
des Behälters 10 ein, wo es mit den Kügelchen des Ionenaustau
scherharzes 16 In Kontakt kommt. An den Harzkügelchen werden die
bei der Beladung aufgenommenen Ionen, beispielsweise Ca2+-Ionen,
gegen Ionen der Regenerationsflüssigkeit, beispielsweise Na⁺-Ionen,
ausgetauscht und so das Ionenaustauscherharz regeneriert.
Die an regenerierenden Ionen verarmte Lösung tritt durch den obe
ren Siebboden 30 und die Öffnung 12 am Behälterkopf aus dem Be
hälter 10 aus und wird durch geeignete Ableitungen abgeführt.
Die Gefahr des Aufschwimmens der Harzkügelchen, hervorgerufen
durch den geringen Dichteunterschied zwischen Harz und Regenerier
mittel, wird durch die erfindungsgemäßen Trennwände 40, 45, 46
entscheidend verringert.
Beim Beladungsvorgang (Vorgang der Behandlung des Rohwassers) im
Gegenstromverfahren verläuft der Strom des Rohwassers dem Strom
der Regenerationsflüssigkeit genau entgegengesetzt. Das Rohwasser
wird also über geeignete Zuleitungen dem Behälterkopf durch die
Öffnung 12 zugeführt und tritt durch den oberen Siebboden 30 in
das Behälterinnere 15 ein. Im Behälterinneren 15 trifft das Rohwas
ser auf das Ionenaustauscherharz 16. An den Harzkügelchen erfolgt
ein Austausch der nicht erwünschten Ionen des Rohwassers wie bei
spielsweise Ca++-Ionen gegen erwünschte Ionen wie beispielsweise
Na⁺-Ionen. Das behandelte Wasser tritt durch den unteren Siebboden
31 an der hierfür vorgesehenen Öffnung 23 in das Steigrohr 20 ein,
steigt durch dieses auf und tritt am oberen Ende 21 des Steigrohrs
20 bei der Öffnung 11 aus dem Behälter 10 aus, wo es durch ge
eignete Ableitungen abgeführt wird.
Prinzipiell ist es auch möglich, die beiden Ströme (Beladungsstrom
und Regenerationsmittelstrom) in umgekehrter Richtung zu der obigen
Beschreibung zu führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens wird die zu behandelnde Flüssigkeit bei der Beladung und
die das Regenerationsmittel enthaltende Flüssigkeit bei der Regene
ration einem Behälter 10 zugeführt, dessen Innenraum 15 durch
mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, koaxial kreisförmig
angeordnete Trennwände 45 in mehrere mit Ionenaustauscherharz 16
befüllte parallel verlaufende Segmente 41 mit ringförmigem Quer
schnitt und zur Behälteraußenwand 17 steigendem Radius unterteilt
ist. Die koaxial kreisförmig angeordneten Trennwände 45 bilden
ringförmige Ionenaustauschzonen zwischen dem Steigrohr 20 und der
Außenwand des Behälters 17. Zonen gleichen Abstandes von der
Öffnung 23 des Steigrohrs 20 bzw. vom Kopf 12 des Behälters 10
werden mit gleicher Anströmgeschwindigkeit der Regenerationslösung
bzw. der zu behandelnden Flüssigkeit angeströmt, wodurch das Be
streben der Harzkügelchen, durch Querbewegungen dem Strömungs
druck der anstromenden Flüssigkeit auszuweichen, minimiert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä
ßen Verfahrens wird die zu behandelnde Flüssigkeit bei der Beladung
und die das Regenerationsmittel enthaltende Flüssigkeit bei der Re
generation einem Behälter 10 zugeführt, dessen Innenraum 15 durch
mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, vom Steigrohr 20
strahlenförmig nach außen verlaufende Trennwände 46 in mehrere
mit Ionenaustauscherharz 16 befüllte, parallel verlaufende Segmente
41 mit kreisausschnittförmigem Querschnitt unterteilt ist. Auch in
diesem Fall wird durch die Trennwände 46 ein System parallel ver
laufender, axial durchströmter und mit Ionenaustauscher befüllter
Kanäle gebildet, in denen Querbewegungen des Harzmaterials ver
hindert und durch die gleichmäßige Anströmung aller Kanäle Durch
brüche der Regenerationsmittel-Lösung bzw. der zu behandelnden
Lösung vermieden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä
ßen Verfahrens wird die zu behandelnde Flüssigkeit bei der Beladung
und die das Regenerationsmittel enthaltende Flüssigkeit bei der Re
generation einem Behälter 10 zugeführt, dessen Innenraum 15 durch
mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwände 40 in
mehrere mit Ionenaustauscherharz 16 befüllte, parallel verlaufende
Segmente 41 mit wabenförmigem oder kreisförmigem Querschnitt
unterteilt ist. Diese Form des Querschnitts der Segmente ist beson
ders bevorzugt, da sie eine in hohem Maße gleichförmige Anströmung
der einzelnen, durch die Trennwände 40 gebildeten, parallel verlau
fenden Kanäle ermöglicht. Das Bestreben der Harzkügelchen, sich
quer zur Strömungsrichtung zu bewegen, ist weitgehend einge
schränkt, so daß Durchmischungen einzelner Zonen des Harzbetts
nicht auftreten. Das Harzbett kann sich nur noch als ganzes in
Strömungsrichtung durch Bildung eines sog. Pfropfens bewegen, da
das Verhältnis der Länge der Harzsäule zu ihrer Querschnittsfläche
(durch Verringerung der Querschnittsfläche) deutlich vergrößert wird.
Dadurch wird eine Durchmischung regenerierter und beladener Zonen
des Harzbetts durch Strömungseinflüsse nahezu unmöglich.
Die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens vorgese
hene erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den Fig. 1 bis 4 sche
matisch wiedergegeben. Dem Fachmann ist bei der Beschreibung er
sichtlich, daß sich die Begriffe "Zulauf 11" und "Ablauf 12" auf die
Richtung der beteiligten Flüssigkeiten bei der Behandlung des Roh
wassers (Beladungsvorgang) beziehen. Folglich werden die entspre
chenden Öffnungen des Behälters bei Umkehr der Strömungsrichtung
Im Zuge der Regeneration zu Ablauf bzw. Zulauf, ohne daß in der
vorliegenden Beschreibung die Bezugszeichen geändert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen im wesentlichen
zylinderförmigen Behälter 10 mit einem am Behälterkopf angeordneten
Zulauf 11, einem im Zentrum des Behälters 10 axial verlaufenden,
am unteren Behälterende offenen Steigrohr 20 und einem am Kopf 21
des Steigrohrs 20 angeordneten Ablauf 12 sowie an Zulauf 11 und
Ablauf 12 angeschlossene Zu- und Ablaufleitungen. Sie umfaßt
außerdem im Innern des Behälters 10 in Fließrichtung nach dem Zu
lauf 11 und vor dem unteren Ende 22 des Steigrohrs 20 angeordnete
perforierte Siebböden 30, 31 und eine zwischen den beiden Siebböden
30, 31 angeordnete, teilchenförmige Ionenaustauschermasse 16. Der
Innenraum 15 des Behälters 10 weist dabei mehrere in Strömungs
richtung axial verlaufende Trennwände 40, 45, 46 auf, die den In
nenraum 15 des Behälters 10 in mehrere mit Ionenaustauscherharz
16 befüllte, parallel verlaufende Segmente 41 unterteilen.
Die Segmente bilden im Innern 15 des Behälters 10 ein System
paralleler, axial durchströmter Kanäle, die mit dem Ionenaustau
scherharz befüllt sind.
Grundsätzlich ist die Form des Querschnitts der durch die Trenn
wände 40, 45, 46 im Behälterinnern gebildeten Kanäle beliebig.
Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, daß in der Vorrichtung die
Trennwände 45 koaxial zu dem im Behälterzentrum stehenden Steig
rohr angeordnet sind, wie dies Fig. 2 zeigt. So werden ringförmige
Segmente gebildet, deren Radius zur Behälteraußenwand hin zunimmt.
Es entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der er
findungsgemäßen Vorrichtung, daß die Trennwände 46 strahlenförmig
von dem im Behälterzentrum stehenden Steigrohr 20 aus nach außen
in Richtung auf die Behälterwand 17 verlaufen, wie dies in Fig. 3
gezeigt ist.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der die Trennwände
40 Segmente mit wabenförmigem oder kreisförmigem Querschnitt bil
den.
In diesen durch die Trennwände 40, 45, 46 gebildeten Segmenten
wird eine Durchmischung einzelner Bereiche des Harzbettes sowohl in
Strömungsrichtung als auch quer zur Strömungsrichtung weitgehend
vermieden, so daß eine Vermischung von regeneriertem und be
ladenem Harz im Harzbett nicht stattfindet. Darüberhinaus treten
Bereiche unterschiedlicher Dichte der Harzschüttung nicht auf, so
daß Durchbrüche des Regeneriermittels oder der zu behandelnden
Flüssigkeit zuverlässig verhindert werden können.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel näher erläutert.
Es wurde ein Harzbehälter verwendet, der im wesentlichen den in
Fig. 1 dargestellten Aufbau hatte. Der Harzbehälter (10) hatte
einen Innendurchmesser von ca. 115 mm, einen Abstand der Siebbö
den (30, 31) voneinander von ca. 250 mm und war mit ca. 2,5 l
Kationenaustauscherharz (16) befüllt. Das Steigrohr (20) diente dazu,
daß Zulauf und Ablauf am Behälterkopf angebracht werden konnten.
Bei der Regeneration von Harz in diesem Behälter, die bevorzugt von
unten nach oben erfolgte, konnte das Regenerationsmittel mit einer
Geschwindigkeit von maximal 4 bis 5 l/h durch das Harz geführt
werden, ohne daß das Harzbett angehoben und verwirbelt wurde.
Durch den Einbau der in Fig. 3 dargestellten, sternförmig zuein
ander angeordneten Trennwände (46) ließ sich der Besalzungsvolu
menstrom bei gleicher Ausbeute des Regeneriermittels auf ca. 12 bis
14 l/h erhöhen. Die Regenerationszeit konnte also um ca. 50 bis 60%
reduziert werden.
Dies führte zu einem entscheidenden Fortschritt bei der
Verkleinerung der sog. "Pendelanlagen", da die je Harzbehälter zur
Verfügung stehende Austauscherkapazität (Harzvolumen), bei
konstantem Produktwasservolumen pro Zeiteinheit, deutlich ver
kleinert werden kann.
Beim Enthärtungsvorgang, wenn das Harz von oben nach unten
durchströmt wird, verliert es bis zu ca. 30% seiner nutzbaren Ka
pazität, wenn es nicht mit einem Prüfvolumenstrom von 150 l/h be
aufschlagt wird, sondern mit einem um den Faktor 4 höheren Volu
menstrom. Wird das Behälterinnere durch die Trennwände (46) in
mehrere axial durchströmte Kanäle aufgeteilt, führt die durch die
Kanäle begünstigte gleichmäßige Anströmung des gesamten Harzquer
schnitts zu einer Reduzierung der nutzbaren Kapazität um lediglich
10% bei einer Vervierfachung des Volumenstroms.
Dieses Beispiel macht deutlich, daß die erfindungsgemäße Verbesse
rung der Strömungsgeometrie durch die Ausbildung von axial durch
strömten Kanälen zu einer deutlichen Verbesserung des Beladungs-
und Regenerationsvorganges bei Ionenaustauscheranlagen führt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Beladung und Regeneration von Ionenaustauscher
harzen in einer Ionenaustauscheranlage mit einem Behälter, in dem
die Beladung und die Regeneration des Ionenaustauscherharzes
nacheinander im Gegenstromverfahren erfolgt, worin man die zu be
handelnde Flüssigkeit bei der Beladung und die das Regenerations
mittel enthaltende Flüssigkeit bei der Regeneration einem Behälter
zuführt, dessen Innenraum durch mehrere in Strömungsrichtung axial
verlaufende Trennwände in mehrere mit Ionenaustauscherharz be
füllte, parallel verlaufende Segmente unterteilt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin man die zu behandelnde Flüs
sigkeit bei der Beladung und die das Regenerationsmittel enthaltende
Flüssigkeit bei der Regeneration einem Behälter zuführt, dessen In
nenraum durch mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, ko
axial kreisförmig angeordnete Trennwände in mehrere mit Ionenaus
tauscherharz befüllte parallel verlaufende Segmente mit ringförmigen
Querschnitt und zur Behälteraußenwand steigendem Radius unterteilt
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin man die zu behandelnde Flüs
sigkeit bei der Beladung und die das Regenerationsmittel enthaltende
Flüssigkeit bei der Regeneration einem Behälter zuführt, dessen In
nenraum durch mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, von
der Behältermitte strahlenförmig nach außen verlaufende Trennwände
in mehrere mit Ionenaustauscherharz befüllte, parallel verlaufende
Segmente mit kreisausschnittförmigen Querschnitt unterteilt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin man die zu behandelnde Flüs
sigkeit bei der Beladung und die das Regenerationsmittel enthaltende
Flüssigkeit bei der Regeneration einem Behälter zuführt, dessen In
nenraum durch mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende
Trennwände in mehrere mit Ionenaustauscherharz befüllte, parallel
verlaufende Segmente mit wabenförmigem oder kreisförmigem Quer
schnitt unterteilt ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin
man die Beladung des Ionenaustauscherharzes im aufwärts gerichte
ten Strom und die Regeneration des Ionenaustauscherharzes im ab
wärts gerichteten Strom durchführt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin
man die Beladung des Ionenaustauscherharzes im abwärts gerichteten
Strom und die Regeneration des Ionenaustauscherharzes im aufwärts
gerichteten Strom durchführt.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 6, umfassend einen im wesentlichen
zylinderförmigen Behälter (10) mit einem am Behälterkopf angeordne
ten Zulauf (11), einem im Zentrum des Behälters (10) axial verlau
fenden, am unteren Behälterende gespeisten Steigrohr (20) und einem
am Kopf (21) des Steigrohrs (20) angeordneten Ablauf (12) sowie an
Zulauf (11) und Ablauf (12) angeschlossene Zu- und Ablaufleitungen,
im Innern des Behälters (10) in Fließrichtung nach dem Zu
lauf (11) und vor dem unteren Ende (22) des Steigrohrs (20) ange
ordnete perforierte Siebböden (30, 31) und eine zwischen den beiden
Siebböden (30, 31) angeordnete, teilchenförmige Ionenaustauscher
masse (16), wobei der Innenraum (15) des Behälters (10) mehrere in
Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwände (40) aufweist, die
den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Ionenaustau
scherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41) untertei
len.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Innenraum (15) des Be
hälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, koaxial
zum Steigrohr (20) kreisförmig angeordnete Trennwände (45) auf
weist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit
Ionenaustauscherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente
(41) mit ringförmigem Querschnitt und zur Behälteraußenwand (17)
steigendem Radius unterteilen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Innenraum (15) des Be
hälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial und vom Steigrohr
(20) strahlenförmig nach außen verlaufende Trennwände (46) auf
weist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Io
nenaustauscherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41)
mit kreisausschnittförmigem Querschnitt unterteilen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Innenraum (15) des Be
hälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trenn
wände (40) aufweist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in
mehrere mit Ionenaustauscherharz (16) befüllte, parallel verlaufende
Segmente (41) mit wabenförmigem oder kreisförmigem Querschnitt
unterteilen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die axial verlaufenden
Trennwände (40, 45, 46) formschlüssig mit dem oberen (30) und/oder
unteren Siebboden (31) des Behälters (10) verbunden sind.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8048301B2 (en) * | 2006-03-15 | 2011-11-01 | Delta Water Engineering Limited | Device for treating a fluid |
CN103239888A (zh) * | 2012-02-03 | 2013-08-14 | 曼·胡默尔有限公司 | 离子交换过滤器组件 |
DE102005036356C5 (de) * | 2005-07-29 | 2015-09-10 | Perma-Trade Wassertechnik Gmbh | Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizanlage |
US10414671B2 (en) | 2014-04-10 | 2019-09-17 | Unger Marketing International, Llc | Filter assembly with locking cover |
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Families Citing this family (2)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1442524A1 (de) * | 1962-10-06 | 1968-12-12 | Assalini Dr Ing Chem Giuseppe | Verfahren und Vorrichtung fuer physikalische,chemische oder physikalisch-chemische Behandlung von Fluessigkeiten mit koernigen Feststoffen u.dgl. |
-
1991
- 1991-11-08 DE DE4136852A patent/DE4136852C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1442524A1 (de) * | 1962-10-06 | 1968-12-12 | Assalini Dr Ing Chem Giuseppe | Verfahren und Vorrichtung fuer physikalische,chemische oder physikalisch-chemische Behandlung von Fluessigkeiten mit koernigen Feststoffen u.dgl. |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SCHMIDT, D., WIELAND, G.: Wasser Luft und Betrieb 12(1968), S. 294-299 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005036356C5 (de) * | 2005-07-29 | 2015-09-10 | Perma-Trade Wassertechnik Gmbh | Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizanlage |
US8048301B2 (en) * | 2006-03-15 | 2011-11-01 | Delta Water Engineering Limited | Device for treating a fluid |
CN103239888A (zh) * | 2012-02-03 | 2013-08-14 | 曼·胡默尔有限公司 | 离子交换过滤器组件 |
USD911486S1 (en) | 2014-04-10 | 2021-02-23 | Unger Marketing International, Llc | Water purification media device |
US10829396B2 (en) | 2014-04-10 | 2020-11-10 | Unger Marketing International, Llc | Media purification devices having integral flow controllers |
US10414671B2 (en) | 2014-04-10 | 2019-09-17 | Unger Marketing International, Llc | Filter assembly with locking cover |
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US11154800B2 (en) | 2015-04-10 | 2021-10-26 | Unger Marketing International, Llc | Fluid purification device |
US11806647B2 (en) | 2015-04-10 | 2023-11-07 | Unger Marketing International, Llc | Fluid purification device |
USD907742S1 (en) | 2018-03-07 | 2021-01-12 | Unger Marketing International, Llc | Water purification media device |
USD958928S1 (en) | 2018-11-01 | 2022-07-26 | Unger Marketing International, Llc | Water purification media device |
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