DE4136852C2 - Vorrichtung zur optimierten Beladung und Regeneration von Ionenaustauschern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beladung und Re­ generation von Ionenaustauscherharzen im Gegenstrom, umfas­ send einen im wesentlichen zylinderförmigen Behälter mit ei­ nem am Behälterkopf angeordneten Zulauf und einem Ablauf so­ wie an Zulauf und Ablauf angeschlossene Zu- und Ablauflei­ tungen, im Innern des Behälters in Fließrichtung nach dem Zulauf angeordnete perforierte Siebböden und eine zwischen den beiden Siebböden angeordnete, teilchenförmige Ionenaus­ tauschermasse.

Eine Vorrichtung dieser Art ist z. B. aus D. Schmidt, G. Wie­ land, Wasser Luft und Betrieb 12 (1968), Nr. 5, Seiten 294 bis 299 bekannt. Weiter ist aus der DE-OS 14 42 524 bekannt, Vorrichtungen für die physikalische, chemische oder physika­ lisch-chemische Behandlung von Flüssigkeiten mit körnigen Feststoffen, wie Ionenaustauschern mit axial in Kreissegmen­ ten unterteilten Behältern bereitzustellen.

Ionenaustauscheranlagen, wie sie beispielsweise bei der Wasseraufbereitung, aber auch auf anderen Gebieten verwendet werden, können im Gleichstromverfahren oder im Gegenstromverfahren betrieben werden. Bei Betrieb im Gleichstromverfahren durchströmt das zu behandelnde Medium, beispielsweise Wasser, den das Ionenaustauscherharz enthaltenden Behälter in der gleichen Richtung, in der die Regenerierflüssigkeit bei der späteren Regeneration des Ionenaustauscherharzes fließt. Bei Betrieb im Gegenstromverfahren fließt die Regenerierflüssigkeit durch das Harz in der Richtung, die dem vorangehenden (und nach abgeschlossener Regeneration folgenden) Strom der zu behandelnden Flüssigkeit entgegengesetzt ist. Moderne Ionenaustauscheranlagen werden meist im Gegenstromverfahren betrieben, 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 auftre­ tenden Durchbrüchen des Regeneriermittels bzw. der zu behan­ delnden Flüssigkeit kann nur dadurch entgegengewirkt werden, daß man die Strömungsgeschwindigkeit der die Harzpackung durchströmenden Medien herabsetzt. Dies führt jedoch zu ei­ ner relativ langen Dauer der Regeneration bzw. Beladung, wenn man nicht die Menge an Ionenaustauscherharz deutlich erhöhen will. Für die Beladung lassen sich langsame Strö­ mungsgeschwindigkeiten zudem kaum realisieren, da die Bela­ dung verbrauchsabhängig ist und bei großem Entnahmevolumen der zu behandelnden Flüssigkeit eine hohe Strömungsgeschwin­ digkeit notwendig ist. Die Beladung erfolgte daher häufig im abwärts gerichteten Betrieb.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur optimierten Beladung und Regeneration von Ionenaustau­ schern bereitzustellen, in der eine Durchmischung des Harz­ betts nicht erfolgt und Durchbrüche des Regeneriermittels oder der zu behandelnden Flüssigkeit nicht auftreten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Harzbett im Behäl­ ter so zu fixieren, daß auch bei relativ hohen Anströmge­ schwindigkeiten eine Durchmischung des Ionenaustauscherhar­ zes nicht erfolgt. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Regeneration von Ionenaustauscherharzen bereitzustellen, in der das Regeneriermittel besser ausge­ nutzt und die Regenerationsdauer deutlich verkürzt wird.

Überraschenderweise lassen sich die obigen Aufgaben dadurch lösen, daß der Innenraum des Behälters zwischen den Siebbö­ den mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwän­ de aufweist, die den Innenraum des Behälters in mehrere mit Ionenaustauscherharz befüllte, parallel verlaufende Segmente unterteilen.

Vorteilhaft ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche einen im wesentlichen zylinderförmigen Behälter mit einem am Behälterkopf angeordneten Zulauf, ei­ nem im Zentrum des Behälters axial verlaufenden, am unteren Behälterende gespeisten Steigrohr und einem am Kopf des Steigrohrs angeordneten Ablauf sowie an Zulauf und Ablauf angeschlossene Zu- und Ablaufleitungen, im Innern des Behäl­ ters in Fließrichtung nach dem Zulauf und vor dem unteren Ende des Steigrohrs angeordnete perforierte Siebböden und eine zwischen den beiden Siebböden angeordnete, teilchenför­ mige Ionenaustauschermasse umfaßt, wobei der Innenraum des Behälters mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwände aufweist, die den Innenraum des Behälters in meh­ rere mit Ionenaustauscherharz befüllte, parallel verlaufende Segmente unterteilen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fi­ guren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Harzbehälter der erfin­ dungsgemäßen 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.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 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.

Die zu behandelnde Flüs­ sigkeit, bevorzugt Rohwasser, wird 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 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 anströmenden Flüssigkeit auszuweichen, minimiert wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform 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 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.

Beispiel

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 (6)

1. Vorrichtung zur Beladung und Regeneration von Ionenaus­ tauscherharzen im Gegenstrom, umfassend einen im we­ sentlichen zylinderförmigen Behälter mit einem am Be­ hälterkopf angeordneten Zulauf und einem Ablauf sowie an Zulauf und Ablauf angeschlossene Zu- und Ablauflei­ tungen, im Innern des Behälters in Fließrichtung nach dem Zulauf angeordnete perforierte Siebböden und eine zwischen den beiden Siebböden angeordnete, teilchenför­ mige Ionenaustauschermasse, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (15) des Behälters (10) zwischen den Siebböden (30, 31) mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwände (40, 45, 46) aufweist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Ionen­ austauscherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41) unterteilen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin zwischen dem Zulauf (11) und dem Ablauf (12) im Zentrum des Behälters (10) ein axial verlaufendes, am unteren Behälterende gespei­ stes Steigrohr (20) vorgesehen ist, an dessen Kopf (21) der Ablauf (12) angeordnet ist, und vor dessen unterem Ende (22) in Fließrichtung nach dem Zulauf (11) die Siebböden (30, 31) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Innenraum (15) des Behälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende, koaxial zum Steigrohr (20) kreisförmig an­ geordnete Trennwände (45) aufweist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Ionenaustau­ scherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41) mit ringförmigem Querschnitt und zur Behälterau­ ßenwand (17) steigendem Radius unterteilen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Innenraum (15) des Behälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial und vom Steigrohr (20) strahlenförmig nach außen ver­ laufende Trennwände (46) aufweist, die den Innenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Ionenaustau­ scherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41) mit kreisausschnittförmigem Querschnitt untertei­ len.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Innenraum (15) des Behälters (10) mehrere in Strömungsrichtung axial verlaufende Trennwände (40) aufweist, die den In­ nenraum (15) des Behälters (10) in mehrere mit Ionen­ austauscherharz (16) befüllte, parallel verlaufende Segmente (41) mit wabenförmigem oder kreisförmigem Querschnitt unterteilen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die axial verlaufenden Trennwände (40, 45, 46) formschlüssig mit dem oberen (30) und/oder unteren Siebboden (31) des Be­ hälters (10) verbunden sind.