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Verfahren zur Regenerierung von stark basischen Anionenaustauschern,
die für die Entsalzung der Zuckerlösung im Ammoniumzyklus eingesetzt sind Zusatz
zum Patent 1 069 540 Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von
stark basischen Anionenaustauschern, die bei der Entsalzung von zuckerhaltigen Lösungen
einem im Ammoniumzyklus arbeitenden Kationenaustauscher und gegebenenfalls einem
Erdalkalianionenaustauscher nachgeschaltet sind, mittels kaustifizierter Alkalicarbonatlösungen,
die durch Kationenaustausch hergestellt sind, und besteht darin, daß als Rohstoff
für die Alkalicarbonatlösungen die Alkaliionen der von den Erdalkaliionen befreiten
Zuckerlösungen und/oder die Regenerationsabläufe des Anionenaustauschers verwendet
werden.
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Bei der Durchführung dieses Verfahrens wurde als Mangel empfunden,
daß die vom Saft durch den Anionenaustauscher zurückgehaltenen organischen Farbstoffe
durch die Regenerierung mit Lauge nicht oder nur in geringem Maße entfernt werden.
Um diesen Mangel zu beheben, ist es bereits bekannt, den Anionenaustauscher zur
Entfernung der aus der zuckerhaltigen Lösung aufgenommenen Farbstoffe vor der Regenerierung
einer Zwischenbehandlung mit Kochsalzlösung zu unterwerfen. Die ausfließende Kochsalzlösung
nimmt die Farbstoffe vom Anionen austauscher auf, so daß nach der Entlastung im
Ammoniumzyklus eine fast farblose Zuckerlösung erhalten wird.
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Dieses Verfahren zur Entfernung der Farbstoffe vom Anionenaustauscher
hat jedoch den Nachteil, daß die die Nichtzuckerstoffe und die Farbstoffe enthaltende
Lösung stark kochsalzhaltig ist. Die Rückgewinnung des Kochsalzes aus dieser Lösung
ist mit verhältnismäßig hohen Kosten verbunden.
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Läßt man jedoch die gesamte anfallende Lösung in das Abwasser laufen.
so wird durch die erheblichen Kochsalzmengen das Abwasser verunreinigt. Außerdem
entstehen durch die Anwendung des Kochsalzes zusätzliche Kosten.
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Es wurde nun gefunden, daß statt der Kochsalzlösung auch die vom
Anionenaustauscher über den Kationenaustauscher zurückfließende, die Nichtzuckerstoffe
enthaltende Regenerierlösung geeignet ist, die Farbstoffe vom Anionenaustauscher
zu entfernen.
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Die Entfernung der Farbstoffe kann sowohl vor als auch nach der Austreibung
des Ammoniaks erfolgen.
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Der wesentliche Vorteil dieser Verbesserung besteht darin, daß die
Entfernung der Farbstoffe ohne Zufuhr fremder Chemikalien möglich ist. Diese Zwischenbehandlung
des An ionenaustauschers erfolgt vorteilhaft nach dem Saftgang vor der Regenerierung.
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Üblicherweise werden die einzelnen Lösungen, die auf lonenaustauscher
geleitet werden, durch Zwischenschaltung von Wasser voneinander getrennt, d. h.,
daß
zwischen den einzelnen Behandlungen das Austauscherbett immer von neuem mit Wasser
gefüllt wird. Ein Teil dieses Wassers gelangt nun in die Lösung und verdünnt sie.
Es wurde nun gefunden, daß in diesem speziellen Fall die Zwischen behandlung des
Anionenaustauschers mit Wasser sich erübrigt, weil die ersten Fraktionen der Regenerierlauge
praktisch nur aus den von der Zuckerlösung entfernten Ionen (KAn) bestehen und somit
ohne Nachteile der vorangehenden Lösung zugemischt werden können. Durch diese Verbesserung
wird eine erhebliche Verdünnung dieser Lösungen vermieden.
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Somit ist die Reihenfolge der verschiedenen auf den Anionenaustauscher
gegebenen Flüssigkeiten die folgende : zuckerhaltige Lösung, Wasser, KAn-(N H4OH),
KOH, Wasser.
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Durch eine weitere Verbesserung des Verfahrens kann die von Ammoniak
befreite Lösung, welche die von der Zuckerlösung entfernten lonen und die Farbstoffe
enthält, in bekannter Weise zur Regenerierung des Enthärters dienen. Nach diesem
Verfahrensschritt enthält die vom Enthärter abfließende Lösung nur die von der Zuckerlösung
entfernten Bestandteile (Nichtzuckerstoffe), also keine fremden Chemikalien.
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Diese abfließende Lösung ist besonders gut geeignet, als Rohstoff
zur Gewinnung ihrer einzelnen, zum Teil wertvollen Bestandteile verwendet zu werden.
Sie kann der Restmelasse zugemischt werden, welche vom Saft nach erfolgter Entsalzung
und Kristallisation des Zuckers verbleibt, und diese Mischung z. B. als Viehfutter
oder
als Rohstoff für die Gärungsindustrie verwendet werden. Die Nichtzuckerstofflösung
kann aber auch so, wie sie anfällt, als Düngemittel verwendet werden, da sie einen
erheblichen Teil derjenigen Stoffe enthält, die die Rübenpflanze aus dem Boden entnommen
hat.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird folgendes Beispiel angeführt:
Es sollen 500 kg M ittelsaft, erhalten von der zweiten Stufe der Verdampfstation,
behandelt werden, der folgende Zusammensetzung bei einem Reinheitsquotienten von
92,5 hat: 150 kg Zucker.
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10 kg ionisierte Nichtzuckerstoffe (entsprechend 60 val), 60 g CaO,
2 kg nichtionisierte Nichtzuckerstoffe.
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Diese 500kg Saft werden zunächst durch 6 1 Kationenaustauscher als
Enthärter geleitet, welcher die 60g CaO aufnimmt, durchfließen dann nacheinander
40 1 Kationenaustauscher als Ammoniumaustauscher und 1001 Anionenaustauscher. Die
einzelnen Austauscher sind in den Beispielen der Hauptanmeldung näher beschrieben.
Dabei werden 10 kg Nichtzuckerstoffe aus dem Saft entfernt, der einen Reinheitsquotienten
von 98,6 und nur etwa 20°/o der ursprünglichen Farbintensität hat.
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Der Anionenaustauscher wird mit 1241 1,2 NKOH (149 val) regeneriert.
Es fließen 175 1 gebrauchte Regenerierlösung (KAn - KOH) zurück zum Kationenaustauscher,
der in diesem Fall in zwei Gefäße aufgeteilt ist. Im ersten Gefäß befinden sich
die 40 1 Austauscher, die zur Saftreinigung eingesetzt waren, im zweiten Gefäß eine
weitere Menge von 35 1. Die Lösung hat nach dem Durchgang durch Zusatz von Wasser
ein Volumen von 215 1 und enthält neben 60 val Nichtzuckerstoffe 90 val NM4OH. Sie
wird jetzt auf den Anionenaustauscher geleitet, welcher nach Verdrängung des zu
reinigenden Saftes mit Wasser gefüllt ist. Es fließen 240 1 der Lösung KAn NH4OH
aus, die die Farbstoffe vom Anionenaustauscher mit sich nehmen. Die Lösung wird
durch Einleiten von 20 kg Dampf in einer Kolonne vom Ammoniakgehalt befreit. Sie
verläßt in 250 1 Menge mit 10 kg Trockensubstanzgehalt diese Kolonne und wird auf
den Enthärter der Anlage zurückgeleitet, der die 60g CaO aufgenommen hat. Der auf
die zwei Behälter aufgeteilte Kationenaustauscher wird nun mit 701 5 N(NH4)sCO3-Lösung
regeneriert, welche 150 val K2CO dabei aufnimmt und auf 115 1 verdünnt wird. Die
Kaustifizierung dieser Lösung ergibt 125 1 KOH, welche im nächsten Gang zum Regenerieren
des Anionenaustauschers eingesetzt wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist auch anwendbar für solche Austauscher,
von denen bei der Regenerierung durch Lauge bereits ein großer Teil der Farbstoffe
entfernt wird. Benutzt man erfindungsgemäß die vom Kationenaustauscher abfließende,
die Nichtzuckerstoffe enthaltende Lösung, dann wird die Kapazität solcher Austauscher
längere Zeit aufrechterhalten, wogegen ohne die erfindungsgemäße Zwischenbehandlung
die Kapazität stetig abfällt.
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Hierzu wurde folgender Vergleichsversuch durchgeführt: Es wurden
zwei Austauschergefäße jeweils
mit 120 val Anionenaustauscher gefüllt. Zur Beschickung
wurde ein Mittelsaft von 30 Bx verwendet, in welchem die Konzentration der ionisierten
Nichtzuckerstoffe 0,18 val pro Liter war und in welchem die Kationen gegen Ammoniumionen
ausgetauscht waren. In beiden Fällen wurden 85 mval Nichtzuckerstoffe aufgegeben.
Beide Austauscher wurden mit 190 mval NaOH regeneriert und die abfließende Lösung
auf den teils mit Ammonium-, teils mit Alkaliionen beladenen Kationenaustauscher
zurückgeführt. Der Austauscher A wurde mit der vom Kationenaustauscher abfließenden
Nichtzuckerstofflösung nach jedem Saftgang vor der Regenerierung behandelt. Der
Austauscher B wurde ohne Zwischenbehandlung regeneriert. Es wurden insgesamt zweiundzwanzig
Durchgänge ausgeführt. Die durchschnittliche Kapazität der vierten bis dreizehnten
Durchgänge war beim Austauscher A 79,0 mval und beim Austauscher B 78,9 mval, also
praktisch gleich.
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Die durchschnittliche Kapazität der Durchgänge 14 bis 22 war bei A
78,2 mval und bei B 77,5 mval. Der Unterschied war statistisch gesichert.
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Es steht natürlich nichts im Wege, in großen Zeitabständen eine Kochsalzbehandlung
einzuschalten, um eine gründliche Entfärbung des Austauschers vorzunehmen.