DE1767623C3

DE1767623C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Flüssigkeiten unter Verwendung von Ionenaustauschern

Info

Publication number: DE1767623C3
Application number: DE1767623A
Authority: DE
Inventors: Helmut 4000 Duesseldorf Schug
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1968-05-30
Filing date: 1968-05-30
Publication date: 1979-02-22
Also published as: GB1267934A; BE733870A; DE1767623A1; SE361029B; FR2009659A1; DE1767623B2; US3796320A; CH495773A; NL6908226A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entsalzen von Flüssigkeiten, bei dem die Rohflüssigkeit in einem Austauschbehälter in senkrechter Richtung von unten nach oben durch eine aus Anionen- und/oder Kationenharzen bestehende Austauscherfüllung hindurchgeleitet wird.

Zum Enthärten, Entkarbonisieren, Teil-bzw. Vollentsalzen von Trink-, Industrie- und Kesselspeisewasser oder sonstigen Flüssigkeiten werden bekanntlich mit Kationen- und/oder Anionenmassen gefüllte Austauschbehälter verwendet, deren Füllung nach ihrer Erschöpfung regeneriert werden muß. Hierbei werden die Kationenaustauscher mit Neutralsalzen, wie Kochsalz, und Säuren, wie Salz- und Schwefelsäure, und die Anionenaustauscher miit Neutralsalzen, alkalischen Neutralsalzlösungen und Basen, wie Ammonium- und Natriumhydroxid, behandelt.

Im allgemeinen erfolgt die Beladung der Ionenaustauschharze, d. h. der Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit durch die Harzfüllung der Austauschbehälter, in senkrechter Richtung von oben nach unten. Es ist auch bekannt, die aufzubereitende Flüssigkeit nach dem Wirbelstromverfahren von unten nach oben durch die IonenaustauscherfüHung zu führen. Hierbei ist die Durchflußgeschwindigkeit so groß, daß mindestens ein Teil der AustauscherfüHung gegen einen am oberen Ende des Behälters eingebauten Düsenboden gedrückt wird, durch den die zu entsalzende Flüssigkeit hindurchtritt und abgeführt wird.

Die Regeneration der erschöpften lonenaustauschermassen erfolgt im allgemeinen bei den bekannten Verfahren in dem gleichen Behälter. Dabei werden nach Abschaltung der Zufuhr der behandelnden Flüssigkeit die Rcgenerierlösungen entweder in der gleichen oder in der entgegengesetzten Richtung wie bei der Beladung durch die Austauscherschicht geführt.

Es ist weiterhin bekannt, die Regeneration in von dem Austauschbehälter getrennten Einrichtungen vorzunehmen. Dabei werden die lonenaustauscherfüllungen in zeitlichen Abständen ganz oder zum Teil aus dem Austauschbehälter abgezogen, gegebenenfalls in Kationen- und Anionenmassen getrennt und in getrennten Behältern regeneriert und dann wieder in den Austauschbehälter eingetragen.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß das Entsalzen absatzweise verläuft. Während der Betriebsunterbrechung muß zur ungestörten Belieferung der Verbraucherstellen mit entsalztem Wasser entweder auf eine Reserveanlage oder auf ausreichende Vorratsbehälter umgeschaltet werden. Diese zusätzlichen Einrichtungen bedingen einen erhöhten Platz- und Kostenaufwand.

Diese Nachteile werden mit der Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß die regenerierten Ionenaustauschermassen gemeinsam mit der Roh- αα~~ϊ~\*_η:* A**m Aiictaticr>1-tHphültF>r wip.Hp.r vnn unten

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zugeführt werden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so hoch bemessen wird, daß die Ionenaustauschermassen unter der oberen Bettbegrenzung ein Festbett bilden.

Für den Fall, daß für eine weitergehende Entsalzung der Flüssigkeil eine aus Anionen- und Kationenharzen bestehende Ionenaustauschermischung verwendet werden soll, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß durch entsprechende Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit während des Enisalzungsvorganges die aufsteigende Ionenaustauschermasse in dem Austauschbehälter in Anionen- und Kationenmassen entsprechend ihren unterschiedlichen spez^:- fischen Gewichten kontinuierlich entmischt wird, wonach die beiden Harzkomponenten voneinander getrennt aus dem Austauschbehälter abgeführt, regeneriert, danach miteinander vermischt und gemeinsam mit der Rohflüssigkeit dem Austauschbehälter wieder zugeführt werden.

Werden an die Reinheit der Flüssigkeit hinsichtiich der Restsalzgehalte hohe Anforderungen gestellt, so empfiehlt sich eine Nachentsalzung, die gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung in der Weise vorgenommen wird, daß die regenerierten und miteinander vermischten Austauschermassen zusammen mit der in dem Austauschbehälter vorentsalzten Flüssigkeit in einen diesem nachgeschalteten, der Nachentsalzung der Flüssigkeit dienenden Austauschbehälter kontinuierlich eingeführt und durch diesen in vertikaler Richtung von oben nach unten oder von unten nach oben unter Bildung eines Festbettes hindurchgeführt werden, wobei die vollentsalzte Flüssigkeit aus dem Behälter abgeführt und die nur teilweise beladene Ionenaustauschermasse mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit in den der Vorentsalzung dienenden Austauschbehälter eingeführt wird. Da das Druckniveau in dem nachgeschalteten Behälter höher als in dem Voraustauscher ist, kann die teilbeladene Ionenaustauschermasse mit dem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit zusammen mit der Rohflüssigkeit von unten in den Voraustauscher eingeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, daß der zu entsalzenden Flüssigkeit kontinuierlich frisches, regeneriertes lonenaustauschermaterial zugeführt und erschöpftes Material entnommen und daß der kontinuierliche Arbeitsablauf nicht unterbrochen wird. Durch die Nachschaltung eines zweiten Behälters erreicht man weiterhin, daß die entsalzte Flüssigkeit erst vor Austritt aus der Anlage das frisch regenerierte Harz durchströmt.

Für die weitergehende Entsalzung der Flüssigkeit mit einer aus Kationen- und Anionenmassen bestehenden Ionenaustauschermischung wire¹ mit der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Austauschbehälter durch einen horizontalen Düsenboden in zwei Räume unterteilt ist, welche je ein Drainagesystem zum Abführen der entsalzten Flüssigkeit enthalten, daß der Düsenboden neben an sich bekannten Düsen mehrere senkrecht angeordnete Rohre kleinen Durchmessers aufweist, die zum Hindurchleiten der beladenen Ionenaustauscher aus dem unteren in den oberen Behälter dienen, und daß in dem Raum oberhalb des Düsenbodens zwei zum getrennten Abführen der beladenen Ionenaustauscher dienende, z. B. trichterförmig ausgebildete Absaugstutzen angeordnet sind, von denen der eine, zum Ahfiihren der spezifisch schwereren Ionenaustauscher unterhalb der Auslassöffnung der Rohre und der andere zum Abführen der spezifisch leichteren Ionenaustauscher dienende Absaugstulzen oberhalb des Drainagesysiems angebracht ist und welche mit je einer Regenerierungssäule für die jeweiligen Ionenaustauscher verbunden sind.

In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele

der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 eine Entsalzung mit einem einheitlichen lonenaustauschermaterial,

A b b. 2 die Entsalzung mit einem aus Anionen- und Kationenharzen bestehenden lonenaustauschergemisch, welchem gemäß

A b b. 3 eine Nachentsalzung in einem weiteren Austauschbehälter nachgeschaltet ist.

Gemäß A b b. 1 wird die zu entsalzende Flüssigkeit 1 dem Austauschbehälter 2, der mit lonenaustauschermaterial 3 gefüllt ist, von unten zugeführt und durch dieses hindurch nach oben gepumpt. Im oberen Drittel des Behälters befindet sich ein Drainagesystem 4, mit dessen Hilfe die entsalzte Flüssigkeit 5 aus dem Behälter abgezogen wird. Die beladene Ionenaustauschermasse 6 wird mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Behälters abgeführt und in die Rcgeneriersäule 7 geleitet, von wo das frische Austauschermaterial wieder dem Behälter 2 zusammen mit der Rohflüssigkeit 1 zugeführt wird.

Für eine weitergehende Entsalzung mit einem Anionen-Kationen-Austauschergemisch weist der in Abb. 2 dargestellte Austauschbehälte^r 2 den Düsenboden 8 auf, in dem neben den Düsen 9 mehrere senkrechte Rohre kleinen Durchmessers 10 angeordnet sind, die zum Hindurchleiten des Ionenaustauschermaterials 3 nach dessen Beladung in den Raum oberhalb des Düsenbodens dienen. Unterhalb der Austrittsöffnungen der Rohre 10 ist der trichterförmige Absaugstutzen 11 angebracht. Eine gleiche Absaugevorrichtung 12 befindet sich oberhalb des im oberen Teil des Behälters angeordneten Drainagesystems 4. Im unteren Teil des Behälters ist das weitere Drainagesystem 13 angeordnet.

Die Rohflüssigkeit strömt zusammen mit der lonenaustauschermasse in den unteren Raum des Behälters 2, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 bis 80 m/h. Dabei bildet die Austauschermasse weitgehend ein Festbett, das gegen den Düsenboden 8 gedrückt wird. Aus diesem wird mittels des Drainagesystems 13 ein Teil der vorentsalzten Flüssigkeit abgezogen. Gleichzeitig strömt die übrige Flüssigkeit durch die Düsen 9 und mit der Austauschermasse durch die Rohre 10. Die über diese Rohre an den oberen Behälterraum gelangende beladene Austauschermasse wird hier bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 8 bis 12 m/h entmischt. Die spezifisch schwereren Harze, in der Regel Kationenharze, sinken auf den Düsenboden 8 ab. Sie werden durch den Trichter 11 abgesaugt und in die hieran angeschlossene Regeneriersäule 14 gefördert.

Die spezifisch leichteren Harze, in der Regel Anionenharze, werden mit dem restlichen Teil der vorentsalzten Flüssigkeit in den oberen Behälterteil gespült, durch den Trichter 12 abgezogen und in die Regeneriersäule 15 gedrückt. Durch das Drainagesystem 4 wird die in diesem Behälterraum entsalzte Flüssigkeit abgezogen und mit der aus dem Drainagesystem 13 abfließenden Flüssigkeit vereinigt. Die voneinander petrennten Ionenaustauscherbestandteile

werden nach Durchfließen der Regencriersäulen 14 und 15 miteinander vermischt und dann zusammen mit der Rohflüssigkeit dem Behälter 2 wieder zugeführt.

Entsprechend der Darstellung in A b b. 3 wird für eine etwabe Nqchentsalzi'ng die weitgehend entsalzte Flüssigkeit 5 nach einer Druckerhöhung mittels der l^Jumpe 16 in den Nachaustauschcr 17 gefördert. Gleichzeitig werden die frisch regenerierten Austauscherharze aus den Regeneriersäulen 14 und 15 in den Nachaustauscher eingetragen. Die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Behälter liegt bei etwa 30 bis 100 m/h. Die Durchflußrichtung durch diesen Behälter ist von unten nach oben, wie in A b b. 3 angedeutet. Dadurch bilden die Austauscher ein Festbett, und es kann, da das Druckniveau imNaehaustauschei 17 höner ais in dem Vorauslauscher 2 ist, über fite Rohrleitung 19 kontinuierlich ein Harz-Wasser-Gemisch aus dem Nachaustauscher in den Voraustauscher 2, in weichen gleichzeitig die Rohllüssigkeil eingeführt wird, übertragen werden. Dami: ist dei Kreislauf der ionenaustauscher geschlossen. Die Entnahme aus dem Nachausiauscher erfolgt bei dei Durc'iflußrichtung von unten nach oben am höchster Punkt des Behälters oder bei der Durchflußrichtunj \ on oben nach unten am tiefsten Punkt des Behälters Die restentsalztc Flüssigkeit wird über das Drainagesystem 18 aus dem Nachaustauscher abgezogen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entsalzen von Flüssigkeiten, bei dem die Rohflüssigkeit in einem Austauschbehälter von unten nach oben durch eine aus Anionen- und/oder Kationenharzen bestehende IonenaustauscherfüHung hindurchgeleitet wird, die beladenen Ionenaustauschermassen ohne Unterbrechung des Rohflüssigkeitsstromes kontinuierlich aus dem Austauschbehälter abgeführt, regeneriert und anschließend zusammen mit der Rohflüssigkeit dem Austauschbehälter wieder zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten Ionenaustauschermassen mit der Rohflüssigkeit gemeinsam von unten in den Austauschbehälter eingeführt werden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so hoch bemessen wird, daß die Ionenaustauschcrmassen unter der oberen Bettbegrenzung ein Festbett bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer aus Anionen- und Kationenharzen bestehenden Ionenaustauschennischung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit während des Entsalzungsvorganges die aufsteigende lonenaustauschermasse in dem Austauschbehälter in Anionen- und Kationenmassen entsprechend ihren unterschiedlichen spezifischen Gewichten kontinuierlich entmischt wird, wonach die beiden Harzkomponenten voneinander getrennt aus dem Austauschbehälter abgeführt, regeneriert, danach miteinander vermischt und dem Austauschbehälter wieder zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten und miteinander vermischten Austauschermassen zusammen mit der in dem Austauschbehältcr vorentsalztcn Flüssigkeit in einen diesem nachgeschaltclcn, der Nachentsalzung der Flüssigkeit dienenden Austauschbehälter kontinuierlich eingeführt und durch diesen von unten nach oben und unter Bildung eines Festbettes hindurchgeführt werden, wobei die vollentsalzte Flüssigkeit aus dem Behalter abgeführt und die beladene Ionenaustauschermasse mit einem Teilstrom der entsalzten Flüssigkeit und zusammen mit der Rohflüssigkeit von unten in den der Vorentsalzung dienenden Austauschbehältcr eingeführt wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauschbehälter (2) durch einen horizontalen Düsenboden (8) in zwei Räume unterteilt ist, welche je ein Drainagesystem (4, 13) zum Abführen der entsalzten Flüssigkeit enthalten, daß der Düsenboden neben an sich bekannten Düsen (9) mehrere senkrecht angeordnete Rohre kleinen Durchmessers (10) aufweist, die zum Hindurchleiten der beladenen Ionenaustauscher aus dem unteren in den oberen Behälterraum dienen, und daß in dem Raum oberhalb des Düsenbodens zwei zum getrennten Abführen der beladenen Ionenaustauscher dienende, z. B. trichterförmig ausgebildete Absaugstutzen (11, 12) angeordnet sind, von denen der eine (11) zum Abführen der spezifisch schweieren Ionenaustauscher unterhalb

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andere zum Abführen der spezifisch leichteren Ionenaustauscher dienende Absaugstutzen (12) oberhalb des Drainagesystems (4) angebracht ist und welche mit je einer Regenerierungssäule (14, 15) für die jeweiligen Ionenaustauscher verbunden sind.