CH377787A

CH377787A - Zylindrisches Mischbettfilter für den Ionenaustausch

Info

Publication number: CH377787A
Application number: CH8102159A
Authority: CH
Inventors: Herbert Dr Corte
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1958-11-28
Filing date: 1959-11-23
Publication date: 1964-05-31
Also published as: BE585100A; DE1076624B; GB875460A; NL245728A; FR1241082A

Description

Zylindrisches Mischbettfilter für den Ionenaustausch
Die bekannten Vorrichtungen zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen mit Gemischen von zum Beispiel Kationen- und Anionenaustauschern, die sogenannten Mischbettfilter, bestehen aus einem zylindrischen Filtergehäuse mit einem mit Düsen versehenen Filterboden und einem der Verteilung beziehungsweise Sammlung der Regeneriermittel dienenden Verteilersystem. Diese Mischbettfilter haben sich zwar im Prinzip bewährt, jedoch sind in vielen Fällen Schwierigkeiten aufgetreten.

Man hat einmal festgestellt, dass die Kräfte, die beim Regenerieren beziehungsweise Betrieb von Mischbettfiltern auf das Verteilersystem wirken, mit steigendem Filterdurchmesser derart zunehmen, dass sie bei Durchmessern von mehr als 2,5 m nur noch schwer zu beherrschen sind, also grosse Verstärkungen erforderlich machen. Daher ist man dazu übergegangen, lieber mehrere Filter mit kleineren Durchmessern anstelle eines grossen zu verwenden, obwohl dadurch die Kosten sehr viel höher werden. Eine weitere Unvollkommenheit der bekannten Mischbettfilter liegt darin, dass in vielen Fällen zum Beispiel mehr Kationenaustauscher eingesetzt werden muss, als zur Reaktion erforderlich ist, da sich sonst eine zu geringe Schichthöhe und damit eine nur schlechte und unzuverlässige Regenerierung ergeben würde.

Ferner zeigen die bekannten Mischbettfilter noch den Mangel, dass bei grossen Dichte- und/oder Korngrössenunterschieden zwischen Kationen- und Anionenaustauscher eine einwandfreie Rückspülung der Austauscher nicht möglich ist, da bei der für den leichteren Austauscher richtigen Rückspülgeschwindigkeit der schwerere Austauscher überhaupt keine oder einseitige Bewegung zeigt, während anderseits bei der für den schwereren Austauscher richtigen Rückspülgeschwindigkeit der leichtere Austauscher eine zu grosse Ausdehnung seiner Filterschicht erfährt.

Es werden demzufolge zwecks Vermeidung von Materialverlusten sehr grosse Rückspülräume erforderlich.

Diese Mängel der bekannten Mischbettfilter lassen sich dadurch vermeiden, dass das Filtergehäuse, das einen Filterboden und ein Verteilersystem für das Regeneriermittel enthält, erfindungsgemäss in seinem unteren Teil einen kleineren Durchmesser besitzt als in seinem oberen Teil, wobei beide Teile durch ein konisches Übergangsstück verbunden sind und das Verteilersystem unterhalb des oberen Teiles angeordnet ist.

Erfindungsgemässe Ausführungsformen von Mischbettfiltern sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Das zylindrische Filtergehäuse 1 enthält die obere Flüssigkeitszuführung 2, das an der Grenzfläche zwischen beiden Austauschern liegende Verteilersystem 3, die Flüssigkeitsableitung bzw. Mischluftzuführung 4 und den Düsenboden 5, auf dem der Kationenaustauscher 6, z. B. ein sulfoniertes Mischpolymerisat aus Styrol und Divinylbenzol bzw. das Gemisch mit dem Anionenaustauscher 7, zum Beispiel einem quaternäre Ammoniumgruppen enthaltenden Mischpolymerisat aus Styrol und Divinylbenzol, ruht.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 liegt das Verteilersystem 3 annähernd in Höhe der Unterkante des konischen Filtergehäuseteiles, das heisst, das Volumen des Filtergehäuseteiles mit kleinerem Durchmesser ist so gross wie das Volumen des spezifisch schwereren Kationenaustauschers. Bei der Ausführung gemäss Fig. 2 liegt dagegen das Verteilersystem 3 innerhalb des zylindrischen Teiles mit kleinerem Durchmesser, wobei das Volumen des zylindrischen Teiles mit kleinerem Durchmesser etwa so gross ist wie das Volumen, welches der spezifisch schwerere Austauscher beim Rückspülvorgang einnimmt.

Wie man leicht einsieht, wird durch die erfindungsgemässe Ausführung der Mischbettfilter erreicht, dass
1. das Verteilersystem im Durchmesser klein gehalten werden kann,
2. nur so viel Kationenaustauscher eingesetzt zu werden braucht, als unbedingt notwendig, da durch Wahl des Durchmessers des kleineren Zylinders beliebig hohe Schichten erzeugt werden können,
3. durch geeignete Abstimmung der beiden Durchmesser den Dichteunterschieden der Austauscher Rechnung getragen werden kann, so dass eine für beide Austauscher geeignete gemeinsame Rückspülgeschwindigkeit erreicht wird.

Durch die Möglichkeit, mit der erfindungsgemä ssen Vorrichtung die Menge des spezifisch schwereren Kationenaustauschers auf ein Minimum beschränken zu können, wird die Vorschaltung eines mit Säure regenerierten Kationenaustauschers vor das Mischbett besonders vorteilhaft. Eine Vorrichtung, die die Durchführung dieses Verfahrens in einem einzigen Filtergehäuse gestattet, zeigt Fig. 3 in schematischer Darstellung. In diesem Falle enthält das Filtergehäuse 1 neben den vorgenannten Teilen noch die Chemikalienab- bzw. -zuleitung 8 und einen Düsenboden 9, auf dem der vorgeschaltete Kationenaustauscher 6 ruht.

Bei der Regeneration kann beispielsweise so verfahren werden, dass zunächst konzentrierte wässrige Natronlauge bei 8 eingeführt wird, während gleichzeitig über 2 Rohwasser zugeleitet wird, das nach Durchströmen der oberen Kationenaustauscherschicht 6 als Verdünnungswasser für die Natronlauge dient.

Die Regenerierlauge wird bei 4 abgelassen. Zum Auswaschen der Regenerierlauge dient weiterhin über 2 eingeführtes Rohwasser. Anschliessend wird Rohwasser über 4 eingeführt, während gleichzeitig über 2 Säure eingebracht wird. Der gemeinsame Abfluss erfolgt über 8. Durch dieses Arbeitsverfahren wird gleichzeitig die Trennung und Schichtung der beiden unteren Austauscher und die Regeneration des oberen Kationenaustauschers bewirkt. Nach Auswaschen der Regeneriersäure mit Rohwasser über 2 nach 8, wobei weiterhin über 4 gegengespült wird, erfolgt die Regeneration der unteren Kationenaustauscherschicht über 3 nach 4 mit Säure. Nach Auswaschen auch der letztgenannten Regeneriersäure wird zur Mischung der beiden Austauscher bei 4 entweder Luft eingeblasen oder kurze Zeit mit hoher Geschwindigkeit nach 8 oder 2 rückgespült.

Beim Betrieb erfolgt die Rohwasserzufuhr bei 2 und die Reinwasserentnahme bei 4. Zweckmässigerweise kann die Reinwasserentnahme auch gleichzeitig über 4 und 3 erfolgen, wozu das Ventil 10 geöffnet wird. Wird an der Entnahmestelle 3 die Reinwasserqualität überprüft, so ist hierdurch die Möglichkeit gegeben, das Filter ausser Betrieb zu nehmen, bevor die Wasserqualität nicht mehr genügt.

Claims

PATENTANSPRUCH Zylindrisches Mischbettfilter für den Ionenaustausch, das einen Filterboden und ein Verteilersystem für das Regeneriermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse in seinem unteren Teil einen kleineren Durchmesser besitzt als in seinem oberen Teil, wobei beide Teile durch ein konisches Übergangsstück verbunden sind und das Verteilersystem unterhalb des oberen Teiles angeordnet ist.

UNTERANSPRUCH Zylindrisches Mischbettfilter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des unteren Zylinders gleich dem Volumen des spezifisch schwereren Austauschers ist.