149939. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ioncserélő műveletekhez

Megjelent: 1963. május 31. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 149.939 SZÁM Nemzetközi osztály: CU—72 ALAPSZÁM Magyar osztály: C 02 b 85 b SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Eljárás és berendezés ioncserélő műveletekhez Cukoripari Kutatóintézet, Budapest Feltaláló: Zsigmond András mérnök, Budapest A bejelentés napja: 1960. május 4. Ioncserélő műveleteiknél általában ioncserélő szemcsékből álló oszlopot használnak és a folyadékokat általában felülről lefelé áramoltatják. Elméletileg célszerű volna, ha a telítést és regenerálást az oszlopon egymással ellentétes irányban, tehát a telítésnél például felülről lefelé, a regenerálásnál pedig alulról felfelé áraanoltatott folyadékkal végezzük. A gyakorlatban azonban ez csak különleges feltételek mellett valósítható meg. így például cukoroldatnak ioncserélő anyagokkal való kezelésénél a tisztítandó cukoroldatot ioncsérélő oszlopon felülről lefelé vezetik át, majd az oszlopon ugyancsak felülről lefelé vezetett vízzel kimossuk, ezután az ioncserélő oszlopot kimossák alulról felfelé vezetett vízárammal, avégett, hogy egyrészt az ioncserélő szemcsék közé került szennyező részeket eltávolítsák, másrészt,. hogy a töltetet fellazítsák és egyenletesen elrendezzék. A visszamosás miatt az ioncserélő oszlopot tartalmazó tartályt csak 50—70%-ban töltik meg ioncserélő anyaggal, hogy a visszamosás folyamán az ioncserélő oszlop kellő mértékű fellazítására elegendő oszloptér álljon rendelkezésre. Az ioncserélő szemcsékkel ki nem töltött holttér azonban hátrányos, mert a telítő ill. regeneráló oldatok a holttérben a- mosóvízzel összekeveredve felhígulnak, ami az ioncsere hatásfokát rontja és a tisztított oldatokat pedig emiatt rendszerint be kell töményíteni. A holttér miatt növekszik az ioncserélő berendezés mosóvíz fogyasztása, ha pedig a telítőoldat fajsúlya nagyobb mint a regeneráló oldaté, ill. a mosóvízé, a felülről lefelé való áramoltatásnál, az oszlopon belüli folyadékelkeveredés mértéke növekszik és a tömény oldat az oszlopban gyakran csatornákat képez és az áramlás egyenlőílenná válik. Az ioncserélő oszlopoknál a felül bevezetett folyadékelosztás rendszerint nem kielégítően egyenletes. Az oszlopba felül csak mechanikai szennyezésektől mentes, szűrt oldatok vezethetők be, mert a szennyezek az ioncserélő szemcsék közötti folyadókutakat eltömik, az áramlás egyenlőtlenné válik, azonkívül az oszlop ellenállása jelentősen megnövekszik. E szennyezések csak visszamosással távolíthatók el, amikor is gondos kezelés mellett is elkerülhetetlen az ioncserélő szemcsék vesztesége. Ha az ioncserélő oszlopba gáz, például levegő vagy szénsav kerül, ez csak a visszamosásnál távolítható el, az oszlopban felgyülemlő gázbuborékok mind az ioncsere szempontjából, mind pedig hidromechanikai szempontból hátrányosan befolyásolják az oszlop működését. A találmány eljárás és berendezés, amelynél a fenti nehézségeket ki tudjuk küszöbölni, a tisztítási és regenerálási műveleteket egymással ellentétes irányban áramoltatott folydékokkal, a kimosási műveleteket pedig tetszőleges irányban végezhetjük. A rendszerben holttér gyakorlatilag nincsen, úgyhogy az ioocsereMműveleteket a körülményeknek megfelelően a legkedvezőbb feltételek mellett igen gazdaságosan foganatosíthatjuk. A találmány értelmében az ioncsere műveletekhez mindig két sorbakapcsolt ioncserélő oszlopot használunk, melyek egymással felül ioncserélő szemcsékkel töltött összekötőtéren át közlekednek, mimellett a kezelendő oldatot az egyik oszlopon alul vezetjük be és felfelé áramoltatva az összekötőtéren át a másik oszlopba vezetjük, ahol felülről lefelé áramoltatjuk, majd ebből az oszlopból alul vezetjük ki. A regeneráló oldatot ez utóbbi oszlopba alulról vezetjük be és a kezelt oldat áramlási irányával szemben áramoltatva, az összekötőtéren át az első helyen .említett oszlopon felülről lefelé vezetjük, majd alul vezetjük ki. Gyakorlatilag holttérmentes ioncserélő oszloppal dolgozunk. A két oszlop és az összekötőtér össztérfogatának legalább 95%-át, célszerűen mintegy 98%-át töltjük ki az ioncserélő anyagszemcsékkel, ill. járulékos szűrőanyaggal, mint például kaviccsal, homokkal. E járulékos szűrőanyag réteget az ioncserélő oszlopok alsó részén alkalmazzuk, melyek a kezelendő oldat mechanikai szennyezését is visszatartják és egyben a