151363. lajstromszámú szabadalom • Berendezés ioncserélő műveletekhez

151363 3 4 oldatának ioncserélős tisztítása. Ilyen esetben ugyanis az ion csere után az ioncserélő szemcsékben igen nagymértékű duzzadásváltozás megy végbe. A duzzadás következtében a gyantaszemcsék mérete nagymértékben megváltozik, a töltet térfogatigénye igen változó. Azt tapasztaltuk, hogy azokban az ioncserélő oszlopokban, amelyekben a folyadékáramlás felülről-lefelé történik, a tömör töltet nem tudja az áramlással szemben az egyes szem. csék térfogatnövekedését követni, hanem mintegy belefeszül az ioncserélő oszlopba. A fellépő nyomás következtében a szemcsék összeroppannak és elporlódnak. Tapasztalataink szerint pl. 50%-os szorbit-oldat ioncseréje során a közhasználatban elterjedt ioncserélő oszlop-típusban 10—2'0 ioncsere-ciklus után már nem található a töltetben ép gyantaszem, a töltet elporosodík, s további használata alkalmatlanná válik. Hasonló, bár nem ilyen mértékű jelenség tapasztalható, tömény cukoroldatok, pl. sűrűié vagy melasz ioncseréjénél. A jelenséget nem akadályozza meg az oszlopok felső részében levő szabad holttérfogat sem> mert az áramlás iránya megakadályozza a töltet terjeszkedését a holttérfogat irányába. A nehézségek fellépésével járó ioncsere-reakciő másik csoportjába tartoznak a nagymértékű gázfejlődéssel járó ioncserélő műveletek, amelyeknél a reakció során fejlődő nagy mennyiségű gáz felülről-lefelé történő folyadékáramlás esetében az oszlopban felgyülemlik és többékevésbé kitölti a gyantaszemcsék közötti teret, és így gátolja az íoncsere-folyamat lejátszódását. Harmadsorban: nagy fajsúlyú és hígulás szempontjából kényes oldatok, pl. tömény cukorgyári szörpök ioncseréjénél nagy hátrányt jelent az a tény, hogy a nagy fajsúlyú oldatokat az oszlop felső részén vezetik be, s ilyen módon szorítják ki az oszlopban levő vizet. A kedvezőtlen fajsúly-viszonyok miatti visszakeveredés következtében az oldatban igen nagymértékű hígulás lép fel. A fenti típusú reakciók a törzsszabadalom szerinti berendezésben is már az eddig ismeretes ioncserélő oszlopokkal szemben kedvezőbb hatásfokkal kivitelezhetők, mert ebben a berendezésben a töltet 50%-ában alulról-felfelé halad a folyadékáramlás, ahol is ezek a nehézségek elmaradnak, mert a felfelé áramló folyadékban a töltet térfogatváltozása akadálytalanul végbemegy, s a kiváló gázok is automatikusan eltávolítódnak, és a fajsúly viszonyok is kedvezően alakulnak. Azonban a nehézségek itt is jelentkeznek, a töltet másik 50%-ánál, ahol a folyadékáramlás az ismertetett reakcióknál felülről-lefelé halad. A nehézségek kiküszöbölését célozza a törzsszabadalom szerinti berendezés továbbfejlesztésével a jelen találmány tárgyát olyan ioncserélő berendezés képezi' amely egyrészt teljes mértékben megtartja a törzsszabadalom szerinti berendezés lényeges műszaki előnyeit, másrészt elkerüli a töltetnek duzzadás folyamán bekövetkező porlódását, a reakció lefolyását gátló gázoknak az oszlopban vagy annak egyik aktív részében való felgyülemlését, és minden esetben a legkedvezőbb fajsúly-viszonyok mellett működik. A jelen találmány értelmében az ilyen típusú ioncsere-folyamatok kivitelezésére a törzsszabadalom 7. igénypontjában leírt rendszerű berendezés oly kiviteli alakját alkalmazzuk, amelyben a két függőleges helyzetű oszlop egyike oly mértékben le van rövidítve, hogy az a gyantaréteg alulról való lezárására szükséges kavicsrétegen kívül csupán egy minimális (célszerűen 10—20 cm) magasságú gyantaréteget fogad be, amely azután már közvetlenül a két oszlop közötti összekötő tér gyantatöltetében folytatódik. Egyebekben ennek a lerövidített oszlopnak a szerkezeti felépítése teljesen megegyezik a törzsszabadalomban leírt és a jelen találmány szerinti berendezés másik oszlopánál is változatlanul megmaradt szerkezeti megoldással. így a belső oszlopot egy olyan rövid külső oszlopcsonk veszi körül, amelyben a folyadék már csak kb. 10 cm magas gyantaréteggel és egy kb. 20 cm magas kavicsréteggel érintkezik, ahol tehát a gyantaréteg magassága (a belső oszlop hosszától függően) legfeljebb 20%-a, célszerűen legfeljebb 10%-a a belső oszlopénak. Ebben az ioncserélő oszlopcsonkban az ioncserélő töltet elsődleges célja egy tömör réteg biztosítása, amelyen át a folyadék gyantaveszteség nélkül elvezethető. Természetesen az ioncsere-reakció utolsó szakasza és az ioncserélt folyadék elvezetése is ebben a gyantarétegben megy végbe, azonban egyrészt az oszlopcsonk kis magassága miatt itt a duzzadással kapcsolatos nehézségek már nem léphetnek fel, a kedvezőtlen fajsúly-viszonyok hatása elhanyagolható- másrészt pedig ennek a szakasznak, mint ioncserélőnek a működése kézenfekvően a telítési periódus utolsó szakaszára korlátozódik, s benne csak részleges ioncsere megy végbe, így ebben a szakaszban gázfejlődés csak a periódus végén várható, s a részleges ioncsere miatt nagymértékű, az ioncserét komolyan gátló gázfejlődéssel nem kell számolni. Az 1. ábrán a találmány szerinti ioncsérélő' berendezés fentemlített kiviteli alakjának függőleges metszete, a 2. ábrán ugyané berendezés keresztmetszete látható. A berendezésnek az ábrán feltüntetett kiviteli alakja esetében a körkeresztmetszetű (1) ioncserélő oszlopot gyűrű alakban veszi körül a rövid (2) oszlopcsonk, amelynek keresztmetszet-felülete lényegileg ugyanakkora, mint az (1) oszlopé. Az (1) oszlop és a (2) oszlopcsonk felül a (3) összekötő tér útján közlekedik egymással. Az (1) oszlop alján a (4) folyadékfúvókák, a (2) oszlopcsonk alján az (5) folyadékfúvókák szolgálnak a folyadékok be-, ill. kivezetésére. A (3) összekötő tér felső részén vannak a pl. öblítővíz bevezetésére alkalmas 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2