146432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oldatok kezelésére ioncserélő anyagokkal
2 146.432 jelentősen megnövelhetjük a meredek S-görbéjű oldatok áramlási sebességének megnövelésével. Az áramlási .sebesség megnövelésével együtt jár az áramlási ellenállás megnövekedése, sőt megál- lapítást nyert (Cukoripari Kutató Intézet közleményei I. 125, 1954), hogy bizonyos lineáris sebességhatár túllépése esetében a hidrodinamikai ellenállás rohamosan megnő, sőt az áramlás gyakorlatilag meg is szűnhet. Ez a sebességhatár másrészt azt jelenti, hogy az előzők szerint az ioncserélő folyamat gazdaságosságát jelentősen növelő eljárás, az időegység alatt átvezetett oldattérfogat és az oszloptérfogat hányadosának növelése, csak úgy vihető1 keresztül a megkívánt mértékben, ha az oszlop hosszát csökkentjük. Ezzel érhetjük csak el azt, hogy e hányados értékét növeljük anélkül, hogy az áramlási sebességet egyidejűleg növelnénk. Az 1. ábra II. görbéje az előbbi folyamat után alkalmazott regeneráló eljárás S-görbéjét ábrázolja. Ez az előbbivel ellentétben erősen elnyúlt alakú, vagyis e görbe G0 értéke nagy. A regeneráló művelet gazdaságosságát a felhasznált vegyszerek által elért változás határozza meg, vagyis a regenerálás alkalmából visszacserélt ionok és a felhasznált regenerált ionok mennyiségeinek hányadosa. Ez az 1. ábrán árnyékolással megadott terület és a hozzátartozó R abszcissza érték hányadosa. Ez az utóbbi hányados annál nagyobb, minél rövidebb az R-távolság, vagyis minél kevesebb oldattal érhető el az oszlop megkívánt regenerálása. A regeneráló vegyszerek 'kihasználása tehát annál jobb, minél meredekebb a regeneráló folyamat S-görbéje, vagyis minél kisebb a Gr érték. A képlet szerint ezt adott tela Jesítménynél a viszonylagos gyantamennyiség ~~~ A?, növelésével érhetjük el. Ami egyértelmű azzal, hogy a regeneráló oldatot lassan kell átvezetni az ioncserélőn. Minthogy a regeneráló oldat koncentrációja gazdasági szempontok következtében rendszerint nagy, ezért ahhoz, hogy -a- értéke Aj,-hoz viszonyítva kicsi legyen, az áramlás sebességét kell lehetőleg nagymértékben csökkenteni. Hidrodinamikai okokból azonban a sebesség csökkentésének is van határa. Ugyanis az apró szemcsékkel töltött ioncserélő oszlopban működés közben nagyszámú csatorna, illetőleg elzáródás keletkezik, amelyéknek hatására az oldat nem érintkezik egyformán minden szemcsével, tehát az ioncserélő anyagnak egy része kihasználatlanul marad. E csatornák szerepe annál nagyobb, minél kisebb az oldat áramlási sebessége. Gyakorlati tapasztalatok szerint (Gryllusné, Cukoripari Kutató Intézet közleményei 1, 112, 1954) ikb. 0,5 m/óra lineáris sebesség alatt az ioncsere a hatások következtében bizonytalanná válik. Így tehát a bevezetett oldat és az ioncserélő oszlop kapacitásának hányadosát az előbbiek szerint kívánatos módon csak akkor csökkenthetjük, ha az ioncserélőt hosszú oszlopban helyezzük el. Ez a követelmény ellentétes azzal, amelyet a tisztítási folyamatnál előnyösnek ismertünk meg. Az eddig ismert eljárások alapján nem biztosítható a tisztítási folyamat részére leggazdaságosabb nagy áramlási sebesség, sem pedig a regeneráló folyamatok részére a leggazdaságosabb kis áramlási sebesség egyazon ioncserélő oszlopon. Tekintve azt, hogy a tisztítási folyamatban elérhető gazdaságosság főleg beruházási megtakarítást jelent, míg a regeneráló vegyszerek kihasználásának mértéke az állandó üzemköltségeik nagyságát határozza meg, a gyakorlatban általában természetesen utóbbit csökkentik. így a jelenleg általánosan alkalmazott ioncserélő berendezésekben az ioncserélő töltet magassága legalább 0,6, de optimálisan 1,0—1,5 m szokott lenni. Ezzel biztosíthatjuk a regeneráló oldat aránylag jó kihasználását a gyakorlatilag számbajövő áramlási sebességek mellett. Az előbbiek szerint viszont lemondunk arról, hogy a tisztítási folyamathoz csak a minimális mennyiségű ioncserélőt alkalmazzuk. Emiatt a tisztítási folyamatban a hosszú oszlopnak valójában csak kis rétege van egyidejűleg üzemben, a legnagyobb része ioncserét nem végez. A mai nagyüzemi berendezések gazdaságossága tehát nem éri el azt a fokot, amelyet elméletileg biztisítanj lehetne. Az itt ábrázoltaknak megfelelő helyzet áll fenn az ioncsere két legfontosabb nagyipari alkalmazásánál, nevezetesen a víz és a cukorlevek tiszr tításánál, de ezen felül sok más kisebb jelentőségű ipari alkalmazásnál is, ahol a tisztítási folyamatban viszonylag híg oldatokat kezelnek. A regeneráláshoz használt tömény oldatok miatt hosszú oszlopokat alkalmaznak, tehát a tisztításnál aránylag kis áramlási sebességekkel kénytelenek megelégedni, vagyis a berendezések viszonylag nagyok és nagy mennyiségű ioncserélő anyagot tartalmaznak. A fent említett hátrányokat a találmány szerinti eljárással küszöbölhetjük ki. A találmány olyan eljárásra vonatkozik, melynél az oldatokat ioncserélő oszlopokkal kezeljük, és az ioncserélő oszlopokat regeneráljuk, és melynél a kezelendő oldathoz és a regeneráló oldathoz tartozó S-görbék meredeksége különbözik egymástól és mely eljárásra jellemző, hogy a meredekebb S-görbét adó oldatot párhuzamosan kapcsolt ioncserélő oszlopokon vezetjük át, majd ezeket az oszlopokat sorbakapcsoljuk, amikor a kevésbé meredek S-görbét eredményező oldatot vezetjük át. Célszerűen úgy járunk el, hogy a több oszlopon egyidejűleg kivitelezett tisztítási vagy regenerálási műveletek egyikéből a másikba olyan oszlopokat viszünk át, amelyeket e művelet során a gyakorlati szempontoknak megfelelően teljesen átalakítottunk. Ennek megfelelően a tisztításban már teljesen kimerült oszlopot kapcsoljuk a regeneráló műveletbe, ül. a teljesen regenerált oszlopot hozzuk be a tisztító folyamatba. Ennek az eljárásnak előnyeit tovább növelhetjük, ha a. két műveletet ellenáramiban alkalmazzuk, vagyis a párhuzamosan kapcsolt csoportban teljesen kimerült oszlopot a sorbakapcsolt oszlopokhoz utolsóként kapcsoljuk. A találmány értelmében továbbá a párhuzamosan kapcsolt oszlopokat sem kapcsoljuk egyidejűleg be, hanem egymás után egyenként, ahogyan a sorbakapcsolt csoportban az egyes oszlopok felszabadulnak. A fenti módszer segítségével elérjük, hogy a kis meredekségű S-görbét adó oldat esetében a jó hatásfokot biztosító ellenáram elvét alkalmazhatjuk és ugyanakkor a meredekebb S^görbéjű műveletet rövid érintkezési idővel végezhetjük.
