146432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oldatok kezelésére ioncserélő anyagokkal
146.432 3 A fentebb ismertetett két gyakorlatilag fontos esetben (vízlágyítás és cukorlétisztítás) a tisztítási folyamatot végezzük párhuzamosan és a regenerálást sorbakapcsolt oszlopokon. De az eljárás minden további nélkül alkalmazható olyan esetekben is, amidőn az ionosere természeténél fogva a hasznos folyamatot kell hosszú oszlopon megvalósítani és a regenerálás hajtható végre rövid oszlopokon. Ilyen esetben a hasznos folyamatot sorbakapcsolt, a' regenerálást párhuzamos oszlopokon végezzük, így járunk el, ha például tengervízből ioncserélővel - kívánunk nátriumkarbonátot gyártani. Ebben az esetben a mintegy 0,5 n koncentrációjú konyhasó oldatot (tengervíz) használjuk az ammónium alakba került kationcsarélő regenerálására. A hasznos folyamatban a nátriumalakban levő kationcserélőt 5—6 n ammóniumkarbonát oldattal kezeljük, amikor is a kifolyó oldatban nátriumkarbonátot kapunk. A regenerálásnál adódó S-görbe itt sokkal meredekebb, mint a hasznos folyamat S-görbéje, tehát a regenerálást vezetjük párhuzamos oszlopokon, a hasznos folyamatot pe~ dig sorfoakaposolt oszlopokon. Ugyancsak alkalmazható eljárásunk akkor is, ha a tisztítási vagy regenerálási művelet nem egy, hanem több fokozatból áll. Például az erősen bázisos anioincserélők regenerálására használják azt az eljárást, amelynél első fokozatban ammóniumkarbonát, másodikban ammóniumhidroxid oldat kerül alkalmazásra. Mint ismeretes, az ioncserélő folyamatoknál az egyes műveletek után az oldatokat rendszerint vízzel szoktuk kiszorítani az összekeveredés megakadályozására. Ugyancsak általában alkalmazzák az ioncserélő töltetek időnkénti fellazítását alulról felfelé vezetett vízárammal. E műveleteket a találmány szerinti eljárásnál értelemszerűen a párhuzamosan és sorbakapcsolt oszlopcsoportok között a célra elkülönített ioncserélő oszlopokon végezzük. Alkalmazható ez az eljárás abban az esetben is, ha a meredekebb S-görbe jellege megkívánja az oszlop kisebb méretű meghosszabbítását, mely ezekben a párhuzamosan kapcsolt csoport nem egy oszlopból álló egységekből van felépítve, hanem több oszlopból, amelyek sorba vannak kapcsolva, ahogy azt pl. a 2. ábra mutatja. A sorbakapcsolt oszlopokon a folyamatokat ellenáramba végezzük. Ugyancsak alkalmazható az eljárás abban az esetben, amikor a kevésbé meredek S-görbéjű folyamat nem teszi szükségessé, hogy az összes párhuzamosan kapcsolt egységet sorbakapcsoljuk, hanem kielégítő mértékben folyik le akkor is, ha a párhuzamosan kapcsolt egységekből kisebb csoportokat készítünk és csak ezeket kapcsoljuk sorba, úgy, ahogy azt pl. a 3. ábra tünteti fel. Az egyes ioncserélő oszlopok magasságát, valamint az ioncserélő szemcsenagyságát a találmány értelmében tovább előnyösen úgy választjuk meg, hogy 20 m/óra áramlási sebesség mellett az egyes oszlopnak a folyadékárammal szemben kifejtett ellenállása 1 atm.-nál kisebb. A találmány értelmében az egyes ioncserélő oszlopok magasságát 1 m-nél kisebbre akként választjuk meg, hogy azon 50 m/óránál nagyobb sebességgel áramoltathassuk a tisztítandó oldatot 1 atm.-nál nem nagyobb nyomás alkalmazása meUett. A találmány példaképpeni kivitelét a 4. ábra kapcsán magyarázzuk el. 14 db ioncserélő oszlop alkotja a telepet, amely úgy van szerkesztve, hogy az összes oszlopot akár egymás után, akár párhuzamosan, akár pedig külön-külön kapcsolhatjuk a megfelelő folyamatba. A rajzon feltüntetett kapcsolásnál a tisztítandó oldat az 1 körvezetékbe kerül, amelyből a párhuzamosan kapcsolt 1, 2, 3 ,4, 5 oszlopokba jut, ezekből a IV-jes körvezetéken keresztül hagyja el a telepet. A regeneráló oldatot a 8, 9, 10, 11 és 12 sorbakapcsolt oszlopokon keresztül vezetjük és az V-ös körvezetéken át kerül további feldolgozási helyére. A 7-es, ül. 14-es oszlopokban a tisztítandó, ill. a regeneráló oldatot vízzel szorítjuk ki, a 6., ill. 3. oszlopokban pedig viaszamosás folyik alulról felfelé vezetett vízárammal. A vizet a III. körvezetéken vezetjük be, és a VI. körvezetéken vezetjük a csatornába. Az 1. oszlop telítésének, illetőleg a 8. oszlop regenerálásának befejezése után az egész rendszerben a kapcsolást az „A" nyíl irányában egy oszloppal előre léptetjük. Ekkor a 2, 3, 4, 5, 6 oszlopok vannak párhuzamosan kapcsolva, a 9, 10, 11, 12, 13 oszlopok pedig sorba vannak kapcsolva. Az oldatokat az 1., ill .a 8. oszlopokból vízzel szorítjuk ki, míg a visszatmasás a 7. és 14. oszlopokon történik. E kapcsolási lépéseket körfolyamatban így folytatjuk tovább az A irányában. 1. példa. Vízlágyítás A jelenleg általánosan használatos eljárás értelmében 1,5 m magas ioncserélő oszlopokat alkalmaznak, amelyeken a lágyítandó víz maximálisan 20 m óránkénti sebességgel áramlik és az áramlási ellenállás nagyobb, mint 1 atm. Az óránként lágyított víz mennyisége gyakorlatilag az ioncserélő térfogatának 10—15-szöröse. A regeneráláshoz a lecserélt kalcium mennyiségnek ekvivalensekben 300—350%-át szoktak alkalmazni konyhasóból és ezzel a teljes kapacitás mintegy 60—70%-át aktiválják. 1000 liter polistirolszulfonsavas kationcserélő, pl. ilyen körülmények között naponta 480 m3 14° n keménységű vizet lágyít és napi 390 kg konyhasót igényel. A találmáfliy szerinti eljárás értelmében 5 db (a 2. ábrán 1—5 számú) 30 cm magas ioncserélő oszlopon végezzük a lágyítást, melyek párhuzamosan vannak kapcsolva. A vizet olyan sebességgel áramoltatjuk, hogy a fellépő ellenállás 1 atm. legyen, ilyen feltételek mellett az óránként lágyított víztérfogat a gyanta térfogatának 30-szorosát teszi ki. Az áramlási sebesség mintegy 100 m óránként. 9 percenként kapcsolunk egy-egy oszlopot a párhuzamosan kapcsolt lágyító oszlopcsoporthoz; ugyanakkor egyet-egyet lekapcsolunk, úgyhogy minden egyes oszlop 5 x 9 = 45 percig lágyít. 45 perc után sorban az oszlopot 9 percen belül visszamossuk. Az ábra szerinti kapcsolástól eltérőleg a víztisztításnál nincsen szükség a tisztítandó oldatnak vízzel történő kiszorítására és elegendő, ha csak a regeneráló oldatot szorítjuk ki. A tizennégy oszlop közül mindig hét oszlopot, pl. a 7—13 számúakat
