201690. lajstromszámú szabadalom • Ioncserélő eljárás és berendezés
1 HU 201 690 B 2 A találmány ellenáramú ioncserélő eljárás, ahol a kezelendő vagy regeneráló folyadékot ioncserélő tölteten vezetjük át és a töltet felett vezetjük el. A találmány továbbá berendezés az eljárás foganatosítására, amelynek tartálya, legalább alsó és középső folyadékelosztó szerkezete, működő ioncserélő gyantatöltete és szemcsés támasztórétege van. A jelenleg általánosan használt megoldások szerinti ellenáramú ioncserélő technológiák számos változata létezik, attól függően, hogy az alulról felfelé áramló folyadék átrétegező hatása ellenében az ioncserélő szemcsék rögzítését milyen módon oldják meg. A kimentési műveletet alulról felfelé végezve a folyadékáramlás az ioncserélő réteget az ioncserélő töltet fölött elhelyezkedő szemcsés réteghez szorítja a 149 316 számú magyar és a 34 22 860 számú NSZK-beli szabadalmi leírások szerinti eljárásoknál. A magyar eljárásnál az oszlopban egyfajta, az NSZK-beíi eljárásnál kationcserélő, inert és anioncserélő rétegek fölé helyezett szemcsés anyag alkalmazásával. A berendezések nagy megbízhatósággal működnek (pl. a Paksi Atomerőmű pótvízelőkészítőjében), ugyanakkor hátrányuk, hogy csak mechanikai szennyeződéseket nem tartalmazó vizek kezelésére használhatók, nem üzemeltethetők szakaszosan, továbbá változó terheléssel, ugyanis gyakorlati tapasztalatok alapján ez esetben az ioncserélő fajtájától függően, csökkentve az áramlási sebességet 10-15 m/h alá, a töltet átrétegeződik, továbbá, hogy egy többlettartályra is szükség van, amelybe az ioncserélő töltet fellazítása előtt a felső szemcsés réteget ürítik ki. Alulról felfelé haladó kimentési folyamat során a működő réteg felső részébe helyezett folyadékclosztó szerkezet és efölött levő perforált lap akadályozza meg az ioncserélő szemcsék elmozdulását a Lcwatit-Rinscbett eljárásnál és változatainál, pl. a 34 40 964 számú NSZK-beli szabadalmi leírás szerinti eljárásnál. Az eljárások előnye, hogy a perforált lap fölötti gyantarétegben a mechanikai szennyeződéseket tartalmazó regeneráló oldatok egyidejű szűrése is megtörténik, ugyanakkor hátrányt jelent, hogy a kimerítés alatt a terhelés változásakor a szemcsék elmozdulhatnak. Hátránya az is, hogy a termelt víz minősége elmarad az egyéb ellenáramú eljárásoknál tapasztaltaktól, a szükséges vegyszerfelhasználás pedig nagyobb. A beépített perforált lap sem biztosítja az ágy szükséges megtámasztását és nem teszi lehetővé a teljes töltet alapos visszamosását. Az eljárások - a fenti hátrányok miatt - részleges újdonságuk ellenére a gyakorlatban nem terjedtek el. Alulról felfelé haladó regeneráló ellenáramú ioncserénél a beépített közbenső szűrőlap nem jelent megtámasztást, mivel a regeneráló vegyszer hatására az ioncserélő töltet összehúzódik, így szabad tér keletkezik fölötte. A 4 659 476 számú USA szabadalmi leírás szerinti eljárás pl. biztosítja a kezelendő oldat szűrésére és a töltet visszamosására vonatkozó előnyöket, ugyanakkor a regenerálás alatti megtámasztás elmaradása miatt nem érhető el az ellenáramú ioncserétől megkívánt 1,5- 1,8 mól/mól gazdaságos vegyszerfelhasználás, illetve az elvárt vízminőség. Alulról történő regenerálás esetén a 806 107 számú brit szabadalmi leírás szerinti megoldásnál és változatainál a regeneráló oldat egy közbenső folyadékclosztó szerkezeten át távozik és a töltet átrétegeződését egy felülről lefelé áramló közeg akadályozza meg. Ez, a tartály felső részén belépő, és a közbenső folyadékclosztón át a regeneráló oldattal együtt kilépő közeg lehet levegő vagy folyadék. Levegő alkalmazása esetén hátrányt jelent, hogy a művelet igen nagy mennyiségű por- és olajmentes levegőt igényel. A légtérbe a levegővel együtt kilépő vegyszer koncentrációja magas, egészségre veszélyes és korrodálja a berendezési tárgyakat. A vizet felülről lefelé áramoltatva nem oldható meg a pontos folyadékáram beállítása, a regenerálás alatti kisebb-nagyobb ingadozásokat a rendszer nem tudja kiegyenlíteni. A művelethez, különösen ioncserélőknél, sótalan víz szükséges. A regenerálás vízfogyasztása, valamint a kezelendő hulladékvegyszer térfogata gazdaságtalanul megnövekszik. Előnyös megoldás elvben a 4,379.855 számú USA szabadalmi leírás szerinti, ahol a kilépő regeneráló oldatot vezetik vissza és áramoltatják fentről lefelé. A művelet végrehajtása emiatt még nagyobb nehézséget jelent, mint a fentiekben hivatkozott megoldások esetében. Mivel a kilépő regeneráló oldat mennyisége nem elegendő a művelethez, többletvíz adagolása is szükséges, és ezek mennyisége nem hangolható össze. A találmány célja olyan ellenáramú ioncserélő eljárás és ennek megvalósítását lehetővé tevő berendezés kialakítása, amely kiküszöböli az ismert eljárások és berendezések hátrányait, hibáit és amely:- a művelet minden ciklusában biztosítja a gyantatöltetre ható szükséges mértékű megtámasztó erőt, megakadályozva ezáltal a szemcsék összekeveredését, megengedve azonban a töltet összehúzódását, illetve kitágulását a szemcsék összepréselődésc, azaz a töltet hidraulikai ellenállásának megnövekedése nélkül;- környezet- és egészségkímélő, vegyszer- és víztakarékos;- zárt csőrendszerben vezeti el a hulladékvegyszert;- biztosítja az ioncserélő gyanta optimálisan elérhető kihasználását, és az ellenáramú eljárásoknál elérhető vegyszerfelhasználást;- lehetővé teszi mind az alulról felfelé, mind a felülről lefelé irányuló ellenáramú regenerálást, illetve kimerítést;- automatizálható, miközben a minimális érzékelő és beavatkozó szerv szükséges. A találmány az alábbi lényegi felismerésen alapul:- folyadékszint érzékelésről vezérelt sűrített levegő beadagolásával, illetve a tartály légterének szabadra nyitásával az alulról felfelé áramló és egy közbenső folyadékelosztó szerkezeten át kilépő folyadék gyantatöltetet felmozdító, átrétegező hatását úgy lehet megakadályozni, ha a gyantatöltet felett elhelyezett szemcsés támasztó rétegben meggátoljuk a folyadékszint támasztó réteg felszíne fölé emelkedését, egyidejűleg úgy akadályozzuk meg a sűrített levegő kiáramlását a közbenső folyadékelosztó szerkezeten át, hogy a folyadékszintet nem engedjük a közbenső folyadékclosztó szerkezet szintjéig csökkenni. A találmány tehát ellenáramú ioncserélő eljárás, ahol a kezelendő vagy regeneráló folyadékot ioncserélő tölteten vezetjük át és a töltet felett vezetjük el. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy az alulról felfelé vezetett folyadék emelő hatásával szemben az ioncserélő réteget támasztórétcggcl támasztjuk és a folyadékszintet a támasztóréteg felett létrehozott és a folyadékszint által szabályozott levegőnyomással a támasztórétegen belül tartjuk. A találmány továbbá ioncserélő berendezés, amely-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
