книги / Справочник по водоподготовке котельных установок
..pdf
|
|
|
|
Т аб л и ц а |
5-9 |
|
Технологические данные для расчета водород-катионитных фильтров |
||||||
|
|
|
Нормативные данные при |
водород-катиони- |
||
Показатель |
|
|
|
ровании |
|
|
|
|
|
противо- |
ступенчато- |
||
|
|
|
обычном |
|||
|
|
|
точном |
противоточном |
||
Высота слоя катионита, м .................................. |
|
|
До 2.5 |
До 3,3 |
_ |
|
Допустимая скорость фильтрования, м/ч . . . . |
|
От 4 ДО 30 |
|
|
||
Рекомендуемая нормальная скорость фильтрова |
|
|
|
|
||
ния, м/ч, в скобках максимальная |
(при реге |
|
|
|
|
|
нерации одного из фильтров), при |
жесткости |
|
|
|
|
|
обрабатываемой воды, мг-экв/л: |
|
|
20 (30) |
|
|
|
до 5 .............................................................. |
|
|
|
|
|
|
до 1 0 .............................................................. |
|
|
|
15(25) |
|
|
до 1 5 ....................................................... |
|
|
|
10(20) |
|
|
Потери напора в фильтре, м вод. ст.................... |
|
|
По табл. 5-10 |
|
||
Количество устанавливаемых фильтров, шт.: |
|
Не менее 3 |
|
|||
работающих.................................................... |
|
|
|
|
||
резервных....................................................... |
|
|
|
1 |
|
|
Количество регенераций каждого (кроме резерв |
|
|
|
|
||
ного) фильтра в сутки при |
наименее благо |
|
|
|
|
|
приятном качестве воды (в |
зависимости от |
|
|
|
|
|
степени автоматизации, производительности и |
Не |
менее 1 и не |
более |
3 |
||
марки катионита)........................ |
. |
................. |
||||
Взрыхление катионита: |
|
|
|
По рис. 5-4 |
|
|
интенсивность, л/(с-м2) ............................... |
|
|
|
|
||
продолжительность, мин . . • . .................. |
|
15—30* |
|
|
||
Регенерация катионита: |
|
|
В зависимости от схемы водород- |
|||
удельный расход серной кислоты, г/г-экв . . |
||||||
концентрация раствора, %, при загрузке: |
|
катионирования |
|
|||
|
1,5—2,0 |
|
|
|||
сульфоуглем............................................. |
|
• . . . . |
|
|
|
|
катионитом К У -2..................... |
|
Нарастающей концентрации2 |
||||
скорость пропуска раствора, м/ч |
|
|
1 -3 ^6 |
|
|
|
|
Осветлен- |
Ю |
|
* |
||
Отмывка катионита: |
|
|
Водород- |
|
||
|
|
|
ной водой |
катиониро- |
|
|
|
|
|
|
ванной |
|
|
удельный расход, м*/м* |
|
. |
|
водой |
|
|
|
|
По табл. 5-10 |
|
|||
скорость пропуска отмывочной воды, м/ч,. . |
|
Ю |
|
|
||
Общая продолжительность регенерации, ч . . .1 |
|
По расчету |
|
115 мин для ионитов с высокой механической прочностью (КУ-2-8 и т. п.) без предварительного извест кования.
* Применение нарастающей концентрации (от 1 до 69$) кислоты позволяет увеличивать емкость по глощения катионита 30—359$.
» Отмывка 1-го корпуса (этажа) первоначально производится водород-катионированной водой (509$ об щего расхода) и окончательно—осветленной водой. Отмывка 2-го корпуса (этажа) полностью произво дится водород-катионированной водой.
ся более глубокое снижение щелоч ности (до 0,3 мг-экв/л);
в) водород-катионирование в схе мах химического обессоливания осу ществляется, когда требуется ча стичное или полное обессоливание исходной воды.
Влияние качества исходной воды подробно излагается ниже при рас-
6—430
смотрении схем водород-катиониро- вания.
Основные технологические дан ные для расчета водород-катионит ных фильтров приведены в табл. 5-9, технологические данные для катио нитов, используемых при водо- род-катионировании, приведены в табл. 5-10. В табл. 5-11 приведены
81
|
|
|
|
|
Т аб л и ц а |
5-10 |
|
Технологические данные по катионитам, используемым |
|
|
|||||
|
|
водород-осатионировании |
|
|
|
||
|
|
|
|
Нормативные данные при водород-катиони- |
|||
|
Показатель |
|
|
ровании |
|
|
|
|
|
|
противо- |
ступенчато- |
|||
|
|
|
|
обычном |
|||
|
|
|
|
точном |
протнвоточном |
||
Крупность зерен, мм: |
|
|
0,5—1,1 |
1.0-1,1 |
0,5—1,1 |
||
СК-1 . . . . . . |
|
|
|||||
К У -2-8.............. |
|
|
|
0,3—1,25 |
1,0—1,25 |
0,3—1,25 |
|
Допустимая высота слоя катионита, м: |
до 2,5 |
до 3,3 |
* |
||||
двухкорпусный |
1- |
й корпус |
— |
— |
до 2,5 |
||
фильтр |
2- |
й корпус |
— |
— |
. ДО 2,5 |
||
двухэтажный |
1- |
й этаж . |
|
|
По завод |
||
фильтр |
2- |
й этаж . |
|
|
скимданным |
||
Насыпная масса товарного катионита, т/м*: |
0,65—0,7 |
0,65—0,7 |
0,65—0,7 |
||||
С К -1 ................................................ |
|
|
|
||||
КУ -2-8................................................ |
|
|
|
0,71 |
0,71 |
0,71 |
|
То же в набухшем состоянии, т/м3: |
|
0,55 |
0,55 |
0,55 |
|||
С К -1 .............................................................. |
|
|
|
||||
КУ-2-8 .......................................................... |
|
|
|
|
0,69 |
0,69 |
|
Расход катионита при эксплуатации |
(измельче |
|
|
|
|
||
ние) при температуре до 40°С, %: |
|
|
20 |
|
|
||
сульфоуголь в первый год эксплуатации . . |
— |
.-- |
|
||||
то же в последующие годы ........................ |
|
12 |
|
||||
катионит КУ-2-8 в первый год эксплуатации |
15 |
*— |
15 |
||||
то же в последующие годы |
|
10 |
|
10 |
|||
Т емпература обрабатываемой воды, 0 С: |
|
20—25 |
|
|
|||
в схемах химического обессоливания . . . |
|
|
|
||||
в прочих схемах ......................................... |
|
|
|
15—40 |
|
|
|
Сопротивление |
фильтров |
(потери |
напора), м |
|
|
|
|
вод. ст., при загрузке катионитами марок: |
|
|
|
|
|||
СК-1 при скорости фильтрования, м/ч: |
5 ■ . |
7 |
10 |
|
|||
10........................ |
• . . . . . . . . . . . |
|
|||||
20..................................................... |
|
|
. . . |
6 |
8 |
12 |
|
30....................................................... |
|
|
|
7 |
10 |
14 |
|
КУ-2-8 при скорости фильтрования, м/ч: |
10 |
, , |
20 |
|
|||
10.............................................................. |
|
|
• . |
|
|||
20................................................................. |
|
|
|
12 |
г— |
24 |
|
30 . .............................................................. |
14 |
|
28 |
|
|||
Расход воды на отмывку катионита, м*/м*: |
|
|
|
|
|||
сульфоуголь при «голодном» режиме реге |
5 |
— |
— |
|
|||
нерации |
............................... |
|
« . . . |
|
|||
то же при |
одноступенчатом водород-кати- |
5 |
— |
— |
|
||
онировании ................................................ |
|
|
|
||||
то же при |
двухступенчатом водород-кати- |
10 |
— |
— |
, |
||
онировании .............. |
. . . . . . . . . . |
||||||
катионит КУ-2лри одноступенчатом водород- |
6,5 |
— |
— |
|
|||
катионировании ......................................... |
|
|
|
||||
то Же при |
двухступенчатом водород-кати- |
12,0 |
— |
|
|
||
онировании ................................................. |
|
|
|
|
v * при использовании гранулированного катионита КУ-2-8 высота загрузки принимается такой, чтобы •воздушная подушка была Не менее 10096 высоты фильтрующего слоя»
t * *2
Т а б л и ц а 5-11
Технология водород-катионирования в зависимости от качества исходной воды
|
|
|
Рекомендуемая технология |
водород-катио |
|
Рекоменду |
|
Качественные'показатели исходной |
|
нирования |
|
|
|
|
|
||
емый катио |
|
воды, мг-экв/л |
|
противо- |
ступенчато-про- |
нит |
|
|
обычная |
||
|
|
|
точная |
тивоточная |
|
Сульфо- |
Количество N a+ .............................. |
<0,5 |
|
|
|
уголь СК-1 |
2 |
S O f-+ C l- +NO7 + NOj . . |
< 3 |
<3 |
< з |
|
|||||
Катионит |
Количество N a+ .............................. |
Независимо от со;держания Na+ |
|||
КУ-2-8 |
2 |
SO |- + ci + N0 7 + NOr • • |
3—5 |
5—12 |
5—12* |
|
* При содержании в исходной воде Na+ выше 1 мг-экв/л и суммы анионов сильных кислот ЯАс,к
до 3 мг-экв/л, а также при ЗМс.к=3-ь5 независимо от содержания Na+ рекомендуется применять двух ступенчатое водород-катионирование с использованием в первой ступени сульфоугля, а во второй ступе ни — катионита КУ-2-8.
рекомендуемые ВТИ марки катио нитов и технология проведения во дород-катионирования в схемах хи мического обессоливания в зависи мости от качества исходной воды.
|
5 t |
|
«о4 |
и |
г / |
«м |
|
|
|
2 |
' 1 |
|
|
|
. |
|
а |
1о,ч а3 U 1,0 \г |
мм
Рис. 5-4. График для определения необхо димой интенсивности взрыхления катио нита I в зависимости от диаметра зерен катионита d.
1 — при I = 5°С; 2 — при t = 20®С.
На рис. 5-4 приведен график для определения необходимой интенсив ности взрыхления катионита.
а) ВОДОРОД-КАТИОНИТНЫЕ ФИЛЬТРЫ В СХЕМЕ ВОДОРОД-КАТИОНИРОВАНИЯ С «ГОЛОДНОЙ» РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ФИЛЬТРОВ
Расчет водород-катионитного фильтра при регенерации его «го лодной» дозой кислоты начинают
с определения величин К и А по* качеству исходной воды из уравне ний (2-13) и (2-14), затем по табл. 2-4 принимают рекомендации к осуществлению этой схемы.
При возможности осуществлении «голодного» режима регенерации водород-катионитных фильтров предварительно подбирают диаметр и количество стандартных фильтров по скорости фильтрования, которую определяют по формулам:
нормальная скорость
(5-44)
максимальная скорость
^
где ®н и wM— скорости фильтрова ния соответственно нормальная и максимальная, принимаются по табл. 5-9, м/ч; QH — производитель ность водород-катионитных фильт ров, м3/ч; /н — площадь фильтрова ния стандартного водород-катионит,
ного фильтра, |
принимается, |
как и |
осветлительного |
(табл. 5-3), м2; |
|
а — количество |
работающих |
фильт |
ров, принимают не менее двух, кро
ме того, |
один резервный, |
который |
в расчете |
не учитывается; |
а — 1 — |
число фильтров при регенерации одного из них.
6* |
83 |
Диаметр |
фильтра |
обусловливает |
где с — содержание H2SO4 в техни |
|||||||||||||||||||||
ся скоростью фильтрования, если на |
ческой серной |
|
кислоте, |
|
используе |
|||||||||||||||||||
водород-катионитных фильтрах уда |
мой для энергетических целей (не |
|||||||||||||||||||||||
ляется |
небольшое |
количество солей |
менее 92%), %. |
на |
одну |
регенера |
||||||||||||||||||
жесткости; при умягчении же воды |
Расход |
воды |
||||||||||||||||||||||
с большой жесткостью (при «голод |
цию водород-катионитного фильтра |
|||||||||||||||||||||||
ном» |
режиме — карбонатной) |
ре |
слагается из: |
воды |
|
на |
|
взрыхляю |
||||||||||||||||
шающим фактором становится коли |
1) |
расхода |
|
|
||||||||||||||||||||
чество регенераций фильтра в сутки. |
щую промывку фильтра QB3P, опре |
|||||||||||||||||||||||
Количество солей жесткости, уда |
деляемую, как и для натрий-катио- |
|||||||||||||||||||||||
ляемое |
|
на |
фильтрах, |
определяется |
нитных |
фильтров, |
|
по |
|
уравнению |
||||||||||||||
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
(5-19); |
|
воды |
на |
приготовле |
||||||||||||
|
Лг/= 24QH (Ж к- |
Ж к") , |
(5-46) |
2) |
расхода |
|||||||||||||||||||
|
ние регенерационного раствора кис |
|||||||||||||||||||||||
где |
Ат— количество |
солей |
жестко |
лоты |
на |
одну |
регенерацию, |
м3: |
|
|||||||||||||||
сти, удаляемое на водород-катионит |
|
|
|
_ |
|
|
1<*> |
|
|
|
|
|||||||||||||
ных фильтрах при «голодной» ре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
Qp'т |
юомрр.р' |
|
(5-50) |
||||||||||||||||||
генерации в сутки, r-экв/сут; Жк— |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
карбонатная |
жесткость |
исходной |
где b — концентрация регенерацион |
|||||||||||||||||||||
воды, мг-экв/м3; Жкост — остаточная |
||||||||||||||||||||||||
ного раствора, %, принимается по |
||||||||||||||||||||||||
карбонатная |
жесткость, |
в |
зависи |
|||||||||||||||||||||
мости от требований к обработанной |
табл. 5-9; рр.р— плотность регенера |
|||||||||||||||||||||||
ционного |
раствора серной кислоты |
|||||||||||||||||||||||
воде и качеству исходной воды при |
||||||||||||||||||||||||
нимаемая равной 0,7—1,5 г-экв/м3. |
в |
зависимости |
от |
|
концентрации |
|||||||||||||||||||
Число регенераций каждого фильт |
H2SO4, т/м3, принимается по табл. |
|||||||||||||||||||||||
ра |
в сутки |
(см. табл. |
5-9) |
опреде |
15-7; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3) расхода воды на отмывку ка |
||||||||||||||||||||||||
ляется по формуле: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
тионита |
от |
продуктов |
|
регенера |
|||||||||||||||
|
|
|
|
п |
Г н Н слЕ раг |
|
|
(5-47) |
ции, м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q OT = |
|
9от / н |
Н й м |
(5-51) |
|||||||||
где |
Ясл — высота |
слоя |
катионита, |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
где 9от — удельный |
расход воды на |
|||||||||||||||||||||||
м; El —- рабочая |
обменная |
способ |
||||||||||||||||||||||
ность |
сульфоугля |
при |
водород-ка- |
отмывку |
катионита, |
м3/м3, |
прини |
|||||||||||||||||
тионировании |
с «голодной» |
регене |
мается по табл. 5-10. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Расход |
воды |
на |
одну |
регенера |
||||||||||||||||||||
рацией, |
г-экв/м3, |
принимается по |
||||||||||||||||||||||
табл. 2-4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
цию водород-катионитного фильтра |
|||||||||||||||
Расход 100-ной серной |
кислоты |
без |
использования |
отмывочной |
во |
|||||||||||||||||||
ды на взрыхление, м3, составляет: |
||||||||||||||||||||||||
на одну регенерацию водород-катио- |
||||||||||||||||||||||||
нитного фильтра при «голодной» ре |
|
Qc. н = QB3p + Qp. г + |
QOTJ |
(5-52) |
||||||||||||||||||||
генерации |
определяется |
по уравне |
|
|||||||||||||||||||||
с учетом использования отмывочной |
||||||||||||||||||||||||
нию, кг: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
ЛР |
_ 9 1 /н П ые рг |
|
|
воды |
на |
взрыхляющую |
промывку |
||||||||||||||
|
|
|
|
(5-48) |
фильтров, м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Ч*г |
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где qTK — удельный |
расход |
серной |
|
|
Qc. н.н = |
Qp. г ~Ь QOT» |
(5-53) |
|||||||||||||||||
кислоты |
при |
«голодном» |
режиме |
где Q“ H— расход воды на собствен |
||||||||||||||||||||
регенерации, |
r/г-экв, |
принимается |
ные |
нужды |
водород-катионитного |
|||||||||||||||||||
по табл. 2-4. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
фильтра |
без |
использования |
отмы |
||||||||||||||
Расход технической серной кисло |
||||||||||||||||||||||||
вочных вод на |
взрыхление, |
м3 |
на |
|||||||||||||||||||||
ты на регенерацию фильтров в сут |
одну |
регенерацию; Q“ H11 — то |
же |
|||||||||||||||||||||
ки определяется по формуле, кг/сут: |
||||||||||||||||||||||||
с учетом использования отмывочных |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Q* гля100 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
г |
|
|
|
(5-49) |
вод на взрыхление |
фильтра, м3 |
на |
||||||||||||||
|
|
|
Qт. к |
|
|
|
|
|
|
одну регенерацию. |
|
|
|
|
|
|
84
Среднечасовой расход воды на собственные нужды водород-катио- нитных фильтров, м3/ч, определяет ся по формуле:
(5-53а)
Межрегенерационный период ра боты каждого водород-катионитно- го фильтра Гн, ч, определяется из уравнения:
7 н= -т г - 4 г, |
(5-54) |
б) ВОДОРОД-КАТИОНИТНЫЕ ФИЛЬТРЫ В СХЕМЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОДОРОД-НАТРИИ-КАТИОНИРОВАНИЯ
При обработке воды путем парал лельного водород-натрий-катиони- рования доля воды, обрабатывае мой на водород-катионитных фильт рах, определяется из уравнений:
при Щя.в>Ж к
... ___ |
Шии. В.в-Шi - |
/ С C Q \ |
M O C T . |
|
|
|
|
<5 - 5 8 ) |
При Щя. в —
где я —^количество регенераций каж |
|
. . __ |
Щ и .в — Щ ост . |
|
(5-59; |
|||||||||||||||
|
дого фильтра |
в сутки; |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
У ~ |
|
|
Ж О |
|
|
|
||||||||||
^рег — время регенерации |
водород- |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
доля воды, обрабатываемой на нат |
||||||||||||||||||||
|
катионитного фильтра, |
ч. |
||||||||||||||||||
|
рий-катионитных |
фильтрах, |
опреде |
|||||||||||||||||
Время |
регенерации |
водород-ка- |
||||||||||||||||||
ляется из уравнения: |
|
|
|
|
||||||||||||||||
тионитного фильтра в связи с боль |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
*=1 — У, |
|
|
|
|||||||||||||
шими |
колебаниями |
этой |
величины, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
зависящей от ряда факторов, сле |
где х и у — доля воды, подлежащей |
|||||||||||||||||||
дует определять в каждом конкрет |
||||||||||||||||||||
ном |
случае |
расчетным |
путем |
по |
умягчению |
соответственно |
на нат |
|||||||||||||
рий-катионитных |
и |
водород-катио |
||||||||||||||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
+ *Н |
+ *н |
|
|
нитных |
фильтрах; Щост— остаточ |
||||||||||||||
|
/Н _ |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
ная щелочность воды, обработанной |
||||||||||||||||
|
|
взр ' |
‘ р. р ~ |
‘от |
(5-55) |
|||||||||||||||
|
1per — |
|
60 |
|
|
|
по схеме параллельного водород- |
|||||||||||||
где <в3р — время |
взрыхляющей |
|
про |
натрий-катионирования, |
мг-экв/л. |
|||||||||||||||
|
Производительность |
водород-ка |
||||||||||||||||||
мывки водород-катионитного фильт |
||||||||||||||||||||
тионитных |
фильтров |
определяется |
||||||||||||||||||
ра, мин, |
принимается по |
табл. |
5-9; |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
/Jp. р — время |
пропуска регенерацион |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
Q s-yQ , |
|
|
(5-60) |
|||||||||||||
ного раствора через водород-кати- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
онитный фильтр, мин, зависит от кон |
где Q — полная |
производительность |
||||||||||||||||||
центрации регенерационного раствора |
||||||||||||||||||||
водоподготовительной |
|
установки, |
||||||||||||||||||
и скорости пропуска |
его |
через |
ка |
|
||||||||||||||||
тионит (до— 10 м/ч), определяется из |
м3/ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Предварительный выбор диаметра |
||||||||||||||||||||
уравнения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и количество стандартных водород- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-56) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
катионитных |
фильтров |
по скорости |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фильтрования производится из урав |
||||||||||
/И. — время |
отмывки |
фильтра |
от |
нений (5-44) |
и (5-45). |
|
|
|
||||||||||||
Количество солей жесткости, уда |
||||||||||||||||||||
продуктов |
регенерации, |
мин, |
при |
|||||||||||||||||
ляемое |
|
на |
водород-катионитных |
|||||||||||||||||
скорости отмывки до = 10 м/ч, |
опре |
|
||||||||||||||||||
фильтрах, |
|
определяется из |
урав |
|||||||||||||||||
деляется из уравнения |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
нения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24QH (Жо- |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
^ т== ^ 1 . |
|
|
(5:57) |
Лн = |
Жост), |
(5-61) |
|||||||||||
|
|
|
|
J н |
|
|
|
|
где Ав — количество |
солей жестко |
||||||||||
Количество |
одновременно |
реге |
||||||||||||||||||
сти, удаляемое в сутки на водород- |
||||||||||||||||||||
нерируемых |
водород-катионитных |
катионитных |
фильтрах |
при |
|
парал |
||||||||||||||
фильтров |
может |
быть |
определено, |
лельном водород-натрий-катиониро- |
||||||||||||||||
как и для натрий-катионитных |
вании, |
г-экв/сут; |
Ж о ст — остаточная |
|||||||||||||||||
фильтров, |
по |
уравнению |
(5-29). |
жесткость |
после |
водород-катионит- |
85
Т а б л и ц а 5-12
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионитных фильтров
Удельный |
расход |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
200 |
250 |
||||
серной |
кислоты |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
регенерацию |
катио |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нита, г/г-экв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ан |
|
|
0,68 0,71 |
0,75 0,78 |
0,82 |
0,85 |
0,86 0,87 |
0,89 |
0,9 |
0,91 |
0,92 |
0,93 |
|||||
ных фильтров |
рассчитываемой схе |
где |
QK —расход |
100%-ной |
серной |
|||||||||||||
мы, принимается обычно 0,1 г-экв/м3. |
кислоты |
на |
одну |
регенерацию |
||||||||||||||
Число регенераций каждого во- |
фильтра, |
кг; |
qK— удельный |
расход |
||||||||||||||
дород-катионитного фильтра |
опре |
кислоты |
на |
регенерацию, |
г |
на |
||||||||||||
деляется из уравнения |
|
|
|
|
1 г-экв рабочей обменной емкости |
|||||||||||||
|
п = |
|
|
|
|
(5-62) |
поглощения катионита. |
|
|
на ре |
||||||||
|
/ Н"сл£р« |
|
Удельный |
расход кислоты |
||||||||||||||
где |
|
|
|
|
|
генерацию |
катионита |
принимается |
||||||||||
п — количество |
регенераций |
по графику (рис. 5-5) в зависимо |
||||||||||||||||
каждого фильтра в сутки, которое |
сти от солесодержания исходной во |
|||||||||||||||||
должно быть в пределах, рекомен |
ды и требуемой жесткости фильтра |
|||||||||||||||||
дуемых в |
табл. |
5-9; |
|
_ рабочая |
та. Принятый удельный расход кис |
|||||||||||||
обменная способность водород-ка |
лоты |
одновременно должен |
обеспе |
|||||||||||||||
тионита, |
г-экв/м3; а — количество |
чивать остаточную жесткость фильт |
||||||||||||||||
рабочих фильтров (без резервного). |
рата |
и |
целесообразную |
обменную |
||||||||||||||
Рабочая |
обменная |
способность |
способность |
|
катионита, обусловли |
|||||||||||||
катионита при умягчении воды (до |
ваемую |
эффективностью |
регенера |
|||||||||||||||
«проскока» катионов Са2+ и Mg2+) |
ции, приведенной в табл. 5-12. |
|
||||||||||||||||
путем водород-катионирования опре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
деляется из уравнения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Е р = ан pNa Евол — 0,5дСк, |
(5-63) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ан — коэффициент эффективно сти регенерации водород-катионита, принимается по табл. 5-12 в зависи мости от удельного расхода серной кислоты на регенерацию; Риа — коэффициент, учитывающий сниже ние обменной способности по
Са2+ и Mg2+ за счет частичного
задержания катионов |
Na+, |
прини |
|||
мается по табл. 5-6 |
(аналогично |
||||
процессу |
натрий-катионирования); |
||||
q — удельный расход |
воды |
на |
от |
||
мывку |
катионита, принимается |
по |
|||
табл. |
5-10; |
Ск— общее |
содержание |
в воде катионов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/м3.
Расход серной кислоты на одну регенерацию водород-катионитного фильтра в схеме параллельного во- дород-натрий-катионйрования опре деляется из уравнения:
п р _ |
/ н " сл£Н |
/с рдч |
Ук |
1000 |
’ |
Рис. 5-5. Определение удельного расхода серной кислоты дк в зависимости от тре буемой жесткости фильтрата }Кф и обще го солесодержания исходной воды.
Общее солесодержание |
исходной воды, мг-экв/лг |
1 — б; 2 - 7; 3 - |
10; 4 — 15; 5 — 20. |
Расход серной кислоты на регенерацию водород-катионитных фильтров, кг/сут, определяется:
100-ной H2S 04
Q*yT = Q? па; |
(5-65) |
технической H2SO4
п сут _ |
Q F - 1 00 |
(5 -6 5 а) |
V K. т ----------- |
-------> |
86
где Q«yT и QTr — расход |
100%-ной |
Расчет |
количества |
удаляемых на |
|||||||||||||||
и |
технической |
серной |
кислоты, |
водород-катионитных фильтрах ка |
|||||||||||||||
кг/сут. -ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
тионов производится |
с |
учетом со |
||||||||
Расход воды на регенерацию и |
става воды, поступающей на водо |
||||||||||||||||||
время регенерации водород-катио- |
род-катионитные фильтры. Для про |
||||||||||||||||||
нитных фильтров в схеме параллель |
стоты и наглядности решения этого |
||||||||||||||||||
ного водород-натрий-катионирова- |
вопроса следует представить анализ |
||||||||||||||||||
ния определяется так же, как и при |
воды в виде диаграммы гипотетиче |
||||||||||||||||||
«голодном» |
режиме |
|
регенерации |
ского состава аналогично |
рис. 1-1 |
||||||||||||||
(см. § 5-6, п. «а»). |
|
|
|
|
|
с учетом изменений, которые могли |
|||||||||||||
Количество |
одновременно регене |
произойти |
с исходной |
водой, |
если |
||||||||||||||
рируемых |
|
водород-катионитных |
осуществлялось |
предварительное |
|||||||||||||||
фильтров |
определяется |
по уравне |
известкование, коагуляция и т. п. |
||||||||||||||||
нию |
(ё-29). |
|
|
|
|
|
|
|
Обмен катионов на водород-ка- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тионных фильтрах происходит соот |
||||||||
|
в) |
ВОДОРОД-КАТИОНИТНЫЕ |
ветственно ряду |
|
|
|
|
|
|||||||||||
ФИЛЬТРЫ |
В СХЕМАХ ЧАСТИЧНОГО |
Fe3+ > |
А18+ > |
Fe2+ > |
Са2+ > |
||||||||||||||
ХИМИЧЕСКОГО |
ОБЕССОЛИВАНИЯ |
> M g 2+ > B a 2+ N h ti> |
|
||||||||||||||||
В схемах частичного химического |
|
||||||||||||||||||
|
|
> K + > N a + |
|
|
(5-66) |
||||||||||||||
обессоливания водород-катионитные |
|
|
|
|
|||||||||||||||
фильтры в зависимости от требова |
Анионы при обессоливании удаля |
||||||||||||||||||
ний к качеству обессоленной воды |
ются в слёдующем порядке: HCOj~ |
||||||||||||||||||
могут работать: |
|
|
|
|
|
|
разрушается в основном при водо- |
||||||||||||
а) до «проскока» катионов жест |
|||||||||||||||||||
род-катионированйи с удалением |
|||||||||||||||||||
кости Са2+ |
и Mg2+ ; |
|
|
|
|
|
СО2 в декарбонизаторах |
(возможна |
|||||||||||
б) до «проскока» катиона Na+; |
предварительная |
декарбонизация |
|||||||||||||||||
в) с частичным удалением Na+ |
путем известкования), обмен |
анио |
|||||||||||||||||
(отключение |
фильтра |
на |
регенера |
нов кислот на ОНанионита проис |
|||||||||||||||
цию по заданной кислотности фильт |
ходит в |
следующей |
последователь |
||||||||||||||||
рата, при этом увеличивается ра |
ности: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
бочая |
обменная |
емкость |
поглоще |
§65" > |
СГ > |
N p r > |
N O r> |
||||||||||||
ния водород-катионита). |
|
|
|||||||||||||||||
При работе водород-катионитных |
|
> |
СОз“*> SiOl~. |
|
(5-67) |
||||||||||||||
фильтров |
до |
«проскока» |
катионов |
Состав |
|
воды |
после |
частичного |
|||||||||||
жесткости их расчет следует произ |
|
||||||||||||||||||
обессоливания по заданному |
соле- |
||||||||||||||||||
водить в соответствии с рекоменда |
содержанию определяется |
по |
урав |
||||||||||||||||
циями, приведенными |
в § 5-6,6. |
нениям |
(1-17) —(1-20) |
в |
соответ |
||||||||||||||
При работе водород-катионитного |
|||||||||||||||||||
ствии с указаниями, |
приведенными |
||||||||||||||||||
фильтра с частичным удалением ка |
|||||||||||||||||||
в § 1-3. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
тиона Na+ в зависимости от состава |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
В результате вышеуказанного рас |
|||||||||||||||||||
исходной воды следует выбрать схе |
|||||||||||||||||||
чета будет известно |
остаточное со |
||||||||||||||||||
му |
обессоливания |
в |
|
соответствии |
держание катионов Na+ в обессолен |
||||||||||||||
с |
рекомендациями, |
|
приведенными |
||||||||||||||||
в § 2-5, г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ной воде. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество катионов, |
удаляемое |
||||||||||
Из |
приведенных |
вариантов |
рис. |
||||||||||||||||
на водород-катионитных фильтрах, |
|||||||||||||||||||
2-10 |
устанавливается, |
какой |
при |
||||||||||||||||
нять |
катионит |
(сульфоуголь |
или |
определяется из уравнения: |
|
|
|||||||||||||
Лк= 24 (Е Кат - |
Na„CT) QH , |
(5-68) |
|||||||||||||||||
катионит КУ-2), конструкция фильт |
|||||||||||||||||||
ра |
(обычный |
или |
противоточный), |
* Остаточное содержание углекислоты в |
|||||||||||||||
после чего предварительно по ско |
|||||||||||||||||||
обрабатываемой воде В зависимости от pH |
|||||||||||||||||||
рости |
фильтрования |
|
подбирается |
среды, в которой она будет находиться,-мо |
|||||||||||||||
диаметр |
фильтра |
из |
|
уравнений |
жет быть |
в виде С©2, HCOJ" и СО|— (см. |
|||||||||||||
(5-44) И (5-45).' |
|
|
|
|
|
|
рйс. 10-4). |
|
|
- |
|
|
|
|
87
где Лк— количество катионов (Са2+, Mg2-*" и N at), удаляемое в сутки на водород-катионитных фильтрах, г-экв/сут; 2 Кат— содержание ка тионов, поступающих . на водородкатионитные фильтры, г-экв/м3; Na0cT — остаточное содержание нат рия в частично обессоленной воде г-экв/м3, определяемое из уравнения (1-19) или (1-20).
Число регенерации водород-катио нитных фильтров (должно соответ ствовать рекомендациям табл. 5-9) опоеделяется из уравнения:
п |
Лк |
(5-69) |
|
||
|
/ н " , |
|
где fn — площадь |
стандартного |
фильтра, м2; Ясл — высота слоя катионита, м, в противоточном фильт ре принимается высота только «за
жатого слоя», т. е. 3,3 м; — ра
бочая обменная способность катио нита, г-экв/м3; а — количество рабо чих фильтров (без резервного).
Рабочая обменная способность катионита при водород-катиониро- вании определяется из уравнения:
|
Я” = а8Я»0Л- |
|
|
|
- 0 ,5 ^ ( Ж о + |
Сы»), |
(5-70) |
где |
аэ— коэффициент |
эффективно |
|
сти |
регенерации, составляет |
0,9— |
0,93 при удельном расходе серной кислоты на регенерацию, опреде ленном по графику на рис. 5-6; Яиол------ полная динамическая об
менная |
способность |
катионита, |
г-экв/м3, |
принимается |
по паспорт |
ным данным завода; |
q — удельный |
расход отмывочной воды, м3/м3, при нимается по табл. 5-10; Ж0 — общая
жесткость |
воды, поступающей |
на |
|
водород-катионитные |
фильтры, |
||
г-экв/м3; |
Сш — концентрация |
нат |
рия в обрабатываемой воде, г-экв/м3. Расход 100%-ной серной кислоты на одну регенерацию водород-ка- тионитного фильтра первой ступени
при частичном |
обессоливании, кг, |
|
определяется из уравнения: |
|
|
* к /НЯсл£рн |
(5-71) |
|
Q; |
1000 |
Рис. 5-6. Определение удельного расхода серной кислоты qKна регенерацию водо род-катионитных фильтров первой ступени в зависимости от суммарного содержания
анионов сильных кислот 2Лс.к (SO$~~ и С1—) 4
7 — при |
обычной регенерации; 2 — при противо- |
||
|
|
точной регенерации. |
|
где |
qK— удельный расход |
серной |
|
кислоты, |
принимается по |
графику |
|
(рис. |
5-6) |
в зависимости от солесо- |
держания обессоливаемой воды и конструкции фильтра (обычный или противоточный), г/г-экв.
Расход технической серной кисло ты в сутки определяется по форму ле (5-49).
Расход воды на регенерацию во- дород-катионитного фильтра при ис пользовании сульфоугля и обычного фильтра может соответственно опре деляться по уравнениям (5-19), (5-50)—(5-53). При противоточном катионировании и использовании катионита КУ-2 регенерация фильт ра производится регенерационным раствором нарастающей концентра ции из расчета:
Содержание H2SOi, |
Доля общего расхода |
%, в регенерацион |
H3S0 4Ha регенерацию |
ном растворе |
|
1 |
0,4 |
3 |
0,3 |
6 |
0.3 |
Количество воды, необходимое для приготовления регенерационно го раствора перечисленных концент раций, на одну регенерацию, м3, со ответственно определяется как сум ма растворов всех концентраций:
п |
_ |
Ок-100 |
/0,4 0,3 0 ,3\ |
Vp.H.K— |
1соо |
^1Г + зрГ + 6р7 /’ |
(5-72)
88
где QP.H.K— общий объем регене рационных растворов нарастающей концентрации, м3; рь р3, ре — соот ветственно плотности 1-, 3- и 6%-ных растворов H2SO4, т/м3.
г) РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПРОТИВОТОЧНЫХ ВОДОРОДКАТИОНИТНЫХ ФИЛЬТРОВ
Противоточные водород-катионит- ные фильтры используются для глу бокого удаления содержащихся в обрабатываемой воде катионов; при противоточном катионировании рас ширяется возможность более полно го удаления катионов из высокоми нерализованных вод в одну ступень при одновременном снижении рас хода реагента.
При обычной технологии ионирования фильтр приходится регенери ровать значительным избытком ре генерирующего вещества, причем этот избыток тем больше, чем выше солесодержание обрабатываемой во ды и чем более жесткие требования предъявляются к глубине удаления катионов (к качеству фильтрата).
Как видно из рис. 5-5, для воды с общим солесодержанием 20мг-экв/л
глубокое |
умягчение |
воды |
(пример |
но до 0,02 мг-экв/л) |
на |
обычных |
|
фильтрах |
получить |
невозможно, |
даже при удельном расходе кисло ты более 200 г/г-экв (четырехкрат ный расход). На противоточном фильтре при катионировании в одну ступень можно принять удельный расход кислоты 100 г/г-экв (см. рис. 5-6), при этом полностью уда ляются катионы жесткости и даже остаточное содержание натрия не более 0,08 мг-экв/л.
Остаточное содержание натрия (при коэффициенте эффективности регенерации ссэ = 90 -г- 93%) может быть определено из отношения
„_(SCa.Mg, Na)*
---------------- 5000 |
• |
Одновременное удаление катио нов жесткости и натрия по услови
ям регенерации целесообразно толь ко при использовании катионита КУ-2.
' При использовании сульфоугля Обменная способность последнего по Са2+ и Mg2+ в 2 раза больше, чем по Na+. В связи с этим необхо димо применять двухступенчатое или ступенчато-противоточное катионирование и одновременно ограни чивать применение указанных схем только для вод малой и средней минерализации, как это рекоменду ется в табл. 5-11.
В настоящее время имеются ли тературные данные по проектиро ванию установок с применением в противоточных фильтрах только сульфоугля. Однако использование катионита КУ-2 подтверждается опытом эксплуатации, проверенным ОРГРЭС на ряде установок (Кост ромская ГРЭС, ТЭЦ № 8), а также опытом работы Трипольской ГРЭС, однако ряд операций по ре генерации фильтра этой конструк ции требует доработки.
Для высокоминерализованных вод при водород-катионировании, а так же при натрий-катионировании сле дует использовать серийно выпуска емые Таганрогским котельным заво дом (ТКЗ) противоточные водородкатионитные фильтры £>у = 2000-г- 3400 мм (см. рис. 7-19) с «зажатым» слоем катионита.
Конструктивной особенностью противоточных фильтров, выпускае мых ТКЗ, является наличие сред него дренажно-распределительного устройства и над ним слоя катио нита высотой приблизительно 0,4 м, выполняющего функции механиче ского фильтра и защищающего ще ли среднего дренажа от засорения мелочью во время взрыхления. Ре генерационная и отмывочная вода, пропускаемая снизу вверх, сбрасы вается через средний дренаж, кото рым (для обеспечения неподвиж ности рабочего слоя катионита 3,3 м) одновременно отводится подавае мая сверху осветленная вода — «блокирующий поток».
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной воды нижними слоями сульфо |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
угля отмывка фильтра сырой водой |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не |
допускается. Отмывка |
произво |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дится |
до |
кислотности, |
превышаю |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щей исходную на 1 мг-экв/л (при |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мерно 30 мин). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После |
регенерации |
и |
отмывки |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фильтра осуществляется |
взрыхляю |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щая |
промывка |
верхнего |
|
слоя |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Ясл = |
0,4 м), расположенного над |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средним |
дренажным |
устройством. |
||||||||||
|
|
|
Рис, 5-7, Смеситель. |
|
|
Взрыхляющая промывка выполняет |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ся осветленной водой через сред |
|||||||||||||||||||
1 — труба с футеровкой из фторопласта; 2 — труба |
||||||||||||||||||||||||
из фторопласта для подвода крепкой серной кисло |
нее |
дренажное |
устройство, |
сбрасы |
||||||||||||||||||||
ты; 3 — водород-катионированная вода для |
приго |
ваемой |
через |
|
верхний |
|
дренаж. |
|||||||||||||||||
товления регенерационного |
раствора нужной кон |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
центрации. |
|
|
|
|
|
Взрыхление осуществляется со ско |
|||||||||||||
|
Скорость фильтрования на про- |
ростью 10 м/ч, длительность опера |
||||||||||||||||||||||
|
ции 15 мин. Взрыхляющая промыв |
|||||||||||||||||||||||
тивоточных |
фильтрах, |
загруженных |
ка |
всего |
слоя |
|
производится |
при |
||||||||||||||||
сульфоуглем, |
принимается |
|
10— |
мерно через 10 циклов (на Триполь |
||||||||||||||||||||
20 |
м/ч, |
загруженных |
катионитом |
ской ГРЭС через 20 циклов). Эту |
||||||||||||||||||||
КУ-2 — до |
25 м/ч. |
|
Направление |
величину следует уточнить при на |
||||||||||||||||||||
движения |
обрабатываемой |
воды |
ладке установки. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
сверху |
вниз. |
Пропуск |
|
регенера |
При |
расчете |
водород-катионитно- |
|||||||||||||||||
ционного раствора |
(для |
катионита |
||||||||||||||||||||||
го |
противоточного фильтра |
(число |
||||||||||||||||||||||
КУ-2 — нарастающей концентрации) |
||||||||||||||||||||||||
регенераций, |
расход |
кислоты, от |
||||||||||||||||||||||
производится |
снизу |
вверх. |
Приго |
|||||||||||||||||||||
мывка) |
принимается |
только |
|
высо |
||||||||||||||||||||
товление регенерационного |
раство |
|
||||||||||||||||||||||
та |
«зажатого |
слоя», |
т. |
е. |
3,3 |
м. |
||||||||||||||||||
ра |
осуществляется |
непосредствегшо |
||||||||||||||||||||||
На рис. 5-8 показана |
схема |
авто |
||||||||||||||||||||||
в |
трубе — смесителе |
(рис. |
5-7). |
|||||||||||||||||||||
матизации |
противоточного |
водород- |
||||||||||||||||||||||
|
Начальная |
концентрация |
регене |
|||||||||||||||||||||
|
катионитного фильтра, загруженно |
|||||||||||||||||||||||
рационного |
раствора |
в |
противоточ- |
|||||||||||||||||||||
го катионитом КУ-2. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
ном |
фильтре |
не допускается |
более |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
1 %; при более высокой концентра |
В данной схеме несколько изме |
|||||||||||||||||||||||
ции |
может |
произойти |
|
выпадание |
нена обвязка стандартного фильтра, |
|||||||||||||||||||
гипса, так как раствор поступает не |
поставлено минимальное количество |
|||||||||||||||||||||||
в |
«водяную |
подушку» |
аппарата и |
запорных |
|
мембранно-исполнитель |
||||||||||||||||||
первые его |
порции не разбавляют |
ных клапанов |
(МИК), |
позволяю |
||||||||||||||||||||
ся, как в обычных фильтрах. |
|
щих при помощи командного элек |
||||||||||||||||||||||
|
Скорость |
пропуска |
регенерацион |
троприбора |
(КЭП) |
автоматически |
||||||||||||||||||
ного раствора 10 м/ч. |
|
|
|
|
|
вести процессы |
регенерации. |
|
|
|||||||||||||||
Для |
обеспечения |
неподвижности |
Необходимость отключения филь |
|||||||||||||||||||||
слоя сульфоугля (Ясл = |
3,3 м) при |
тра |
на |
регенерацию |
определяется |
|||||||||||||||||||
регенерации |
в фильтр |
через |
верх |
по |
результатам |
химического |
конт |
|||||||||||||||||
нюю |
распределительную |
систему |
роля качества |
фильтрата, |
произво |
|||||||||||||||||||
подается «блокирующий |
поток» ос |
димого вручную. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
ветленной воды со скоростью 7— |
При отключении фильтра на реге |
|||||||||||||||||||||||
10 м/ч и затем сбрасывается через |
нерацию на щите управления нажи |
|||||||||||||||||||||||
среднее |
дренажное |
устройство. |
мается |
кнопка |
дистанционного уп |
|||||||||||||||||||
|
Отмывка |
фильтра |
от |
|
продуктов |
равления, |
в результате |
чего: |
|
|
||||||||||||||
регенерации |
|
производится |
только |
а) гидравлические клапаны МИК |
||||||||||||||||||||
водород-катионированной |
водой со |
7 и 2 закрываются, фильтр отклю |
||||||||||||||||||||||
скоростью 10 м/ч в том же направ |
чается |
на |
восстановление; |
|
|
|
||||||||||||||||||
лении (снизу вверх). Во избежание |
б) включается |
КЭП, проводящи?! |
||||||||||||||||||||||
поглощения |
|
катионов из |
отмывоч- |
автоматически |
все заданные |
опера- |
90