Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Справочник по водоподготовке котельных установок

..pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
19.51 Mб
Скачать

 

 

 

 

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

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

 

_

 

 

 

 

 

 

 

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 о-

 

 

 

 

 

 

 

^ 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

Соседние файлы в папке книги