Регенерацию катионита

Взрыхляющая промывка необходима также для устранения слеживания материала, при котором частицы его имеют наиболее плотную укладку, затрудняющую доступ к ним ре-генерационного раствора. Кроме того, взрыхляющая промывка разрушает «излюбленные» пути фильтрации (см. выше) и облегчает тем самым достижение более полного контакта ионита с регенерационным раствором и обрабатываемой водой.

Согласно изложенному выше, при умягчении устанавливается равновесие между ионами кальция, магния и натрия в обрабатываемой воде и ионите. Достигаемое при этом соотношение между ионами в катионите соответствует соотношению, которое устанавливается при равновесии катионита с регенерационным раствором.

Регенерация каждого блока осуществляется сначала отработавшим раствором предыдущей регенерации из БОР, затем свежим регенерационным раствором (продувочной водой испарителей). Отработавший раствор пропускается только через ОКФ со скоростью 10 м/ч, а свежий фильтруется последовательно через МВФ и ОКФ со скоростью 4—5 м/ч. С целью повторного использования отработавшего раствора одновременно с началом регенерации фильтров свежим раствором производится сбор отработавшего в БОР. Таким орбазом, ъ БОР собирается и часть первичного отработавшего раствора. Жесткость последнего составляет 150—200 мг-экв/л при концентрации натриевых солей 8—10 %. Для свежего регенерационного раствора эти значения соответственно равны 0,3— 0,6 мг-экв/л и 13—15 %. Как видно из выходной кривой регенерации блока № 1

(рис. 2.13), основная часть обменной емкости катионита восстанавливается отработавшим раствором предыдущей регенерации. Средняя остаточная жесткость фильтрата при блочной схеме составляет 0,04—0,06 мг-экв/л. Каждый блок отключается на регенерацию при жесткости фильтрата после МВФ, равной 0,3 мг-экв/л. Причем последние порции фильтрата (25—30 м3) собираются в БОВ и используются для отмывки фильтров. При общем количестве фильтрата (примерно одинаковом для обоих блоков) 220—250 м3 на отмывку каждого блока расходуется 21—23 м3 умягченной воды, из которых 4—5 м3 перемешиваются с регенерационным раствором и направляются в БОР. Остальное количество отмывочной воды, равное водяному объему фильтров в начале умягчения, вытесняется в БУВ. Таким образом, потери умягченной воды на отмывку составляют 1,8—2 % общего количества полученной за фильтроцикл воды. Отмывка катионитных фильтров контролируется по содержанию хлоридов и завершается при их концентрации 170—180 мг-экв/л.

Следует отметить, что для снижения содержания ионов магния в начальной стадии фильтроцикла Mg—Na-катионитный фильтр / необходимо регенерировать сначала продувочной водой испарителя 4, а затем отработавшим регенерационным раствором Na-катионитного фильтра 7. При этом содержание ионов магния в первых порциях фильтрата снижается до 1—2 мг-экв/л и даже ниже. 5—622965

При необходимости увеличения количества умягченной воды отработавшие растворы анионитных фильтров частично или полностью направляются на выпаривание и после концентрирования используются для регенерации Na-катионитных фильтров. Максимально возможное количество умягченной воды, получаемой на установке, зависит от суммарного количества ионов SO4, поступающих на установку с регенерационным раствором H2SO4 Н-катионитных фильтров, исходной водой, а также при применении в качестве коагулянта FeSO4. Это

Аналогично сказанному выше, даем на первый (верхний) элементарный слой 6Яг (насыщенный при СраВн = Сисх) порцию 8V растворителя (будем в дальнейшем условно называть его регенерационным раствором); при этом часть сорбированной примеси перейдет в раствор. Если количество сорбированной примеси в слое 6ЯХ было равно <7исх= /(СВСх), то (при условии установления сорбционного равновесия) оно снизится до величины
Взрыхление катионитового слоя перед регенерацией, осуществляемое восходящим током воды, имеет целью устранение уплотненности слоя ио-нита для обеспечения свободного доступа регенерационного раствора к зернам катионита. Кроме того, при взрыхлении производится удаление из фильтра мелких частиц, накапливающихся в слое катионита в результате постепенного истирания его зерен, а также вносимых с недостаточно осветленной умягчаемой водой или регенерационным раствором. Взрыхление обычно производят отмывочной водой от предыдущей- регенерации, самотеком из вышерасположенного бака или с помощью специального насоса из бака, расположенного внизу. На установках малой производительности допускается взрыхление осветленной умягчаемой водой непосредственно из магистрали.

Одна из схем такого непрерывного ионного обмена показана на рис. 8-54. Обрабатываемая вода пропускается снизу вверх через фильтр /, поддерживая при этом во взвешенном состоянии загруженный в него катионит. Последний непрерывно отводится через воронку 2 в регенерационную колонку 3, в которой катионит, осаждаясь, контактируется сначала с регенерационным раствором соли, а затем с промывной водой, подаваемой по трубке с клапаном 5. Отрегенерированный катионит осаждается в бункер 4, откуда он засасывается эжектором, установленным на трубопроводе обрабатываемой воды, вместе с которой катионит возвращается в фильтр /.

Поваренная соль применяется для регенерации вследствие ее доступности. Получающиеся при этом хлориды кальция и магния хорошо растворимы и легко удаляются с регенерационным раствором и отмывоч-ной водой.

мые с регенерационным раствором и отмывочной водой.

Общая схема натрий-катионитовой установки дана на рис. 9-5. Установка состоит из фильтра-солерастворителя 2, представляющего собой металлический цилиндр — сосуд, загруженный несколькими слоями кварцевого песка или антрацита разной крупности для фильтрации раствора соли NaCl. Солерастзорители изготовляют диаметром от 450 до 1000 мм, емкостью 0,1; 0,2 и 0,5 м3 на рабочее давление до 0,6 МПа (6 кгс/см2). Крепкий раствор соли, содержащей 0,065 NaCl, закачивают в солерастюоритель. Для разведения раствора исходная вода подается по трубопроводу 1, показанному на рис. 9-5,а. При одной ступени умягчения воды до 0,1 мг-экв/кг жесткость исходной воды должна быть до 7 мг-экв/кг, при большей жесткости требуется вторая ступень. Увеличение жесткости исходной воды повышает удельный расход соли на регенерацию катионита: при жесткости воды до 5 ,мг-э.кв/кг расход соли составляет 120 — 300 г/(г-зкв); до 10 мг-экв/кг соответственно до 350 г/(г-экв); до 20 мг-зкв/кг— до 400 г/(г-экв) и т. д. [Л. 33].

регенерацию катионита в фильтре вести кислотой, то катионы кальция и магния исходной воды замещаются катионами водорода, нейтральные соли превращаются в кислоты, а щелочной анион НСО3 разрушается, образуя воду и двуокись углерода, что снижает щелочность и сухой остаток. Для снижения кислотности воды водород-катионирование сочетают с натрий-катионирова-нием, дающим щелочную году, которая, смешиваясь с кислой водой, ее нейтрализует.

Применение контактных экономайзеров с промежуточным теплообменником, например экономайзерных агрегатов АЭМ-0,6, и конденсационных поверхностных теплообменников позволяет получить чистый конденсат, после дегазации по составу приближающийся к дистилляту. При достаточно глубоком охлаждении дымовых газов в газовых котельных можно получить не менее 1,0—1,2 кг конденсата на 1 м3 сжигаемого в котле природного газа. Применительно к паровым котельным выход конденсата составляет около 0,1 кг в расчете на 1 кг пара, вырабатываемого котлами. Из этих количественных оценок видна, во всяком случае теоретически, возможность работы паровых котельных на природном газе без применения водо-умягчительных установок, если обеспечен полный возврат конденсата от потребителей и будут сокращены до минимума потери пара и конденсата в пределах котельной. По меньшей мере использование этого конденсата может сократить производительность ХВО, сооружаемых в котельных, и снизить расход поваренной соли на регенерацию катионита.

первой ступени Н-катионитного фильтра первые порции ре-генерационных вод от второй ступени (до появления кислой реакции) сбрасывают в канализацию. При этих условиях удельный расход кислоты на регенерацию катионита во второй ступени составляет не менее 200-250 г/г-экв (т. е. 4-5-кратный избыток), что обеспечивает достаточно боль-

Как отмечалось выше, с ломощью полного факторного эксперимента были получены также уравнения, описывающие зависимость удельного расхода реагента (кислоты) на регенерацию от высоты слоя катионита, концентрации реагента и скорости фильтрования. При этом эксперименты проводились отдельно для серной и соляной кислот. Результатом применения метода планирования эксперимента явилось нахождение уравнений зависимости удельного расхода кислоты (g\ кг/м3), обеспечивающего 100%-ную регенерацию катионита, от высоты слоя катионита /г0, (1—2,5 м)—Х{; концентрации регенеранта [Н]р, (100— 500 мг-экв/л) —Х2 и скорости его фильтрования v, (5—15 м/ч) —Х3. Это уравнение имеет в безразмерных переменных для соляной и серной кислот соответственно следующий вид:

Вследствие обратимости реакций ионного обмена, а также ограниченного количества реагента, расходуемого на регенерацию катионита, в нормально отрегенерированном катионите всегда остается некоторое количество ионов кальция (и магния). Так как при обычном режиме регенерации регене-рационный раствор соли пропускается через слой катионита сверху вниз, то полнее всего отрегенерированы верхние слои ионита, а в нижних его слоях остается заметное количество невытесненных ионов Са2+ и Mg2+.

Таким образом, чем больше содержание С1~ и 5О4~-ионов в Н-катиониру-емойводе, тем больший требуется удельный расход кислоты на регенерацию катионита для достижения заданной остаточной жесткости фильтрата. Емкость поглощения сульфоугля растет с увеличением удельного расхода кислоты и уменьшается с ростом концентрации Са2+ и Mg2+-HOHOB. Все эти явления обусловлены как увеличением концентрации противоиона в фильтрате с ростом содержания хлоридов и сульфатов, так и увеличением остаточного содержания Са2+ и Mg2+ в нижних слоях Н-катионита с уменьшением удельного расхода регенерирующего агента.

необходимое для регенерации обоих фильтров, пропускается вначале через второй, а затем через первый фильтр1. При этих условиях удельный расход кислоты на регенерацию катионита во втором фильтре составляет не менее 200—250 г/г-экв (т. е. 4—5-кратный запас), что обеспечивает достаточно полное удаление из катионита ионов, задержанных им при фильтровании обрабатываемой воды. Ионирование воды осуществляется путем последовательного фильтрования ее сначала через первый, а затем через второй фильтр. Таким образом, аналогично противоточным фильтрам, покидающая второй фильтр обработанная вода соприкасается с наиболее хорошо отрегенериро-ванным ионитом.

Для повышения ингибиторного эффекта морфолина на конструкционные материалы блока с целью снижения загрязнения среды продуктами коррозии значение рН питательной воды и конденсата должно быть повышено до 8,8—9,0, что соответствует увеличению концентрации морфолина до 3—4 мг/л C4H9NO. Морфолин обладает наиболее благоприятным среди аминов коэффициентом распределения К между жидкостью и паром (табл. 3-3). Так, при давлении 0,59—0,68 МПа /(=0,5 для аммиака, /(=0,6 для пиперидина, /(=0,9 для морфолина. Морфолин и пиперидин обладают высокой термостойкостью. Так, в паре прямоточного котла при 550—565°С разлагается 20% морфолина и 50—65% пиперидина. Морфолин поглощается на катионитовом материале аналогично аммиаку и пиперидину, что позволяет проводить регенерацию катионита обычным способом.

Аналогичное действие оказывают противоионы в регенерационном растворе. При пропускании через фильтр раствора NaCl в нем возрастает концентрация вытесняемых из катионита катионов Са2+ и Mg2^ и он обедняется ионами Na+. Увеличение концентрации противоионов (Са2+ и Mg2+) в регенерационном растворе подавляет диссоциацию истощенного катионита и ослабляет процесс ионного обмена, то есть тормозит регенерацию ионита. В результате, по мере продвижения регенерационного раствора в нижние слои, некоторое количество катионов Са2+ и Mg2+ остается невы-тесненным, поэтому регенерация катионита протекает менее полно. Для устранения этого недостатка можно увеличить расход соли, что сильно ухудшает экономичность процесса. Значительно рациональнее применение противоточного катионирования, при котором устраняется неблагоприятное расположение в слое ионов, так как умягченная вода перед выходом из фильтра будет соприкасаться с наиболее хорошо отрегенериро-ванными слоями катионита, благодаря чему обеспечивается более глубокое умягчение воды. Метод противоточного катионирования позволяет значительно снизить расход реагентов на регенерацию катионита, приближаясь к стехиометрическим соотношениям. Аналогичного эффекта

ход кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв; т — срок хра-