Na-катионирование

Расчет схем ионного обмена

Со временем катионит теряет способность к обмену ионов и нуждается в регенерации. Регенерация катионитов производится растворами При пропускании воды через анионит произойдет реакция обмена анионов и осуществится взаимная нейтрализация ионов (кислоты) и ионов , вытесненных из анионита. По своей химической природе все катиониты являются кислотами, а все аниониты – основаниями. Катиониты подразделяются на сильно-, средне- и слабокислые. Аниониты делятся на сильно-, средне- и слабоосновные.

На ВПУ энергетических объектов применяются катиониты: сульфруголь, КУ-2, реже КУ-1.

Число ступеней катионирования определяется требованиями к качеству воды. Для питательной воды паровых котлов требуется глубокое умягчение воды с остаточной жесткостью 0.01…0.02 мг-экв/л. Для ГВС достаточно одной ступени катионирования. Na-катионирование применяется для умягчения подземных вод с мутностью не более 5-8 мг/л и окисляемостью не более 15 мг/л О₂ и для вод, прошедших коагуляцию или коагуляцию с известкованием.

Исходными данными для расчета Na-катионирования являются производительность установки с учетом расхода на собственные нужды, общая жесткость обрабатываемой воды и остаточная жесткость фильтрата.

Расчет фильтров обычно начинается с подбора диаметров выпускаемых фильтров по скорости фильтрования. Нормальная скорость фильтрования при работе всех фильтров – ; максимальная (при регенерации одного из фильтров) – . Здесь -производительность фильтра, м³/ч; – площадь фильтрования стандартного фильтра [4], м²; а – количество работающих фильтров – не менее двух, кроме резервных, которые не учитываются в расчете. Число регенераций каждого фильтра в сутки , Ж _о – общая жесткость поступающей воды; Н _сл–высота слоя катионита, м;

–рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³; - удельный расход соли на регенерацию; -коэффициент эффективности регенерации. Коэффициент учитывает снижение обменной емкости катионита по и , вследствие влияния ионов Na ⁺ в исходной воде. Ориентировочно полную обменную емкость катионита можно принимать по [4].

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию определяется по . Удельный расход соли на регенерацию фильтров первой ступени выбирается в зависимости от жесткости воды и требуемой жесткости воды после фильтра и выбирается согласно [4].

Расход технической соли в сутки определяется как , где - расход технической соли, кг/сут; p – содержание NaCl в технической соли, %. Расходы воды на регенерацию фильтра складываются из расхода на взрыхляющую промывку, приготовление регенерационного раствора, отмывку катионита от продуктов регенерации и избытка NaCl. Расход воды на одну взрыхляющую промывку , м³. Здесь i – интенсивность промывки, л/см²; - продолжительность промывки, мин. Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли Q _рр определяется из уравнения , где b – концентрация регенерационного раствора, % –плотность регенерационного раствора. Расход воды на отмывку катионита после регенерации Q _от определяется по уравнению , м³. Таким образом расход воды на одну регенерацию без использования отмывочной воды составляет .При использовании отмывочной воды . Среднечасовой расход воды на собственные нуждыNa-катионитовых фильтров определяется как Q _сн.ч =Q _сн аn/24, м³/ч. Время между регенерациями фильтра определяется как , где -межрегенерационный период каждого фильтра, ч; n – число регенераций каждого фильтра в сутки; –время регенерации фильтра, мин. Время регенерации фильтра определяют по формуле , где -продолжительность взрыхляющей промывк; -время пропуска регенерационного раствора через фильтр. .

Скорость пропуска регенерационного раствора определяется по [4]. Время отмывки определяется по формуле . Количество одновременно регенерируемых фильтров определяется по уравнению , где n –количество регенераций каждого фильтра, a – количество одновременно работающих фильтров.

Расчет фильтров второй ступени выполняется аналогично. Жесткость обрабатываемой воды принимается 0.1 мг-экв/л, скорость фильтрования 40 м/ч, высоту слоя катионита 1.5 м, удельный расход соли на регенерацию 300…400 г/г-экв, концентрацию регенерационного раствора 8…12 %, потерю напора 13…15 м, рабочую емкость поглощения катионита 200…300 г-экв/м³. Отмывка катионита производится водой после первой ступени катионирования.

Дата добавления: 2014-12-07