Файл: оборудование ионитной части водоподготовительных установок.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 59
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
А и В описывается уравнением:
ZBA + ZA B
ZB A + ZAB
где ZA и ZB - заряды ионов А и В, фаза ионита отмечена чертой.
Вместо термодинамической константы равновесия этой реакции из-за отсутствия данных о коэффициентах активности в фазе смолы применяют кажущуюся (концентрационную) константу равновесия (коэффициент равновесия):
,
где CA,CB и CA, CB - молярные концентрации ионов А и В в смоле и растворе.
Если содержание ионов в растворе выражают в молярных концентрациях, а в смоле - в атомных доляхNA иNB, то
Для описания состояния равновесия, кроме константы ионного обмена, для практических целей удобны еще две величины, связанные между собой: коэффициент распределения D и коэффициент разделения или коэффициент селективности ТВ/А.
Коэффициент распределения равен отношению равновесных концентраций обмениваемого иона в смоле и растворе:
Коэффициент разделения равен отношению коэффициентов распределения обмениваемых ионов:
Коэффициент разделения - удобная количественная характеристика способности ионита к разделению противоионов А и В, то есть его селективности.
Ионообменная технология очистки воды и конденсатов реализуется в насыпных ионитных фильтрах следующих типов:
1) ФИПа I - фильтры ионитные параллельно-точные первой ступени
;
2) ФИПа II - фильтры ионитные параллельно-точные второй ступени;
3) ФИПр - фильтры ионитные противоточные; ФИПр-2П - фильтры ионитные двухпоточно-противоточные;
4) ФИСДНр - фильтры ионитные смешанного действия с наружной (выносной) регенерацией;
5) ФИСДВр - фильтры ионитные смешанного действия с внутренней регенерацией;
6) ФР - фильтры регенераторы для ФИСД с наружной регенерацией.
В условных обозначениях типоразмеров фильтров первое число после буквенных обозначений указывает на диаметр фильтра в метрах (1.0, 1.4, 2.0, 2.6, 3.0, 3.4), второе - на условное давление в МПа (0.6 или 1.0). Конкретное технологическое предназначение фильтра (катионитный или анионитный) определяется типом загруженного в фильтр ионита. Различия в конструкциях фильтров 1 и 2 ступеней связаны с расчетными скоростями фильтрования, составляющими соответственно 10 - 25 и 40 - 50 м/ч. На рис. 4.19 представлена конструкция фильтра типа ФИПа I. Фильтр состоит из цилиндрического корпуса с эллиптическими верхним и нижним днищами, верхнего и нижнего дренажно-распределительных устройств, трубопроводов с арматурой и контально-измерительных приборов, расположенных по фронту фильтра. Нижнее распределительное устройство, служащее для удержания ионита, отвода фильтрата и распределения взрыхляющей воды, монтируется на бетонной подушке или размещается по типу "копирующие дно". Верхнее распределительное устройство служит для равномерного распределения исходной воды и регенерационных потоков по слою ионита, а также для отвода взрыхляющей воды. Система трубопроводов и арматуры, подключенных к фильтру, обеспечивает проведение всех необходимых технологических операций при его эксплуатации. Нижние распределительные устройства выполняются на основе:
Конструкция фильтра типа ФИПа-1: 1 – корпус; 2, 3 – верхнее и нижнее дренажно-распределительное устройства; 4 – подвод обрабатываемой воды; 5 – подвод регенерационного раствора; 6 – выход фильтрата; 7 – спуск регенерационного раствора к промывочной воде; 8 – подвод воды для взрыхления; 9 – выход взрыхляющей воды
Нижнее дренажно-распределительное устройство желобкового типа:
1 – желобок из тонколистовой стали; 2 – отверстия в трубе-отводе; 3 – щели; 4 – коллектор
Последнее состоит из коллектора, к которому присоединены сборно-распределительные трубы-отводы с заглушенными внешними концами, имеющие по всей длине отверстия диаметром 5 - 8 мм, обеспечивающие дренажу повышенное сопротивление. Отверстия перекрыты по всей длине трубы общим щелевым желобком с шириной щелей 0.25 мм. Распределительные устройства, расположенные в слое ионитов в фильтрах типа ФИПр, ФИПр-2П, ФИСДВр, представляют собой горизонтальный коллектор с отводами, оснащенными фильтровальными колпачками.
В фильтрах смешанного действия невозможно провести регенерацию смешанного слоя ионитов без его предварительного разделения на слой катионита и слой анионита. Это разделение, а, следовательно, и регенерацию можно провести двумя способами, причем каждый из них предопределяет необходимую конструкцию фильтра. Согласно первому способу с проведением наружной (выносной) регенерации (рис. 4.23) ионитовая смешанная шихта потоком воды перегружается из рабочего ФИСДНр в первый фильтр-регенератор, в котором производится разделение смеси на катионит и анионит гидравлическим путем с учетом разности удельных масс ионитов (кт > ан). Затем анионит гидроперегрузкой направляется во второй фильтр-регенератор. После раздельной регенерации катионит и анионит транспортируются в рабочий ФСД, перешиваются сжатым воздухом и дополнительно отмываются до почти нейтральной реакции, что позволяет включить фильтр в работу. При таком способе регенерации рабочий ФИСДНр может эксплуатироваться при скоростях фильтрования до 100 м/ч в системах очистки турбинных конденсатов. Организация наружной регенерации исключает попадание регенерационных растворов кислоты и щелочи в обработанный конденсат. На каждые две конденсатоочистки (БОУ) предусматривается один узел регенерации ионитов.
В схемах ВПУ, имеющих производительность существенно меньшую по сравнению с БОУ, применяется другой способ - внутренняя регенерация смешанного слоя. Для осуществления этого способа ФСД должен быть оборудован средней дренажной системой (рис. 4.24). Разделение смеси ионитов осуществляется в самом фильтре, причем после разделения анионит располагается в верхнем слое, а катионит в нижнем, строго под средней дренажной системой. Регенерация производится подачей раствора щелочи сверху, а кислоты снизу с одновременным отводом регенерационных растворов через среднюю дренажную систему. После отмывки слоев ионитов по линиям регенерации
производится дополнительная отмывка ионитов, а затем их перемешивание сжатым воздухом. В ФИСДВр во избежание поломки средней дренажной системы не допускается скорость фильтрования свыше 50 м/ч.
Принципиальная схема установки фильтров смешанного действия с наружной регенерацией: I – фильтр смешанного действия; II – первый фильтр-регенератор; III – второй фильтр-регенератор; 1 – подвод турбинного конденсата на обработку; 2 – отвод очищенного конденсата; 3 – подвод регенерационного раствора H2SO4; 4 – подвод регенерационного раствора NaOH; 5 – подвод сжатого воздуха; 6 - сброс на нейтрализацию стоков; а – конденсат; б – воздух; в – гидроперезагрузка ионитных материалов; г – дренаж; д – задвижка с приводом; е – клапан шланговый; ж – задвижка или вентиль
Схема регенерации ионитного фильтра с насосами-дозаторами крепкого реагента: 1 – ионитный фильтр; 2 – насос-дозатор; 3 – мерник крепкого реагента; 4 – перекачивающий насос крепкого реагента; 5 – бак для хранения крепкого реагента; 6 – перекачивающий насос из баков повторного использования; 7, 8 – баки повторного использования соответственно регенерационных и промывочных вод.
На натрий-катионных установках большой производительности обычно применяется "мокрое" хранение соли (рис. 4.26). В приведенной схеме техническая соль в количестве, рассчитанном на 2 - 3 месячную потребность (200 - 300 т), из вагонов загружается в железобетонные баки-хранилища (ячейки) и заливается водой. До проведения регенераций насыщенный 26%-ный отстоенный раствор соли насосом прокачивается через осветительный фильтр для очистки раствора от взвешенных примесей и поступает в мерные расходные баки, из которых раствор соли забирается водяными эжекторами, разбавляется в них до 6 - 10%-ной концентрации и подается в регенерируемый фильтр
Схема мокрого хранения соли с приготовлением регенерационного раствора водяными электорами: 1 – железнодорожный вагон; 2 – решетка; 3 – ячейка мокрого хранения соли; 4 – насос; 5 – отстойная ячейка; 6 – ячейка для сбора шлама и пены; 7 – мерник; 8 – осветлительный фильтр; 9 – техническая вода; 10 – горячая вода; 11 – эжектор; 12 – к Na-катионитному фильтру
Заключение
Ионообменные установки универсальны, менее громоздки, чем выпарные, и проще в эксплуатации. После поглощения радиоактивных изотопов отработанные иониты становятся высокоактивными твердыми отходами, которые при отсутствии возможности регенерации хоронят в специальных могильниках.
Ионообменные установки не требуют сложного ухода. Большинство затруднений при их эксплуатации связано с неисправностью арматуры и дренажной системы, повреждение которой может вызвать неравномерное распределение жидкости и снижение рабочей обменной емкости, а также привести к потерям ионообменного материала. По расчетам высота ионообменной установки должна достигать 2,45 м.
Список литературы
https://studfile.net/preview/7280985/page:21/
https://studopedia.su/10_88849_shemi-ionoobmennoy-chasti-vpu.html
https://tekonet.ru/water/primenyaemye-tekhnologii/ionoobmennye-tekhnologii
https://studopedia.su/10_88851_obratniy-osmos-i-ultrafiltratsiya.html
https://studfile.net/preview/4085331/page:13/
https://studfile.net/preview/4085331/page:12/
ZBA + ZA B
ZB A + ZABгде ZA и ZB - заряды ионов А и В, фаза ионита отмечена чертой.
Вместо термодинамической константы равновесия этой реакции из-за отсутствия данных о коэффициентах активности в фазе смолы применяют кажущуюся (концентрационную) константу равновесия (коэффициент равновесия):
,где CA,CB и CA, CB - молярные концентрации ионов А и В в смоле и растворе.
Если содержание ионов в растворе выражают в молярных концентрациях, а в смоле - в атомных доляхNA иNB, то
Для описания состояния равновесия, кроме константы ионного обмена, для практических целей удобны еще две величины, связанные между собой: коэффициент распределения D и коэффициент разделения или коэффициент селективности ТВ/А.
Коэффициент распределения равен отношению равновесных концентраций обмениваемого иона в смоле и растворе:
Коэффициент разделения равен отношению коэффициентов распределения обмениваемых ионов:
Коэффициент разделения - удобная количественная характеристика способности ионита к разделению противоионов А и В, то есть его селективности.
Оборудование ионитной части ВПУ
Ионообменная технология очистки воды и конденсатов реализуется в насыпных ионитных фильтрах следующих типов:
1) ФИПа I - фильтры ионитные параллельно-точные первой ступени
;
2) ФИПа II - фильтры ионитные параллельно-точные второй ступени;
3) ФИПр - фильтры ионитные противоточные; ФИПр-2П - фильтры ионитные двухпоточно-противоточные;
4) ФИСДНр - фильтры ионитные смешанного действия с наружной (выносной) регенерацией;
5) ФИСДВр - фильтры ионитные смешанного действия с внутренней регенерацией;
6) ФР - фильтры регенераторы для ФИСД с наружной регенерацией.
В условных обозначениях типоразмеров фильтров первое число после буквенных обозначений указывает на диаметр фильтра в метрах (1.0, 1.4, 2.0, 2.6, 3.0, 3.4), второе - на условное давление в МПа (0.6 или 1.0). Конкретное технологическое предназначение фильтра (катионитный или анионитный) определяется типом загруженного в фильтр ионита. Различия в конструкциях фильтров 1 и 2 ступеней связаны с расчетными скоростями фильтрования, составляющими соответственно 10 - 25 и 40 - 50 м/ч. На рис. 4.19 представлена конструкция фильтра типа ФИПа I. Фильтр состоит из цилиндрического корпуса с эллиптическими верхним и нижним днищами, верхнего и нижнего дренажно-распределительных устройств, трубопроводов с арматурой и контально-измерительных приборов, расположенных по фронту фильтра. Нижнее распределительное устройство, служащее для удержания ионита, отвода фильтрата и распределения взрыхляющей воды, монтируется на бетонной подушке или размещается по типу "копирующие дно". Верхнее распределительное устройство служит для равномерного распределения исходной воды и регенерационных потоков по слою ионита, а также для отвода взрыхляющей воды. Система трубопроводов и арматуры, подключенных к фильтру, обеспечивает проведение всех необходимых технологических операций при его эксплуатации. Нижние распределительные устройства выполняются на основе:
Конструкция фильтра типа ФИПа-1: 1 – корпус; 2, 3 – верхнее и нижнее дренажно-распределительное устройства; 4 – подвод обрабатываемой воды; 5 – подвод регенерационного раствора; 6 – выход фильтрата; 7 – спуск регенерационного раствора к промывочной воде; 8 – подвод воды для взрыхления; 9 – выход взрыхляющей воды
Нижнее дренажно-распределительное устройство желобкового типа:
1 – желобок из тонколистовой стали; 2 – отверстия в трубе-отводе; 3 – щели; 4 – коллектор
Последнее состоит из коллектора, к которому присоединены сборно-распределительные трубы-отводы с заглушенными внешними концами, имеющие по всей длине отверстия диаметром 5 - 8 мм, обеспечивающие дренажу повышенное сопротивление. Отверстия перекрыты по всей длине трубы общим щелевым желобком с шириной щелей 0.25 мм. Распределительные устройства, расположенные в слое ионитов в фильтрах типа ФИПр, ФИПр-2П, ФИСДВр, представляют собой горизонтальный коллектор с отводами, оснащенными фильтровальными колпачками.
В фильтрах смешанного действия невозможно провести регенерацию смешанного слоя ионитов без его предварительного разделения на слой катионита и слой анионита. Это разделение, а, следовательно, и регенерацию можно провести двумя способами, причем каждый из них предопределяет необходимую конструкцию фильтра. Согласно первому способу с проведением наружной (выносной) регенерации (рис. 4.23) ионитовая смешанная шихта потоком воды перегружается из рабочего ФИСДНр в первый фильтр-регенератор, в котором производится разделение смеси на катионит и анионит гидравлическим путем с учетом разности удельных масс ионитов (кт > ан). Затем анионит гидроперегрузкой направляется во второй фильтр-регенератор. После раздельной регенерации катионит и анионит транспортируются в рабочий ФСД, перешиваются сжатым воздухом и дополнительно отмываются до почти нейтральной реакции, что позволяет включить фильтр в работу. При таком способе регенерации рабочий ФИСДНр может эксплуатироваться при скоростях фильтрования до 100 м/ч в системах очистки турбинных конденсатов. Организация наружной регенерации исключает попадание регенерационных растворов кислоты и щелочи в обработанный конденсат. На каждые две конденсатоочистки (БОУ) предусматривается один узел регенерации ионитов.
В схемах ВПУ, имеющих производительность существенно меньшую по сравнению с БОУ, применяется другой способ - внутренняя регенерация смешанного слоя. Для осуществления этого способа ФСД должен быть оборудован средней дренажной системой (рис. 4.24). Разделение смеси ионитов осуществляется в самом фильтре, причем после разделения анионит располагается в верхнем слое, а катионит в нижнем, строго под средней дренажной системой. Регенерация производится подачей раствора щелочи сверху, а кислоты снизу с одновременным отводом регенерационных растворов через среднюю дренажную систему. После отмывки слоев ионитов по линиям регенерации
производится дополнительная отмывка ионитов, а затем их перемешивание сжатым воздухом. В ФИСДВр во избежание поломки средней дренажной системы не допускается скорость фильтрования свыше 50 м/ч.
Принципиальная схема установки фильтров смешанного действия с наружной регенерацией: I – фильтр смешанного действия; II – первый фильтр-регенератор; III – второй фильтр-регенератор; 1 – подвод турбинного конденсата на обработку; 2 – отвод очищенного конденсата; 3 – подвод регенерационного раствора H2SO4; 4 – подвод регенерационного раствора NaOH; 5 – подвод сжатого воздуха; 6 - сброс на нейтрализацию стоков; а – конденсат; б – воздух; в – гидроперезагрузка ионитных материалов; г – дренаж; д – задвижка с приводом; е – клапан шланговый; ж – задвижка или вентиль
Схема регенерации ионитного фильтра с насосами-дозаторами крепкого реагента: 1 – ионитный фильтр; 2 – насос-дозатор; 3 – мерник крепкого реагента; 4 – перекачивающий насос крепкого реагента; 5 – бак для хранения крепкого реагента; 6 – перекачивающий насос из баков повторного использования; 7, 8 – баки повторного использования соответственно регенерационных и промывочных вод.
На натрий-катионных установках большой производительности обычно применяется "мокрое" хранение соли (рис. 4.26). В приведенной схеме техническая соль в количестве, рассчитанном на 2 - 3 месячную потребность (200 - 300 т), из вагонов загружается в железобетонные баки-хранилища (ячейки) и заливается водой. До проведения регенераций насыщенный 26%-ный отстоенный раствор соли насосом прокачивается через осветительный фильтр для очистки раствора от взвешенных примесей и поступает в мерные расходные баки, из которых раствор соли забирается водяными эжекторами, разбавляется в них до 6 - 10%-ной концентрации и подается в регенерируемый фильтр
Схема мокрого хранения соли с приготовлением регенерационного раствора водяными электорами: 1 – железнодорожный вагон; 2 – решетка; 3 – ячейка мокрого хранения соли; 4 – насос; 5 – отстойная ячейка; 6 – ячейка для сбора шлама и пены; 7 – мерник; 8 – осветлительный фильтр; 9 – техническая вода; 10 – горячая вода; 11 – эжектор; 12 – к Na-катионитному фильтру
Заключение
Ионообменные установки универсальны, менее громоздки, чем выпарные, и проще в эксплуатации. После поглощения радиоактивных изотопов отработанные иониты становятся высокоактивными твердыми отходами, которые при отсутствии возможности регенерации хоронят в специальных могильниках.
Ионообменные установки не требуют сложного ухода. Большинство затруднений при их эксплуатации связано с неисправностью арматуры и дренажной системы, повреждение которой может вызвать неравномерное распределение жидкости и снижение рабочей обменной емкости, а также привести к потерям ионообменного материала. По расчетам высота ионообменной установки должна достигать 2,45 м.
Список литературы
https://studfile.net/preview/7280985/page:21/
https://studopedia.su/10_88849_shemi-ionoobmennoy-chasti-vpu.html
https://tekonet.ru/water/primenyaemye-tekhnologii/ionoobmennye-tekhnologii
https://studopedia.su/10_88851_obratniy-osmos-i-ultrafiltratsiya.html
https://studfile.net/preview/4085331/page:13/
https://studfile.net/preview/4085331/page:12/