Способ регенерации фильтрующих элементов намывного фильтра Советский патент 1990 года по МПК B01J49/00 B01D29/62 

V J

Изобрете1ше относится к области фильтрования, а именно к способам регенерации фильтрующих элементов намывных фильтров и может быть использовано в .намывных йонитных фильт pax (НИФ), применяемых для очистки вод на АЭС , а также в других страс- лях промышленности.

Цель изобретения - восстановление фильтрующей способности элементов при регенерации намывного ионитного фильтра.

Способ поясняется чертежом.

В корпус подлежащего регенеращш 1Чам1)1вного ионитного фильтра заливают раствор химического реагента, растворяющего находящиеся на патронах частицы загрязнений. Для фильтров, применяемых на АЭС, характерными являются- загрязне1шя в виде окиси и гидроокиси металлов,, представляющие собой продукты коррозии материалов оборудования и трубопроводов. Для их удаления корпус фильтра до перего родки заполняют подогретым до 60- раствором азотной кислоты. Если фильтр выполнен из углеродистой стали, то в качестве химического реагента используют 5%-ный раствор щавелевой кислоты. Этот процесс может проводиться при барботаже сжатым воздухом, который способствует более эффективному взаьгмодействию фаз, а также -оказывает механическое воздействие на удаляемые загрязнения, В результате обработки реагентами частифг загрязнений приобретают аморфную непрочную структуру, уменьшаются в размерах и растворяются.

Для окончательного удаления загрязнений с поверхности фильтруюгцих элементов после обработки химическим реагентом 8 течение 4-6 ч осуществляют шоковую регенерацию в среде химического реагента. Вследствие возникающего при зтом гидрав1шческого удара и энергии водяных струй части1ды загрязнений удаляются с поверхности фильтрующих элементов. Однако химический реагент, растворяя загрязнения, не взаимодействует с частицами ионитов, заклинившихся в отверстиях фильтрующих элементов, поэтому после описанной обработки .необходимо проведение операции по удалению ионитов, При этом осуществляют сушку фильтрующих элементов воздухом, нагретым до теьтературы не вьше 90°С, после че289872

го фильтр заполняют водой и дополнительно проводят Шоковую регенерацию в воде.

Характерной особенностью синтетических ионообменных смол (ионитов) является их способность набухать в воде и других жидкостях.

При намыве и фильтровании естест- Q венно используются набухшие частиць ионитов и именно в набухшем состоянии они внедряются и забивают бтверс- тия фильтрующих зле(-1ентов.

Процесс набухания ионитов носит 15 обратимый характер и после просушки зерна .они приобретают прежние размеры. Сушку частиц ионита осуществляют с помощью потока горячего воздуха.

Перед осушкой фильтр освобождают 2д от остатков химического реагента

промывкой водой. Промывка водой является обязательной операцией, посколь- 1 ку при последующей просушке будут высупшваться и остатки реагента, за- 25 державшегося на поверхности и &отверстиях фштьтрующих элементов. В результате в них появятся кристаллы реагента, которые в последующем вос- препятствуют удал е 1ию частиц ионитов. 30 После отмывки фильтр опорожняют и подают внутрь фильтрующих элементов в направлении, о братном направлению фильтрования воздуха, нагретого до температуры не . Если частицы ионита высушивать воздухом при более низкой, например комнатной (), температуре, то при этом пропорционально разнице температур возрастает расход воздуха примерно Q в пя ть раз, что потребует значительных затрат, связан}ЕЫх с созданием и эксплуатацией газоочистной установки повышенной производительности. Это особенно нежелательно на производст- g вах, требующих специальной дорогостоящей газоочистки, например- на АЭС.

Верхнее ограничение тег пературно- го предела вызвано нecкoльки ш причинами .

Ионообменные материалы имеют ограниченную термическую устойчивость. Так, аннонит АВ-17,. используе п. в НЙФ, при температуре свыше начинает разлагаться. Термическая деструкция, сопровождаемая оплавлением зерен ионцта-, приводит к их прикипа- нию к поверхности фильтрующих элементов и необратимому забиванию фильтра.

50

55

Кроме того, воздух, нагретый до too С, нагревает до этой температуры и внутренние новерхности фильтра. При последующем заполнении фильтра водой происходит ее вскипание с образованием большого количества пара, который), попадая в очистные сооружения системы сдувок, увлажняет фильтрующие перегородки гаэоочистных фильтров, В результате резко повышается их сопротивление и снижается производительность.

Приведены опыты по оптимизации процесса регенерации и выбора режима сушки с наименьшим расходом воздуха. Фильтруюгдие элементы забивают зернами ионита, после чего в фильтр подают подогретый до 90°С воздух, при этом фиксируют его часовой расход, время сушки и объем воздуха, затраченный на сушку.

Результаты эксперимента приведены на чертеже, где сплошной линией показана зависимость времени высушивания от удельного расхода воздуха (л/ч на 1 см фильтрующей поверхности), а ггунктирной - объем воздуха, затраченный на c.yuiKy при данном расходе-. Как видно из приведенных данных, кривая Ьбъема затрачиваемого воздуха имеет экстремальную точку максимума с нисходящими от нее ветвями. Режимы влево от точки максимума характеризуются небольшим временем процесса сушки и относительно небольшим объемом затраченного воздуха; Однако эти режимы не могут быть рекомендованы из-за очень больших удельных расходов зoз- духа. Так , при времени сушки I мин и объеме затраченного воздуха 18 л уд ел ышй расход его равен 37 ,4 л/ч-см или 374 м фильтрующей поверхности. Если учесть, что площадь фильтрования намывного ионитного фильтра дпя АЭС может достигать 50 м и более, то очевидна нецелесообразность применения подобных режимов. . .

Режимы справа от точки максимума характеризуются постепенным уменьшением объема расходуемого воздуха с одновременным увеличением времени сушки. На этой части кривой также имеется характерная точка 1, после которой уменьшение объема расходуемого воздуха не происходит, а дли- тельность процесса увеличивается. При работе на режимах влево от точки

0

1 будет перерасход воздуха, а на - увеличение времени сушки без снижения объема. Поэтому точка 1 xa-s рактернзует оптимальные параметры ведения процесса, при которых рекомендуется вести сушку подогретым до воздухом, поддерживать удельный расход 18 нм /Ч м фильтрующей поверхности н течение 15 мин. Поскольку в процессе сушки будет происходить частичная отдувка зерен из заз.о- ров, направление движения воздуха выбрано обратным направлению фильтрования, чтобы отдутые частицы не попадали внутрь фильтрующих элементов.

После сушки аппарат заполняют водой и дополга1телы о проводят шоковую регенерацию. Ее применение позволяет полностью удалить частицы ионитов из зазоров и восстановить фильтрующую способность элементов. Время заполнения не .должно превьппать 2-3 ч во избежание повторного набухания частиц .

CJreдyeт отметить и с.ущественность порядка выполнения основных операций при регенерапми. По способу-прототипу сначала производят удаление фильтрующего материала, а затем загрязнений. По предлагаемому способу сначала удаляют загрязнения путем их рас- творе1П я, а затем сушка и удаление зерен ионита. Это вызвано тем, что при обратной последовательности вместе с ионитом высушиваются и загрязнения, которые, прикипают к поверхности фильтрующих элементов и зернам - ионита. В результате удаления ионита 0 из отверстий при последующей шоковой регенерации затрудняется.

Пример 1. Фильтруюшле элементы фильтра с площадью фильтрования 0,5м забивают частицами ионитов и

5

0

5

присутствуюшд1Ш1 в исходной воде загрязнениями в виде гидроокиси железа. Перепад давления на чистом элементе составляет О,5 ати, после забивки 1,0 ати. Затем фильтр до уровня пере- городки заполняют подогретым до 60 С 5%-ным раствором азотной кислоты, в котором элементы выдерживают в течв ние 4 ч с одновременным барботажом сжатым воздухом. После этого в фильт- ре в азотнокислом растворе проводят шоковую регенерацию, при которой гидроокиси удаляют с поверхности фильтрующих элементов. Затем раствор сливают из фильтра, заполняют промы-

5 1328987-6

вочиой водой и в течение 2 - 3 мяк ческое разложение ф1шьтрующего мате- произйодят барботаж для лучшей отмыв- риала, сопровождающееся выделением в кл от JINOj . По ее окончании поду сли сдувочнуго линию газообразных продук- пают и в фильтр подают нагретый до тов разложения с характерньм залахом, 90°С воздух с расходом 9 нм /ч (удель- прн визуальном осмотре фильтруго1цих

э элементов отмечено наличие в их зазо I п им ныи расход 10 -), Воздух лодают в pax оллавленных неудаленных частиц.

При сушке низкотекшературным (t

течение 15.минут, после чего фильтр 50 С) воздухом, подаваемым в филь гр зaпoлtIяют водой и производят шоковую JO в течение 15 мин, расход его позрас- регенерацию в присутствии воды. По. тает в два раза.

ее окончании замеряют перепад давле- Предлагаемый способ регенерации НИН. в фильтре, значение которого сое- позволяет добиться практически пол- тавляет 0,15 ати, что соответствует ной очистки фильтрующих элементов его первоначальному значению. Визу- 15.намывного ионитного фильтра и Дое- .альный осмотр злемеитов показал пол- тичь увеличения времени фильтроцйкла ное удаление всех частиц иЗ их зазо- и снижения гидравлического сопротив- ров. На сушку израсходовано 2,25 нм ления .фильтра. Это позволит умень- воздуха .шить расход фильтрующего материала

П р И М е р 2. -При Осуществлении. 20 и количество отходов, а также сни- способа с другими расходным-; парамет- зить энергетические и эксллуатацион- pat-m сушки в фильтр, очищенный от -ные затраты на регенерацию, гидроокисных загрязнений,, подают нагретый до 90°С воздуха с расходом Формула изобр е т е и и я 18 (удельный расход 36 ) . ,

в течение 9 мин. Качество регенерации Способ регенерации фильтрующих остается-лрежним, однако при этом элементов намывного фильтра, включаю- расходуется 2,7 нм воздуха.ший их обработку водным раствором

Пример 3. Способ осуществля- химического реагента, растворяющим ют при сушке ионитов нагретым до 90 С 30 частицы загрязнений, шоковую регене- воздухом,-который подают с расходом рацию в этом растворе , npoNttiBKy во- 7,.5 HMV4 (удельный расход 15 нм /чм ) дои и опорожнение фильтра, о т л-и - в 18 мни. В данном режиме по- чающийся тем, что, с целью лучается качественная регенерация повышения степени восстановления при минимальном объеме израсходован- 35 фильтрующей способности элементов ного воздуха (2,25 нм), однако вре- при регенерации намывного ионитного мя проведения сушки увеличивается фильтра, после опорожнения фильтра с 5. до 18 ьган.осуществляют сушку фильтрующих злеП р и м е р 4. Способ осуществля- ментов воздухом, нагретым до темле- ют при темпер- туре подаваемого возду- 40 ратуры не вьшге 90°С, после чего ха выше и ниже 90 С, При пропускании фильтр заполняют водой и дополнитель- через з.абитый ионитом фильтр воздуха . но проводят шоковую регенерацию в с температурой 100°С отмечено терки- воде.

Редактор Л.Курасова

Составитель В.Вилинская

Техред М.Ходанич . Корректор В.Бутяга

Заказ 2490Тираж 416Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113Q35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

12 15 16 21

Способ регенера ции фильтрующих элементов применяется для очистки элементов намывных ионитньтх фильтров от забивших их частиц ионообменного фильтрующего материала и загрязнени|Ч. Способ позволяет исключить необратимую забивку фильтрующих элементов и обеспечить их полную очистку. Это достигается тем, что сначала элементы обрабатывают химическим реагентом, растворяющим частицы эагрязнени й, проводят шоковую регенерагщю в среде реагентов и промывают водой. Затем после опорожнения фильтра от воды внутрь патронов подают подогреть1й до воздух с удельным расходом 18 м фильтрующей поверхности. Подачу воздуха производят в течение 15 мин, после чего корпус фильтра заполняют водой и дополнительно производят шоковую регенерацию. 1 ил. с S (Л ее ю 00 со 00 -Nl